某型飛機一起“超溫I”告警故障分析與排除

譚小伍 李恒 喬林 李楠

摘要：針對一起“超溫I”告警故障，通過機理分析，確定了故障原因，并對由溫度限制器引起的故障進行了排除，為類似故障的排除提供參考。

關鍵詞：發動機;超溫;三極管

某型飛機溫控系統用于監控發動機的排氣溫度，當發動機的溫度超過限油調定值時會減少發動機的燃油供油量，當溫度超過停車保護調定值時會自動控制發動機停車，保護發動機，其主要控制部件為溫度限制器。該型飛機的溫度限制器為國外進口產品，但穩定性差、故障率高，且電子產品發生故障的時機不確定，一直是修理、維護的難點。

1故障現象

某型飛機飛行過程中，當高度200m、速度500km/h、轉速93%～95%時，綜合告警顯示盒上出現“超溫I”告警信號，主注意燈閃亮，轉速下降至60%;將“溫控系統”電門關閉后，加油門至轉速100%，爬高至3000m，5min后重新打開“溫控系統”電門，綜合告警顯示盒內“超溫I”告警信號消失，溫控系統工作正常。在地面進行多次試車，故障復現。當發動機穩定工作，轉速在90%時，斷開“溫控系統”開關后再次接通，綜合告警盒“超溫I”告警燈亮，主注意燈持續閃亮，再次試車后故障消失。

2溫控系統和溫度限制器工作原理

2.1溫控系統工作原理

某型飛機溫控系統由熱電偶傳感器、PTl2-9-2溫度限制器、電源發動機控制盒、溫控系統電源開關、溫控系統檢查開關等組成。正常情況下，當發動機排氣溫度達到700±15℃時，溫度限制器輸出信號，使綜合告警系統發出“超溫I”告警信號，并控制發動機限油活門工作。當發動機排氣溫度達到730±15℃時，溫度限制器輸出信號，在地面由綜合告警系統發出“超溫II”告警信號，使發動機停車活門工作，發動機停車;在空中由綜合告警系統發出“超溫II”告警信號，使發動機限油活門工作（在起飛、著陸狀態，只輸出告警信號，限油活門不工作）。

2.2溫度限制器工作原理

如圖1所示，發動機上熱電偶溫度傳感器將發動機溫度轉換為熱電動勢信號，輸入溫度限制器內的比較元件;穩定器將機上27V直流電轉換為變換器需要的17V直流電壓，定值器根據u冷的數值和變換器輸出的35V電壓給定基準電壓，也同樣輸入到比較元件。比較元件對兩路輸入信號進行比較，輸出差異信號，通過放大變換裝置進行放大處理，當通過熱電偶采集到的發動機溫度超過溫度限制器內的溫度調定值時，觸發器工作，輸出控制信號控制發動機限油活門工作和輸出告警信號。

熱電偶的熱電動勢大小不僅與測量端溫度（如發動機的溫度）有關，還取決于u冷自由端（冷端）的溫度。采用熱電偶方式進行溫度測量時需保持冷端溫度恒定，且難以實現，通常在電路中引入一個隨冷端溫度變化的附加電動勢，自動補償冷端溫度的變化，保證測量精度。PT12-9溫度限制器中的冷端補償電阻R22與定值器部分組成了一個隨冷端溫度變化的附加電動勢，自動補償冷端溫度的變化。

3排故過程

根據溫控系統的工作原理，針對故障現象，對機上溫控系統的相關部附件、電纜的外觀進行檢查，未見異常;對系統的電纜線路進行了導通、絕緣，檢查電纜插頭、電源發動機控制盒、開關等，性能均符合要求。通過原理分析以及機上逐一排查，初步排除了機上溫控系統線路、開關和電源發動機控制盒等故障的可能性。判斷可能是PTl2-9-2溫度限制器工作異常，導致溫控系統誤輸出“超溫I”工作信號。

多次檢查溫度限制器在常溫下的工作電流、告警溫度調定值、輸出脈沖頻率、延遲時間等性能指標，各項指標均符合技術要求，未見異常。分解檢查產品內部各元器件外觀、焊點等，均符合要求。

為進一步查找故障點，參考當日飛機飛行狀態。飛行參數記錄飛行時的大氣溫度為38.8℃，飛行高度僅200m左右。溫度限制器安裝于電源艙上部密閉腔內，在陽光照曬下其所處環境溫度可能更高，有可能誘發電子元器件性能下降，為此決定對溫度限制器進行高溫試驗，以進一步查找故障點。

依據GJBl50.3A-2009（（軍用裝備實驗室環境試驗方法第3部分：高溫試驗》相關規定，將高溫溫度設置為60°C進行產品的性能測試。將溫度限制器置于高低溫恒溫箱內，當溫度達到55℃左右并穩定后，此時檢測設備模擬給定的溫度相當于發動機溫度為424℃，出現“超溫I”告警的異常工作信號，同時，檢測設備上的u冷顯示值由215mV降為13.2mV。逐步降低高低溫恒溫箱內溫度，當溫度下降至約40°C時故障現象消失。將高低溫恒溫箱內溫度再次升至55℃，保持一段時問后，故障再次出現。

根據PTl2-9-2溫度限制器原理圖，為了鎖定故障點，針對可能引起溫度限制器異常輸出“超溫I”告警的因素確定故障樹，如圖2所示。

產品在高溫55℃時出現故障現象，u冷由21.5mV降為13.2mV，根據故障樹對故障元器件進行逐一排查。

1）定值器B3-4。u冷和變換器供電電壓會影響定值器B3-4的基準電壓，定值器E3-4的基準電壓（1.7V）與正常時基準信號（0.2V）有較大區別，而基準電壓是由R22電阻隨冷端溫度變化而自動變化的，或是由P2繼電器動作引起基準電壓變化的。對R22電阻進行更換，并對P2繼電器的工作性能進行檢查，更換R22電阻后故障現象仍然存在，RP2繼電器工作正常，可以排除定值器B3-4內部元件是導致基準電壓異常的故障原因。因此，故障可能存在于變換器或穩定器。

2）變換器。檢查變換器輸出電壓為9V左右（正常時應為35V左右），輸入電壓為5.6V（正常時應為17V），因此判斷引起輸出電壓不正常是由穩定器輸入的電壓異常導致。

3）穩定器。檢查穩定器輸出電壓為5.6V（正常時應為17V），放大驅動三極管輸出電壓為27V（正常時應為12V）。根據圖1、圖3可知，穩定器發生故障，原因可能為穩定器中的放大驅動三極管故障導通所致。

4）T3組件。檢查T3組件中三極管基極存在27V控制信號，使三極管導通，輸出信號為27V直流信號，工作正常，由此可以排除T3組件故障。

5）TF-14觸發器。檢查TF-14觸發器中三極管基極存在27V控制信號，使三極管導通，TF-14觸發器正常工作輸出27V控制信號，由此可以排除TF-14觸發器故障。

6）放大器yT-7A。檢查放大器YT-7A中三極管基極存在25.5V控制信號，使三極管導通，放大器yT-7A正常工作輸出27V控制信號，由此可以排除放大器yT-7A故障。

7）微分電路磁放大器YM-8AM。檢查微分電路磁放大器YM-8AM中的差異電壓信號已達到1.5V左右（正常為0.15V左右），差異電壓信號是由定值器B 3-4的基準電壓決定的，與定值器B 3-4提供的基準電壓異常（1.7V）相吻合，因此可以排除微分電路磁放大器yM-8AM故障。

4故障機理分析

穩定器是一典型串聯穩壓電路，由調整三極管、放大驅動三極管和穩壓二極管三部分組成，如圖3所示，其作用是將機上27V直流電轉換為變換器需要的17V工作電壓。放大驅動三極管對穩壓二極管和調整三極管輸出電壓進行比較，輸出驅動電壓控制調整三極管的導通角，使輸出電壓穩定至17V。經檢測，發生故障時放大驅動三極管由放大狀態變為了導通狀態（集電極與發射極導通），使調整三極管的導通角變小，輸出電壓降低（實測故障時電壓為5.6V），使定值器輸出基準電壓升高，導致觸發器工作，溫度限制器輸出“超溫I”告警信號。

由圖1可知，定值器輸出的基準電壓由u玲的數值和變換器輸出的供電電壓確定。故障出現時，檢測設備上的u玲顯示值由正常的21.5mV降為13.2mV，定值器輸出基準電壓1.7V，與正常工作電壓0.2V有較大差別，此時測量變換器輸出電壓為9V（正常為35V），穩定器輸出電壓為5.6V（正常為17V），由此確定穩定器存在故障。

5試驗驗證

將穩定器中的放大驅動三極管拆下進行單獨測試，常溫下測量三極管的集電極與發射極電阻為無窮大（正常）;對其進行單獨加溫，隨著環境溫度的升高電阻值呈現下降趨勢，當溫度達到40℃時，其電阻為20Ω左右，表明該三極管高溫性能變差，不能正常工作。經查閱相關資料，放大驅動三極管型號是1T403H，為鍺半導體三極管，受溫度影響大，工作穩定性差，本產品在設計、制造時已考慮到該三極管特性，在該三極管外部單獨加裝了較大體積的散熱片，如圖4所示，減少溫度影響。該故障三極管進行單獨加溫試驗時出現集電極與發射極電阻下降，說明該三極管高溫時性能變差，靜態工作點發生了漂移。隨后，將故障三極管串裝至另一件溫度限制器上，加溫至57℃左右時故障復現;故障溫度限制器更換三極管后，進行常溫和高溫試驗，產品工作正常。

綜上所述，根據飛行過程中故障出現時溫度限制器所處的環境溫度，以及三極管的特性，某型飛機“超溫I”告警故障是由于溫度限制器異常輸出信號導致，引起溫度限制器異常輸出“超溫I”告警信號的原因是：溫度限制器中的放大驅動三極管（1T403H型）性能下降，高溫時集電極與發射極異常導通，引發故障。

6結束語

溫度限制器PTl2-9-2內部采用的為磁放大器、分立半導體電子元器件、扼流圈、變壓器式變換器等電路形式，該形式屬于上世紀技術，比較落后，穩定性差，經過長時間的裝備使用后故障率高。電子產品發生故障的時機不確定，在使用過程中難免會出現各類故障，應充分分析故障出現時的各類環境因素和飛行狀態，有針對性地進行排除。