某型直升機飛控操縱臺過渡功能點燈故障的分析

夏國民 謝國慶 霍鵬飛

摘要：飛控操縱臺是飛控系統核心部件之一，主要完成系統各功能的通/斷控制輸入、指示，控制數據輸入及系統狀態、重要故障信息告警顯示等功能，用于輔助提高直升機的飛行品質。其正常工作的能力關系到飛行員對飛控系統運行狀況的了解以及處置，提供錯誤信息會影響直升機完成任務的能力，如引發飛行員不當處置甚至可能會影響飛行安全。

關鍵詞：直升機;飛控操縱臺;點燈故障;排故機理

中圖分類號：TP277

文獻標識碼：A

引言

直升機的飛控系統是一個比較復雜的系統，包含了許多部件。在實際的故障檢測中，可以對檢測的內容分為直升機控制計算機，飛控系統相關部件，以及相關功能的按鈕和指示燈。此外，由于飛控系統交聯的部件比較多，通過飛控操縱臺功能指示燈可以判斷飛控系統的工作狀態。

1飛控操縱臺概述

隨著直升機技術的發展和對直升機性能要求的不斷提升，對直升機飛控系統的要求也越來越高。飛行控制系統的作用是控制直升機的飛行，起著阻尼、增穩和控制增穩等作用，可以提升飛行員對直升機的操控能力，減輕飛行員的工作負擔，增加機動性和穩定性，影響整個直升機飛行的品質和安全性。同時，直升機飛控系統的穩定性對直升機的安全性至關重要。

飛控操縱臺是飛控系統核心部件之一，主要完成系統各功能的通/斷控制輸入、指示，控制數據輸入及系統狀態、重要故障信息告警顯示等功能，用于輔助提高直升機的飛行品質。其正常工作的能力關系到飛行員對飛控系統運行狀況的了解以及處置，提供錯誤信息會影響直升機完成任務的能力，如引發飛行員不當處置甚至可能會影響飛行安全。

2某型直升機飛控操縱臺過渡功能點燈故障分析

2.1故障現象

某型直升機飛行時，飛控操縱臺過渡功能指示燈自動點亮，按壓按鍵，指示燈熄滅，在飛行過程中反復出現。

2.2故障定位

在地面飛控操縱臺振動時，故障復現，確認為操縱臺故障。

上述故障現象可能由以下4方面造成：

1） 導光板功能指示燈故障，導致指示燈顯示不正常;

2） 母板和插件板之間的插座連接不可靠，導致指示燈控制信號傳遞不正常;

3） IO插件板上的指示燈電路故障，導致的指示燈控制信號不正常;

4）DSP插件板上控制指示燈點亮的DSP故障，導致的指示燈控制信號不正常。

針對以上4個原因按以下步驟進行排查：

1） 更換導光板，振動狀態下故障仍存在，對故障產品的導光板在振動狀態下進行測試，導光板點燈正常，排除了導光板的問題;

2） 對插件板重復插拔，故障始終出現;將IO插件板、DSP插件板插頭上功能指示燈的控制信號與母板插座對應插針的焊接點用飛線短接，故障仍復現;可以排除印制板插頭和母板插座接觸不可靠的問題;

3） 將IO插件板與另一臺正常產品進行替換，故障隨IO插件板轉移，初步確認為IO板功能指示燈的控制電路問題;

4） 將DSP插件板與另一臺正常產品進行替換，故障不隨DSP插件板轉移，可以排除DSP插件板的DSP故障;

5） 根據電路原理，對IO插件板上過渡功能的控制信號的傳遞路徑進行多點測試，確認故障點在電平轉換芯片;

6） 根據邏輯分析，拆下芯片，重新焊接牢固，按產品要求對產品進行功能振動試驗，故障消除。

綜上，確認故障原因為芯片的焊接問題

2.3機理分析

飛控操縱臺功能接通時，接收飛控計算機發送的功能指示燈接通信號，DSP解碼后發出點燈指令，并根據功能指示燈接通信號控制電路點亮指示燈。功能指示燈控制電路如圖1所示。

圖1 功能指示燈控制電路

說明：

1）光耦合器開關電路由電平轉換芯片的輸出端信號控制（控制信號為高電平時接通）;

2）電平轉換芯片將輸入端的3.3V信號轉換為5V的控制信號輸出，具體功能如下：

a.輸入為3.3V時輸出5V（對應功能指示燈點亮）;

b.輸入為0V輸出0V（對應功能指示燈熄滅）;

c.輸入開路時輸出為5V（對應功能指示燈點亮）。

根據故障樹排查結果，定位故障原因為電平轉換芯片的過渡指示燈信號輸入端針腳焊接不可靠，導致芯片管腿在振動時與焊盤脫離，使芯片輸入信號開路，從而自動點亮過渡功能指示燈。

因此故障的直接原因是飛控操縱臺IO插件板電平轉換芯片過渡指示燈的管腿與焊盤接觸不良。對故障原因做如下驗證：

1）拆下電平轉換芯片并重新焊接，焊接時保留過渡指示燈的管腿不焊，按壓該管腿，該功能指示燈會間歇性點亮;

2）對電平轉換芯片進行補焊接，確認該管腿焊接牢固;

3）飛控操縱臺在振動試驗中工作正常。

2.4虛焊分析

本型飛控操縱臺內部IO插件板上選用的電平轉換芯片下側靠近印制板插頭，烙鐵操作空間較小。為滿足操縱臺內部尺寸，選用的電平轉換芯片管腿間距較小，堆錫多時容易橋連，且管腿長度較短，與焊盤接觸面積小;又因管腿表面鍍金，對管腿上錫較難，必須用烙鐵重復接觸才能掛上焊錫，在焊盤上焊接時芯片管腿的浸潤效果較差。因此該電平轉換芯片的焊接難度較大，易出現虛焊的情況。

2.5解決措施

完善焊接工藝如下：

1）先焊接電平轉換芯片，后焊接印制板插頭;

2）焊接前對芯片管腿和焊盤充分搪錫;

3）焊接方式由通常的拉焊（用刀型烙鐵）改為點焊（用尖形烙鐵）。

3結論

通過對飛控操縱臺過渡功能點燈故障的排查，明確了故障機理，針對故障原因進行工藝改進，尤其是對相似型號電平轉換芯片提供了翔實的使用及維護經驗，對日后類似產品的研制有一定的工程借鑒意義。

1）優化器件焊接順序，先焊接電平轉換芯片，后焊接印制板插頭;

2）焊接前對芯片管腿和焊盤充分搪錫;

3）焊接方式由通常的拉焊（用刀型或馬蹄形烙鐵）改為點焊（用尖形烙鐵）;

4）焊接完成后，使用20倍以上的顯微鏡進行檢查，電平轉換芯片的管腿應被焊錫充分包裹。

參考文獻

[1]孟文杰，史青海.某型直升機飛控操縱臺自動點燈故障及排故原理[J].中國科技信息，2018（15）：42-43.

[2]某型飛行控制系統機載設備維護手冊[Z].1998.

[3]劉京津.基于滑模觀測器的故障診斷技術及其在飛控系統中的應用研究[D].南京：南京航空航天大學，2008.

作者簡介：夏國民? 1985.3月 25日，男，湖北安陸，漢，大學本科，工程師，研究方向：直升機飛控人機交互界面