基于故障樹的飛機燃油增壓泵過流故障模型建立與分析

樊綱旗，王海強，董瑾

基于故障樹的飛機燃油增壓泵過流故障模型建立與分析

樊綱旗，王海強，董瑾

（航空工業西飛，陜西 西安 710089）

針對某型飛機在地面通電檢查過程中偶發的飛機Ⅴ組油箱處的燃油增壓泵（以下簡稱油泵）不工作故障，基于故障樹分析法，對油泵偶發起動時過流保護情況進行了分析和診斷。提出的基于故障樹分析法在工程實踐中是可行的，并具有一定的實用價值。

故障樹；起動電流；過流保護；油箱

1 引言

某型飛機地面通電檢查過程中，偶發飛機Ⅴ組油箱處的油泵不工作故障，嚴重影響飛行安全。鑒于油泵供油的重要性，有必要仔細研究故障的產生機理，建立故障樹模型，尋求有效的解決辦法。

2 故障內容

通過對機上數據采集，發現油泵的起動電流明顯偏大，基本維持在峰值90 A、脈寬2 ms左右的水平，此時油泵能正常起動工作；偶爾出現峰值93 A、脈寬3.1 ms的情況，此時油泵起動失敗不工作。

經故障分析排查，油泵設計有過流保護功能，當油泵工作電流峰值大于83.3 A且脈寬大于2.8 ms時，驅動組件關閉三相輸出，切斷電流，油泵停止工作。當油泵出現過流保護后，關閉油泵電源再重新上電，油泵自動恢復工作。該故障原因為Ⅴ組油泵起動電流超過了油泵預先設置的過流保護門限，觸發了過流保護，致使Ⅴ組油泵無法起動工作。

3 故障樹模型

地面通電檢查過程中偶發出現飛機Ⅴ組油箱處的油泵不工作故障。通過飛機上故障復現，油泵起動電流超過了油泵預先設置的過流保護門限，觸發了過流保護。故障樹模型如圖1所示。

圖1 起動時過流保護故障樹

4 故障分析與確認

4.1 連接電纜故障X1

對飛機上油泵插座插針與連接線纜檢查，進行導通及絕緣電阻檢測。插座內無多余物而且線纜連接可靠，可排除連接電纜故障X1。

4.2 供電種類不同X2

對油泵供電電源進行不同種類的起動油泵試驗，飛機上通電由地面電源起動Ⅴ組油泵與飛機上電源變壓整流器起動Ⅴ組油泵（分別由1臺變壓整流器、2臺變壓整流器、3臺變壓整流器、4臺變壓整流器起動油泵）。試驗油泵起動電流基本維持在峰值90 A、脈寬2 ms左右，且波形無差異。可排除供電種類X2不同引起的故障。

4.3 油泵安裝方向差異X3

油泵在飛機上安裝的安裝方式有2種，即垂直方向安裝和水平方向安裝。Ⅵ組油箱是水平方向安裝，Ⅴ組油泵是垂直方向安裝。飛機上拆下油泵分別在Ⅵ組油箱、Ⅴ組油箱位置處，油泵處于水平和垂直方向分別起動油泵短時工作。當油泵在Ⅵ組油箱位置時，起動電流基本維持在峰值75 A、脈寬2 ms左右且波形無差異；在Ⅴ組油箱位置時起動電流基本維持在峰值90 A、脈寬2 ms左右且波形無差異。可排除油泵安裝方向X3差異引起的故障。

4.4 油箱油量差異X4

油箱油量差異會引起勢能不同，會影響油泵起動時負載的變化。飛機上Ⅴ組油箱分別為油箱滿油、油箱半油、油箱無油時，3種情況可分別起動油泵。試驗油泵起動電流基本維持在峰值90 A、脈寬2 ms左右且波形無差異。可排除油箱油量差異X4引起的故障。

4.5 過流保護誤動作X5

油泵的過流保護門限值設定為電流峰值大于83.3 A且脈寬大于2.8 ms。如果油泵的實際過流保護門限值下移，會造成油泵誤保護的情況出現。在飛機上進行故障復現的過程中，當起動電流為峰值90 A、脈寬2 ms左右時油泵均能正常起動工作，當起動電流為峰值93 A、脈寬3.1 ms時油泵才出現起動失敗不工作的情況，因此過流保護誤動作X5可以排除。

4.6 油泵短路X6

油泵短路必然起動電流大，觸發過流保護功能造成油泵起動失敗不工作，在此情況下油泵應表現為重新上電也起動失敗不工作，但實際情況是故障油泵在出現起動失敗不工作后重新上電又能正常起動工作，因此油泵短路X6可以排除。

4.7 供電電壓異常增大X7

在飛機上進行故障復現的過程中，對Ⅴ組油箱油泵的供電電壓和起動電流同時進行了監控，在所有起動試驗過程中起動電流瞬態增大時供電電壓均同時被拉低，未發現供電電壓異常增大的情況，因此供電電壓異常增大X7可以排除。

4.8 供電線纜內阻小X8

油泵內阻和供電線纜的內阻構成系統內阻，系統內阻越小起動電流越大。油泵電機在起動瞬間為純阻性負載，內阻很小，供電線纜的內阻對系統內阻的影響較大。飛機Ⅳ組油箱油泵的飛機上供電線纜長度為22～32 m，系統內阻大，起動電流峰值不大于75 A；Ⅴ組油箱油泵的飛機上供電線纜長度僅為5.4～6 m，系統內阻小，起動電流峰值在90 A左右。將Ⅴ組油箱油泵的飛機上供電線纜長度增加19.8 m后，起動電流峰值降為在65 A左右，故障不再出現，因此供電線路內阻小X8不能排除。不同電纜長度下的起動電流峰值如圖2所示。

圖2 不同電纜長度下的起動電流峰值圖

4.9 分級起動方案參數取值不合理X9

為減小起動電流的沖擊，設計上采用了分級起動方案，先以低轉速起動，再逐步爬升到預定的轉速。在機上實測時，油泵在飛機上Ⅳ組油箱處的起動電流峰值均不超過75 A，但在Ⅴ組油箱處的起動電流峰值均在90 A左右，說明在供電線纜長度較短的情況下，油泵未能實現對起動電流有效控制，因此分級起動方案參數取值不合理X9不能排除。

經過以上排查，連接電纜故障X1、供電電源種類不同X2、安裝方向差異X3、油箱油量差異X4、過流保護誤動作X5、產品短路X6、供電電壓異常增大X7，故障條件可以排除。供電線纜內阻小X8，分級起動方案參數取值不合理X9不能排除。

5 改進措施

針對油泵供電線路內阻小和分級起動方案參數取值不合理導致起動電流大的問題，確定采取調整分級起動電路中6個電阻阻值來降低起動電流的改進措施。將更改后的油泵安裝到飛機的左Ⅴ組油箱處，按實際使用情況在28.5 V工作電壓情況下共進行多次起動試驗，油泵均起動正常。實測起動電流峰值不大于23 A、脈寬不大于3.18 ms。

6 總結

油泵采用的分級起動方案由于初始電壓參數設置不合理，未考慮不同機型、不同位置油泵供電線纜長度存在差異造成系統內阻不同的實際情況，當某組油箱油泵供電線纜長度短時，系統內阻小，導致起動電流增大，觸發過流保護功能不工作。

通過改進飛機上驗證工作的試驗數據，可以證明該故障定位準確、機理清楚、改進措施有效，有效避免了該故障的再次發生，同時也提高了油泵可靠性和安全性，確保了產品交付的質量和要求。

［1］何金徠.淺談飛機重復性故障的解決方案［J］.航空維修與工程，2003（4）：50-51.

V267

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.23.033

2095－6835（2019）23－0078－02

樊綱旗（1972—），男，陜西西安人，研究生，研究員級工程師，研究方向為飛機供配電系統、機電系統試驗技術。王海強（1979—），男，浙江上虞人，本科，副高級工程師，研究方向為飛機機電系統試驗技術。董瑾（1984—），女，陜西咸陽人，研究生，副高級工程師，研究方向為飛機供配電系統試驗技術。

〔編輯：張思楠〕