CAE R4 系列飛行模擬機運動系統故障分析

于安興

（東航技術應用研發中心有限公司，上海 201707）

0 引言

運動系統（Motion System）是模擬機制造廠商加拿大CAE 公司D 級全動飛行模擬機（Full Flight Simulator,Level D）的重要組成部分（圖1），對模擬飛行的真實性起到至關重要的作用。運動系統由1 個MOOG 運動控制柜和6 支電動作動筒組成，通過電動執行機構和相關部件將駕駛艙內飛行控制動作轉化為電動作動筒的物理運動[1]以模擬6 個自由度的飛行運動，包括俯仰、傾斜、偏航3 個姿態角運動和升降、縱向、側向3 個線型運動[2]。

1 故障現象

運行系統工作異常，模擬駕駛艙無法升起，檢查運動控制柜PC 機發現Motion Base Software 報錯，顯示：“48 VDC Battery Low”。

2 故障分析

圖1 CAE 公司D 級全動飛行模擬機

MOOG 運動控制柜內部有4 塊12 V 55 AH 電池，為運動柜部分電器元件提供電源，并在市電突然斷電時為作動筒提供回位電源，“48 VDC Battery Low”故障與4 塊電池有必然聯系。此故障分析可分3 步：電池本身是否正常；充放電電路是否正常；電路中其他元件是否正常。

（1）檢查電池是否正常。斷開運動控制柜總電源，用萬用表測量BT1 至BT4 每塊電池單體的電壓以及總串聯電壓，其中BT1、BT3 和BT4 的電壓13.2～13.5 VDC，BT2 電壓17.2 VDC，4 塊電池串聯電壓57.6 VDC。從測得的電壓值判斷，電池電壓滿足最小13.2VDC 的要求，初步判斷電池沒有故障。

（2）檢查電池充放電電路是否正常。通過OEM 系統電路圖查到與電池充放電相關的保險絲為F19、F20、F24 和F25。用萬用表依次檢測，發現F24 損壞，更換F24，故障依舊（其中F24和F25 構成電池充電回路，見圖2；F19 構成4 塊電池電量監控回路，由IFB（Interface Box）和PLC 監控，見圖3；BT3 和BT4 經F20 連接到IFB，在運動控制柜掉電時為IFB 提供24 VDC，見圖3）。

繼續檢查充放電回路，發現充電器BC1 的指示燈處于閃爍狀態，根據BC1 側面張貼的關于指示燈閃爍情況的解釋“GREEN FLASH:OUTPUT NOT CONNECTED”，初步判斷為BC1 的充電回路出現問題。為進一步確定問題，采用部件交換法調換BC1 和BC2 位置，BC2 的指示燈出現閃爍狀態，故障轉移，至此判定BC1 充電回路故障。

結合圖紙再次檢查運動控制柜內與電池充電相關的F24、F25，及與電池電量監控相關的F19、ABB 交流接觸器CRL、熱敏電阻R19，以及4節電池。發現BT2 有輕微爆漿痕跡，懷疑問題還是出在電池本身。

圖2 F24 和F25接線圖

圖3 F19 和F20 接線圖

多次測量BT1、BT3和BT4的電壓仍為13.2～13.5 VDC，而BT2 的電壓不穩定，大部分情況為17 VDC 以上，偶爾低于12 VDC。當接通F19 和SW13 將電池串入閉合回路時，再次測量電池電壓，發現BT2 只有不到5 VDC，其他三塊電池電壓均在12 VDC以上。結合圖4 及圖5[3]，BC2 僅與BT3 和BT4 構成一個充電回路，而BC1 與BT1 至BT4 構成一個回路。由此可見BT2 僅在BC1 的充電回路中，所以導致BC1 報“OUTPUT NOT CONNECTED”，而BC2 不會報錯，理論與實際相吻合。至此判定BT2 故障，總結出之前在BT2 未串入閉合回路時測量的17.2 VDC 為虛電，一旦閉合電路虛電立刻釋放，以致系統報“48 VDC Battery Low”。

圖4 BC1 和BC2 接線

圖5 BT1 至BT4 接線

按照OEM 手冊操作程序更換BT2 電池。給運動控制柜上電，檢查MOTION BASE Software 軟件，報錯信息消失，運動系統恢復正常。

3 結束語

飛行模擬機運動系統是一個復雜的系統，相同的故障現象可能由多種因素引起，只有對其工作原理進行細致分析方能快速縮小排故范圍。在找出導致故障發生的各種可能原因后，根據原因可能性的大小及工作難易程度，合理安排檢查次序，力爭縮短維修周期，為飛行訓練管理、節約模擬機的訓練成本發揮積極作用。