基于容抗法的大翼過熱探測環路故障分析

錢毅輝 王敬忱 高賽

摘要：空客A320系列飛機為左右大翼各設計了兩套過熱探測環路，以實時監測大翼內引氣管路中熱空氣泄漏故障。本文引入容抗法，以一起典型的大翼過熱探測環路故障為例，對基于容抗法的排故思路進行分析，具有一定的參考價值。

關鍵詞：過熱探測環路；容抗法；引氣監控計算機；斷路

Keywords：OVHT detection loops；capacitive reactance method；BMC；disconnection

0 引言

空客A320系列飛機兩側大翼均設計有兩套過熱探測環路，如果發生故障，有可能在飛機航后報告中出現L/R WING LOOP A/B INOP信息。這種故障多由過熱探測環路斷路或環路上的各過熱感應單元、引氣監控計算機（BMC）間的導線斷路導致。

根據空客機務手冊Airn@v給出的排故方案，需要對故障的過熱探測環路不斷取中間段測量其導通性，直至找到斷路的過熱感應單元，這種方法工作量較大且耗時較長，排故效率很低。本文根據斷路點將過熱探測環路分為兩段容抗不同的環路段及其容抗值與總長度的關系，引入容抗法進行排故，提高了排故效率。

1 部件原理

1.1 過熱探測環路的組成

空客A320系列飛機每個過熱探測環路都由導線及數個過熱感應單元組成。這些過熱感應單元與導線相互串聯，形成覆蓋目標探測區域的過熱探測環路后，環路中心導體的起始端與結束端接入同一引氣監控計算機，形成單個環路的功能閉環。

1.2 過熱探測環路的工作原理

過熱感應單元的外管體為接地設計，中心導體則通過串聯形成一根完整鎳導線雙向接入BMC，而陶瓷絕緣層則將中心導線與接地的管體隔離開。在無過熱情況時，BMC測得中心導線的電阻值作為基準值；當過熱現象出現時，中心導線和外管體之間的阻抗突然降低，致使中心導線與管體間的電阻值突然減小，形成接地效果，則BMC測得中心導線的電阻值突然減小，以此為依據探測到過熱現象，并通過飛行警告計算機（FWC）提示駕駛員或其他計算機進行后續操作。

2 容抗法

根據過熱探測環路的組成，環路可視為一個長度很大的圓柱形電容器，容抗法即為一種根據過熱探測環路容抗與長度的關系快速定位環路斷點的方法。

2.1 理論公式

對于內外徑均勻不變、長度為l的圓柱形電容器，兩個極板分別為圓柱形導體A和同軸的圓柱形外殼B，設其半徑分別為rA和rB，則該圓柱體電容器的電容c為：

2.2 操作方法

當過熱探測環路上存在斷點時，利用上節的公式可找到第一處斷點與環路開始端的最大可能距離，從而將長度為l0的過熱探測環路分為三段，即l0，1（環路開始端至ld所在過熱感應單元開始端、l0，2（ld所在過熱感應單元）和l0，3（ld所在過熱感應單元結束端至環路結束端）。通過萬用表等儀器可以判斷l0，1、l0，2和l0，3三段過熱探測環路的通斷狀態，其通斷可能性如表1所示，其中“√”代表環路段中心導體通路，“×”代表環路段中心導體斷路。

若l0，2段出現斷路現象，則直接更換該過熱感應單元，若l0，1、l0，3段出現斷路現象，則再對這兩段過熱探測環路區間使用容抗法，直至找出每個斷點的具體位置。容抗法的排故思路如圖2所示。

參考部件修理手冊（CMM），可以找到過熱探測環路上每個過熱感應單元與環路開始端的距離及環路總長度，從而計算和判斷出斷點位置。需要注意的是，過熱探測環路上的某些過熱感應單元間還安裝有導線，這些導線的斷路也可能導致環路不工作警告的出現，如果排查過熱感應單元均正常，應考慮導線斷路的可能性。

根據飛機維修手冊（AMM），測量過熱探測環路中心導體的導通性并不能作為判斷環路是否正常工作的標準，僅可作為輔助手段，因此應以AMM的測試步驟作為環路排故后的放行標準。

3 排故案例

導致過熱探測環路失效的原因有很多，飛機運行時高頻振動、不當維護對環路造成的擠壓彎折、過熱感應單元間連接不到位等都有可能造成環路變形、斷裂和失效。

以左大翼B過熱探測環路故障為例，根據AMM手冊，斷開BMC-2電插頭，找到左大翼B環路首尾端對應的插釘5D和4D，圖3為各過熱探測環路對應的BMC插釘情況。

根據容抗法，在插釘5D和4D處可以測出左大翼B環路潛在斷點造成的首段和尾段過熱探測環路的容抗值。利用ECA Group的20549SI-1型環路控制器對過熱探測環路的容抗進行測量，可知首段環路容抗值為77.1kΩ，尾段環路容抗值為15.7kΩ，根據式（5）計算得到首個斷點與環路開始端的最遠距離為217.56in。查找CMM可知該距離對應功能號為62HF的過熱感應單元，圖4為左大翼B環路的過熱感應單元分布。

對該斷點最長可能距離形成的三段過熱探測環路l0，1、l0，2（即62HF）和l0，3的中心導體通斷性進行測量，發現l0，1、l0，3環路段的導通性正常，而l0，2環路段不導通，從而推斷斷點在過熱感應單元62HF上的可能性很大。更換62HF后，左大翼B過熱探測環路測試正常，ECAM上的警告信息消失，故障排除。

觀察拆下的過熱感應單元62HF，發現該過熱感應單元上有明顯的彎折痕跡，但鉻鎳鐵合金的外殼上并沒有發現斷裂缺陷，可以推斷過熱感應單元的彎折導致其中心導體折斷，使該環路失效，從而出現警告信息。

4 總結

空客A320系列飛機上過熱探測環路具有分布廣、分段多、安裝隱蔽的特點，采用傳統“二分法”排故費時費力。本文引入容抗法排除大翼過熱探測環路失效故障，基于首尾環路段容抗值與環路總長快速定位斷路點，為過熱探測環路失效故障的排除提供新思路。

作者簡介

錢毅輝，高級工程師，主要從事民用航空器系統維護工作。