空客A330飛機IDG故障分析

彭明玉

摘要：本文簡要介紹了空客A330飛機整體驅動發電機（IDG）的工作原理，并結合具體案例分析空客A330整體驅動發電機容易產生的故障及其原因。

關鍵詞：空客A330;整體驅動發電機;故障

0? 引言

空客A330是由歐洲空中客車集團研發生產的客機，具有高載客量、電傳操縱等特點，作為噴氣式客機，A330具有中長程飛行能力，內部擁有雙通道。空客A330搭載整體驅動發動機，也就是IDG，本文分析IDG故障及其發生原因。

1? 案例簡介

1.1 背景介紹

一架空客A330在正常飛行過程中出現故障，2號發動機滑油壓力顯示為0，面對這種情況，機組人員選擇人工停車。結合相關資料，導致飛機飛行過程中滑油壓力為0的原因很可能是飛機整體驅動發電機（IDG）出現故障，因此需要對飛機整體驅動發電機（IDG）進行分析。

1.2 空客A330 IDG基本信息

本機IDG最早于2013年交付使用，飛行達到1228.83FH/275.00FC出現故障，將其拆除并送廠檢修，結果顯示為NFF。修理完畢后繼續裝機應用，達到6894.53FH/1310.00FC以后，出現2號發動機滑油壓力顯示為0的故障。A330飛機發動機型號為RR700，IDG為P/N 752168B。

1.3 IDG情況分析

檢查飛機整體驅動發電機（IDG）外部，結果顯示，油濾蓋存在一定污染物，其性質不明，整體驅動發電機的壓差指示器已經自動彈出;IDG脫開裝置復位拉環已經損耗。進一步對整體驅動發電機內部進行檢查，結果顯示：

整體驅動發電機的回油泵、沖壓泵、倒置泵這三個主要組件受到嚴重損壞;發電機的永磁轉子、勵磁轉子部位存在大量金屬屑，呈吸附狀態，同時永磁轉子和勵磁轉子受到嚴重磨損;發電機缸筒組件受到嚴重損壞，已經無法與柱塞實現分離，柱塞靴頭受到嚴重損壞，呈現為斷裂狀態;發電機自身定量盤、變量盤受到嚴重磨損;發電機游星齒輪和軸已經難以實現分離。

2? IDG介紹

2.1 IDG工作原理分析

整體驅動發電機主要由兩部分組成，一是液壓機械恒速轉動裝置，一是無刷交流電發電機組;在運行過程中，整體驅動發電機由附件齒輪箱實現傳動，然后帶動發電機實現發電和輸出。

2.2 IDG的核心元件

2.2.1 液壓機械式恒速傳動裝置（CSD）

液壓機械式恒速傳動裝置主要包含以下組件：差動游星齒輪系、液壓泵—液壓馬達、調速系統、滑油系統等。

①差動游星齒輪系的功能主要包含兩方面，一是將發動機的轉速傳遞給下一個組件，一是將液壓馬達輸出的補償轉速進行傳遞，這兩個功能一起起作用，保證發電機輸出轉速保持不變。

②液壓泵—液壓馬達組件的作用在于將調速系統的變化進行執行，另一方面，液壓泵—液壓馬達輸出轉速還可以補償發動機轉速發生的變化。

③調速系統通過發電機控制組件中的頻率控制電路，有效對比發電機的輸出頻率以及基準頻率，基準頻率一般為400Hz，在此基礎上將檢測得到的頻率差信號進行放大，然后將伺服活門進行驅動，這個過程能夠保證伺服作動筒實現左右移動。

④滑油系統的作用主要是潤滑齒輪系統，還具有散熱作用，滑油系統能針對供油泵、回油泵、倒置泵等組件起到以上作用。

2.2.2 交流發電機設備

整體驅動發電機內部的交流發電機設備為三相無刷發電機，具體包括永磁發電機和主發電機。其中永磁發電機包含永久磁鐵轉子以及PMG定子，在機器運作過程中，PMG轉子能夠在對應定子上產生電壓，這個電壓得到傳輸，到達GCU，然后將其進行轉換，得到直流電，然后利用這個直流電壓對發電機實現激勵。

3? IDG故障分析

3.1 故障分析

整體驅動發電機的回油泵、沖壓泵、倒置泵這三個主要組件受到嚴重損壞;發電機的永磁轉子、勵磁轉子部位存在大量金屬屑，呈吸附狀態，同時永磁轉子和勵磁轉子受到嚴重磨損;發電機缸筒組件受到嚴重損壞，已經無法與柱塞實現分離，柱塞靴頭受到嚴重損壞，呈現為斷裂狀態;發電機自身定量盤、變量盤受到嚴重磨損;發電機游星齒輪和軸已經難以實現分離。

3.2 故障誘因分析

3.2.1 發電機勵磁轉子偏心

發電機勵磁轉子軸承受到損害，這也影響到轉子的旋轉軸心，導致其軸心發生偏離;勵磁轉子與定子產生摩擦，并產生大量碎屑，這些碎屑進入滑油系統，因此滑油中含有一定碎屑;含有碎屑的滑油進入液壓泵—液壓馬達組件內，影響到其正常運轉，引起靴頭脫落，同時這個過程中還產生了大量金屬碎屑，導致供油泵和回油泵出現阻塞，引起發電機轉子和線圈出現損壞，最終引起整體驅動發電機的失效。

3.2.2 供油泵因疲勞損傷導致自身磨損供

油泵在長期使用過程中產生損傷，引起嚴重磨損，導致油泵難以滿足滑油的供油需要，因此供油泵的整體能力大幅下降，最終導致整體驅動發電機內部的供油壓力不足，引起內部元件的損壞。這個過程產生了大量金屬碎屑，并在運轉過程中進入其他部件，對其他零部件和元器件造成損壞，導致發電機出現磨損、發熱等問題。零件磨損產生的金屬碎屑將進一步損壞整體系統，最終引起系統的失效。

3.2.3 部分柱塞質量較差或與缸筒之間的配合不良

整體驅動發電機相關柱塞的質量較差或者系統內部缸筒之間的配合效果不佳，這種情況下，在長時間的工作條件下，缸筒、柱塞、定量盤等零部件之間的磨損進一步惡化，導致其互相匹配性不斷下降;磨損過程中產生的金屬碎屑將堵塞相關的間隙和油孔，隨著堵塞進一步嚴重，最終將徹底損壞柱塞，并對周圍零部件造成損壞引起組件卡死，柱塞靴頭出現脫落。金屬碎屑進入滑油系統，這些碎屑在運轉過程中對系統的差動裝置會造成損壞，導致回油泵出現阻塞，發動機轉子出現損壞，引起整體驅動發電機失效。

3.3 對故障進行綜合判定

結合以往修理經驗，以及故障的具體表現，認定導致整體驅動發電機損壞的原因可能是泵—馬達組件的損壞，具體分析如下：

①整體驅動發電機發生故障的過程中，泵—馬達組件的損壞比較常見。

②檢查發現，泵—馬達組件存在嚴重損壞，雖然檢查發現整體驅動發電機內部其他元件也存在不同程度損壞，但是沒有證據表明泵—馬達組件的損壞是因為其他元件產生的碎屑引起，因此基本可以判斷，在所有損壞的元器件中，泵—馬達組件的損壞最早出現。

③分析GCU和QAR的數據，對故障前后情況進行分析。發現在故障發生的13分鐘時間內，整體驅動發電機的故障明顯擴大，表現為外部的振動更加劇烈;與此同時，這個時期內整體驅動發電機滑油壓力沒有出現異常，這個情況說明整體驅動發電機內部的油泵處于正常工作狀態;此外，發電機依然能夠順利發電，這說明整體驅動發電機內部的發電機依然能夠正常工作;基于此，基本可以斷定泵—馬達組件最早出現損壞。

3.4 IDG未脫開原因分析

①雖然故障發生以后，整體驅動發電機內部存在發熱，但是發熱溫度并沒有達到熱熔自動脫開的程度，這一點可以通過檢查熱熔部位的具體情況進行驗證。

②進行人工脫開的時候，整體驅動發電機處于低速保護狀態。一般情況下，當發動機轉速低于GCU的門限值，就會促使整體驅動發電機處于低速保護狀態，這種情況下，GCU會控制相關線路，促使電路難以接通，避免IDG的人工脫開。

4? 總結

本文簡要分析了整體驅動發電機（IDG）發生故障的表現及其內在原因。為了維護IDG處于良好運作狀態，需要準確掌握其系統原理，并準確掌握系統構件及其功能，熟知各種故障的表現及其發生原因，在此基礎上對故障進行系統性分析，有效掌握其發生原因。

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