電控鎖配套電機燒蝕問題的故障樹研究

王雷 孫磊

摘? 要：電控鎖是大型飛機貨運系統中的典型限動部件[1]，其安裝在側導軌內，對符合飛機相應接口的集裝貨盤/貨臺在貨艙及貨橋上沿航向進行限動[2]。本研究從故障現象入手制定故障樹，根據故障樹確定排查方案，逐一分析排除[3]，最終確定了造成驅動組件配套電機燒蝕的主要原因，并通過該案例分析，以期為相關故障排除提供參考。

關鍵詞：電控鎖;故障樹;燒蝕

中圖分類號：V243? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2020）11-0000-00

1 產品結構及故障概述

電控鎖由電控鎖驅動組件、驅動端組件、聯動機構、鎖機構組件（2件）等組成，如圖1所示。飛機在地面進行貨盤裝載時，發現前8段側導軌配套的電控鎖通電不動作，經查發現8件電控鎖驅動組件配套電機均有不同程度的燒蝕變黑現象。第9段、斜臺段側導軌配套的電控鎖通電正常工作，電控鎖驅動組件無發黑現象。

2 故障樹分析

2.1 產品故障樹

以“8件電控鎖驅動組件配套電機燒蝕發黑”為頂事件進行故障樹分析。產品故障樹見圖1所示。

2.2 排查方案

根據故障樹分析結果，需對故障系統逐項進行排查，分析排查過程如下。

2.2.1 電控組件排查

對8件電控鎖驅動組件故障件進行拆解，電控組件外觀均完好。對電控組件接入直流電，并通過電控鎖上鎖/解鎖控制開關檢查繼電器觸點，測試結果表明8件電控鎖組件配套的16件繼電器常開、常閉觸點均能夠正常切換，無粘連現象及工藝缺陷問題，故障件拆解如圖2所示，由此可以排除繼電器常閉觸點粘連引起燒蝕的可能。

2.2.2 電機排查

（1）8件電機線圈絕緣損傷。將2件電控鎖驅動組件故障件的配套電機承制單位進行電機排查。經拆解檢查，2臺故障電機線圈整體燒毀嚴重，線圈、電機殼體均已變色，軸承內部潤滑脂有不同程度發黃、變黑現象，符合電機長期發熱致使燒毀的故障現象。由于故障件燒毀嚴重，無法確認絕緣線圈是否有損傷，但電機絕緣線圈損傷會導致線圈與地短路而出現較大電流，電控組件中的熔斷體會立即切斷回路，致使電機短路處局部燒毀。該現象與故障電機長期熱量累計導致燒毀的現象不符，因此可以排除電機絕緣線圈損傷引起燒蝕的可能。（2）8件電機制動器解鎖故障。電機制動器的作用是在電機通電后，制動器靜鐵心產生電磁吸力吸附摩擦片，使之與電機轉軸上的摩擦盤分離，電機轉子開始工作;斷電后，電磁吸力消失，摩擦片通過摩擦產生力矩將電機制動，保證電控鎖驅動組件位置鎖定。如電機通電后，制動器出現解鎖故障，摩擦片與電機轉軸摩擦盤未分離，會導致電機通電堵轉，電機正常通電工作時間≯3s，短時間通電堵轉不會導致電機發熱燒毀。根據西微所驗證試驗結果，電機通電堵轉直至燒毀時間可長達44min，由此可知正常供電條件下，電機制動器解鎖故障不會引起電機發熱燒毀。

2.2.3 電控鎖驅動組件排查

對機上電連接器插頭進行通電檢查，發現三相正常，無缺相問題。進行電控鎖驅動組件配套插座外觀檢查和通電檢查，8件電連接器插座均無缺相問題。

2.2.4 外部線路排查

（1）供電線路、電源缺相。針對供電線路、電源缺相問題開展了試驗驗證，對電機分別進行三相、兩相、單相電源空載運行試驗，各種情況下電機運行18s均無異常情況。由于電機正常工作時間不大于3s，所以正常情況下，供電線路、電源缺相不會導致電機燒蝕發黑。此外，如供電線路或電源存在缺相問題，8件電控鎖驅動組件均不會在缺相的回路出現過流短路問題，即某回路熔斷體不會發生熔斷。對8件故障件配套的電控組件進行檢查，檢查結果證明8件故障件熔斷體熔斷情況各不相同，同樣可以說明不存在供電線路、電源缺相問題。（2）電源持續或以較高頻率間隔供電。針對本故障點，開展了故障復現試驗，對2臺電機分別進行了額定供電狀態下的長時間通電堵轉試驗和不同電源頻率下的通電堵轉試驗。試驗電機在額定供電狀態下持續通電堵轉，電機表面溫度持續升高，連續供電44min后試驗電機燒毀，表面溫度達270.7℃，電機表面顏色由黑色變為暗紅色，故障現象與故障電機一致。試驗電機在額定供電狀態下，逐漸降低電源頻率，并記錄各頻率下電機的實測電流與發熱情況，具體詳見表1。

試驗件在不同頻率電源下連續通電工作10s后，電機外表面均有不同程度的溫度升高現象，但均未出現燒毀問題，且試驗件外觀無異常。電源頻率下降至50Hz時，電流最大，供電條件最為嚴酷，在該電源頻率下對試驗件持續供電，2min后電機燒毀，表面溫度達209.5℃，但電機殼體顏色無明顯變化。

根據上述驗證試驗結果，本次燒毀的8件電控鎖驅動組件與短時間電機燒毀故障現象不符，與電機長時間通電堵轉發熱燒毀故障現象更為接近。電源關閉后，電壓未下降至繼電器釋放電壓以下，并持續供電。為了解繼電器的實測動作電壓和釋放電壓，對8件故障件配套的所有繼電器進行了檢測，檢測結果如表2所示，其中K1繼電器控制電控鎖驅動組件縮回，K2繼電器控制電控鎖驅動組件伸出。

根據實測結果，本批故障件配套繼電器動作電壓在12.7～15.4V之間，釋放電壓在3.2～5.7V之間，即直流電源對產品提供>15.4V電壓時繼電器將開始工作為電機接入115V交流電;當切斷直流電源后，如電壓未降低至5.7V以下時，繼電器將繼續工作，上述情況發生會導致電機持續工作發熱。

3 影響分析

3.1 對系統中其它電控鎖的影響分析

根據產品機上電氣交聯關系來看，11套電控鎖驅動組件控制信號均為獨立提供，各組件在電源線上為并聯關系，當電源在其中一套產品發生該故障導致線路斷路后，對其他并聯回路上的產品無影響，因此機上其他電控鎖驅動組件不會因此故障而受到影響。

3.2 對產品功能的影響

根據產品的使用工況，本次故障如發生在執行卸貨任務時，會導致電控鎖通電無法解鎖，不能在牽引卸貨前解除電控鎖對貨物的限動，將不能執行后續的牽引卸貨操作，卸貨貨物不能出艙，最終將致使卸貨任務無法完成;如發生在地面裝載時，會導致電控鎖通電無法上鎖，無法對對應的貨物進行正負航向限動，則該故障電控鎖區域無法裝貨，將降低飛機的裝貨量;如發生在地面卸載時，會導致電控鎖通電無法解鎖，但可通過花費較長的時間（10min以內），采用手動解鎖解除電控鎖對貨物的限動，完成卸載任務。

4 結語

根據故障件拆解分析情況與試驗驗證結果，可以排除電控鎖驅動組件工藝缺陷、繼電器觸點粘連、電連接器缺相、供電線路和電源缺相、電機絕緣損傷等故障原因;經試驗驗證故障件燒蝕情況與短時間內燒毀故障現象不符，與長時間通電發熱燒毀故障現象一致，最終確定故障產生原因為機上長時異常通電導致的產品電機燒毀。

參考文獻

[1] 賈濤，南盟，朱鵬飛，等.民用運輸機集裝貨物裝載技術綜述[J].航空科學技術，2018（5）：1-7.

[2] 王哲，李寧.飛機貨運系統及設備的設計和試驗要求研究[J].航空標準化與質量，2017（1）19-23.

[3] 夏天.A330飛機貨艙裝載系統常見故障淺析[J].軍民兩用技術及產品，2016（8）：31-32.

收稿日期：2020-10-09

作者簡介：王雷（1984—），男，河南鄧州人，碩士研究生，工程師，研究方向：航空產品可靠性分析和故障診斷。