某型無(wú)人機(jī)油門電機(jī)工作異常情況分析與研究

姜楊

針對(duì)某型無(wú)人機(jī)油門電機(jī)工作異常情況，從4個(gè)方面進(jìn)行排查，分析了該型無(wú)人機(jī)收油門回路工作原理，采取更換發(fā)動(dòng)機(jī)電纜和更換飛控計(jì)算機(jī)信號(hào)接口板的方法，解決了異常情況。

飛行速度是無(wú)人機(jī)的主要性能參數(shù)之一。無(wú)人機(jī)速度的控制方法，主要是通過(guò)飛控計(jì)算機(jī)控制油門電機(jī)轉(zhuǎn)速或者開度大小，從而控制發(fā)動(dòng)機(jī)推力大小來(lái)實(shí)現(xiàn)。某型無(wú)人機(jī)在地面綜合測(cè)試過(guò)程中，無(wú)人機(jī)收到起飛指令發(fā)出后。油門推至修正額定，模擬離車進(jìn)入程序控制階段，20s后油門應(yīng)由修正額定收至額定，但油門電機(jī)未動(dòng)作，地面檢測(cè)軟件顯示油門電機(jī)停留在修正額定位置，程序段結(jié)束后多次指令推收油門，油門電機(jī)只響應(yīng)推油門指令，收油門指令均不響應(yīng)，通過(guò)操作臺(tái)手動(dòng)推收油門，響應(yīng)正常。即油門電機(jī)響應(yīng)指令收油門故障。

故障排查與定位故障排查過(guò)程

無(wú)人機(jī)飛控計(jì)算機(jī)輸出控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)油門電機(jī)位置的閉環(huán)控制，同時(shí)通過(guò)地面操縱臺(tái)實(shí)現(xiàn)油門電機(jī)推收的開環(huán)控制，便于地面發(fā)動(dòng)機(jī)試車和調(diào)參。飛控計(jì)算機(jī)與油門電機(jī)的電氣接口關(guān)系如圖1所示，飛控計(jì)算機(jī)推、收油門指令通過(guò)控制繼電器J1、J2的通斷實(shí)現(xiàn)對(duì)油門電機(jī)的推和收。

分析該故障現(xiàn)象，導(dǎo)致油門電機(jī)工作異常的原因主要有以下幾方面。

（1）油門電機(jī)失效;

（2）機(jī)載電纜故障（油門控制線開路或者短路）;

（3）轉(zhuǎn)速控制盒故障;

（4）飛控計(jì)算機(jī)故障（油門輸出部分失效）。

油門電機(jī)工作異常故障樹如圖2所示。根據(jù)故障樹所列情況對(duì)涉及的航電部件逐一排查，具體內(nèi)容和結(jié)果如下。

（1）在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)更換同型號(hào)油門電機(jī)進(jìn)行測(cè)試，故障現(xiàn)象仍存在，且手動(dòng)收油門時(shí)，油門電機(jī)動(dòng)作正常，因此油門電機(jī)失效的可能性排除;

（2）對(duì)飛控計(jì)算機(jī)油門輸出端的推收兩路負(fù)載情況進(jìn)行電阻測(cè)量，發(fā)現(xiàn)推油門一路阻值為317Ω左右，而收油門一路阻值為18Ω。初步判斷電纜回路或電控盒回路存在短路現(xiàn)象，對(duì)機(jī)身電纜和發(fā)動(dòng)機(jī)電纜進(jìn)一步排查;

1）拔下機(jī)身電纜和發(fā)動(dòng)機(jī)電纜對(duì)接連接器K40，進(jìn)一步用兆歐表檢測(cè)機(jī)身電纜收油門指令線纜XJ1：37、38，絕緣電阻值正常，排除機(jī)身電纜故障的可能;

2）拔下轉(zhuǎn)速控制盒接插件K54，用兆歐表檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)電纜收油門指令線纜K40：16，絕緣電阻值為0，有短路現(xiàn)象。

機(jī)載電纜故障導(dǎo)致油門控制異常的可能性無(wú)法排除;

（3）對(duì)轉(zhuǎn)速控制盒進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試，工作正常，轉(zhuǎn)速控制盒故障導(dǎo)致無(wú)法收油門的可能性排除：

（4）對(duì)飛控計(jì)算機(jī)進(jìn)行部件級(jí)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)無(wú)法收油門功能失效，與機(jī)上出現(xiàn)的故障現(xiàn)象一致，結(jié)合2）的分析，飛控計(jì)算機(jī)收油門功能的異常為電纜短路所致。

故障定位

分解發(fā)動(dòng)機(jī)電纜與K40和K54接插件，發(fā)現(xiàn)兩根電線破損并接觸，另外有兩根導(dǎo)線絕緣層有損壞但導(dǎo)線未外露，損壞情況如圖3所示。

因此本次故障可定位為，由于發(fā)動(dòng)機(jī)電纜短路引起飛控計(jì)算機(jī)收油門輸出回路損壞。

機(jī)理分析

兩根破損的電纜線分別是收油門指令K40：6黃色線、發(fā)電機(jī)電壓指示線QF：+紅色線。

飛控計(jì)算機(jī)收油門指令經(jīng)黃色線傳至與其相接觸的發(fā)電機(jī)電壓指示線紅色線，而紅色導(dǎo)線取自起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出端QF：+，起動(dòng)發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻很小，小于1Ω，從而使飛控計(jì)算機(jī)收油門指令輸出回路的電流增大幾十安培，導(dǎo)致飛控計(jì)算機(jī)收油門回路損壞。工作原理見圖4。

采取措施及驗(yàn)證

（1）更換發(fā)動(dòng)機(jī)電纜。

對(duì)已破損的發(fā)動(dòng)機(jī)電纜進(jìn)行更換，進(jìn)行整機(jī)電纜導(dǎo)通、絕緣性測(cè)試、電氣單元測(cè)試、綜合測(cè)試和發(fā)動(dòng)機(jī)地面試車測(cè)試驗(yàn)證。工作正常。

（2）飛控計(jì)算機(jī)維修。

經(jīng)檢查，飛控計(jì)算機(jī)故障定位在信號(hào)接口板收油門通道固態(tài)繼電器因短路而受損失效，更換繼電器后，對(duì)飛控計(jì)算機(jī)做了振動(dòng)、沖擊試驗(yàn)，結(jié)合整機(jī)系統(tǒng)聯(lián)試，進(jìn)行綜合測(cè)試和發(fā)動(dòng)機(jī)地面試車等測(cè)試驗(yàn)證，工作正常。

通過(guò)采取以上兩項(xiàng)措施，維修后的無(wú)人機(jī)在后續(xù)地面測(cè)試中所有設(shè)備均工作正常，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合要求，性能穩(wěn)定，未出現(xiàn)油門工作異常情況，并順利完成飛行任務(wù)。