因作動器閥位移超差導致的PBIT故障分析

張金博，許士剛，余 晉，陳加強

（1.93420部隊;2.93558部隊）

1 故障現象

某型教練機某號機起動發動機成功后，進行飛控系統飛行前自檢測（PBIT）3次未通過，飛控主畫面工作階段顯示為“PBIT故障”，前艙飛控控制盒Ⅱ的“PBIT故障”燈亮紅色,“PBIT報告”顯示方向舵舵機（作動器）A、B、C、D四個通道顯示ERR。

2 飛控系統自檢測原理

2.1 飛行前自檢測（PBIT）原理

PBIT是能夠快速有效地對系統功能進行BIT測試的一種工作模式。PBIT能夠覆蓋硬件的大多數故障，并隔離到LRU級。若PBIT檢測到縱向桿、俯仰桿、腳蹬指令及速率陀螺、加速度計傳感器、平尾模擬指令、方向舵模擬指令、前襟模擬指令、左右副翼模擬指令、慣導系統等采集的數據一項或多項超出允許值時，飛控控制盒2上的“PBIT故障”燈點亮，下顯飛控主畫面顯示“PBIT故障”，下顯畫面中飛控系統“PBIT報告”顯示飛控自檢未通過的相應故障信息。PBIT自檢時間約80秒。

PBIT進行過程中，飛行控制系統暫停控制律解算、余度管理等功能的運行，根據BIT軟件的測試順序實施對飛行控制系統各部件的檢測。

2.2 維護自檢測（MBIT）原理

MBIT的功能是對PBIT、IFBIT檢測出的故障進行確認，協助地面維護人員實施故障診斷，進行故障的檢測、定位與顯示。

3 故障分析與排除過程

3.1 原因分析

根據飛行人員反映、下顯畫面顯示及飛控系統PBIT檢測原理可知，導致故障的原因可能有機上線路、方向舵作動器、飛控計算機等故障,列故障樹如圖1所示。

圖1 PBIT自檢時報方向舵作動器故障樹

3.2 排除過程

1）連接加壓車，地面進行飛控系統PBIT自檢，2次自檢報“PBIT故障”，與飛行人員試車時現象一致，故障復現。

2）地面連接便攜式多功能測試設備，首先，運行“FTI”軟件，查看“方向舵狀態字”，并扳動方向舵舵面至左、右極限和中立位置，查看運動過程及靜止狀態時無異常。

通過此步驟可以確定計算機方向舵作動器伺服電子控制開關及監控狀態工作穩定，沒有瞬態跳變。

其次運行“MBIT”軟件，讀取“PBIT故障顯示”，查看“顯示故障區1（A通道）、2（B通道）、3（C通道）、4（D通道）”，顯示5次PBIT自檢時均有“項目號1747”超差，其中第3次自檢故障時伴有項目號“1741、1744、1748”步故障，現象如圖2所示。

圖2 故障區1具體報故內容

項目號1747測試機理是：閥限位測試，油源2系統下工作，階躍指令（+9V），檢查左副翼閥位移6.75±1.5V、右副翼閥位移-6.75±1.5V、方向舵閥位移6.75±1.5V、左副翼、右副翼、方向舵作動筒位移測試。

項目號1741測試機理是：初始零位電流狀態，檢查副翼、方向舵DDV電流，副翼、方向舵舵面位置。

項目號1744測試機理是：油源2系統下工作，階躍指令（+1V），副翼、方向舵閥位移測試，作動筒位移測試。

項目號1748測試機理是：油源2系統下工作，階躍指令（+9V），檢查副翼、方向舵閥電流、位移、作動筒位移。

3）測量機上作動器DDV位置傳感器至飛控計算機間電纜阻值和絕緣情況，未見異常。

4）利用畫圖法，定位分析（飛控計算機、方向舵作動器）故障。

（1）采集“作動器電流調試測試”數據。進入MBIT軟件的主界面，點擊“舵機換裝與定檢測試”，進入下一界面后點擊“作動器零位電流調試測試”，點擊“開始保存”數據，至少測試6分鐘，數據自動保存在MBIT軟件數據目錄中，格式為“.TXT”文件，如圖3所示。

圖3 作動器電流調試測試數據

（2）根據“作動器電流調試測試”數據畫三組數據曲線圖。利用EXCEL辦公軟件畫方向舵作動器DDV電流曲線圖，見圖4；DDV位移曲線圖，見圖5；作動筒位移曲線圖，見圖6。

圖4 方向舵作動器DDV電流曲線圖

圖5 方向舵作動器DDV位移曲線圖

圖6 方向舵作動器作動筒位移曲線圖

進一步對計算機伺服電子系統對筒子位移、閥位置、閥電流等模擬量的采集工作狀態進行確認。從圖中可看出，伺服模擬量采集穩定，沒有奇異值瞬態跳變情況，且筒子位移、閥位置、閥電流4通道采集基本一致，差異性不大。

（3）采集“作動器閥限位調試測試”數據。點擊“作動器閥限位調試測試”，至少測試3分鐘，如圖7所示。

圖7 作動器閥限位調試測試

對“方向舵DDV限位”測試3分鐘后，對比4個通道正限位/負限位（V）分別為5.5715/-6.3781、5.4176/-6.5319、5.4561/-6.4934、5.3026/-6.6854，理論上閥限位值應分別在±6.75V左右，但方向舵DDV限位閥正限位數值偏小，可知閥位置存在偏移，左右不一致。

由以上分析過程可知，由于方向舵DDV閥偏不對稱，對零位和小指令測試時產生一定的影響，導致PBIT自檢時DDV閥位置超差。

（4）采集新換裝的作動器閥限位調試測試數據。換裝后進行PBIT自檢正常，點擊“作動器閥限位調試測試”，測試值如圖8所示。

圖8 作動器閥限位調試測試

對新換裝的方向舵DDV限位測試3分鐘后，對比4個通道正限位/負限位（V）分別為6.7626/6.7241、6.7626/6.7626、6.5322/-6.80037、6.8010/6.8010，均在理論值（±6.75V）左右。

由此進一步說明，由于方向舵DDV閥偏不對稱，導致PBIT自檢時DDV閥位置超差。

4 排故經驗總結

1）飛控系統故障后，全機或者飛控系統下電前應先查看飛控主畫面和故障單畫面中告警現象。

2）PUBIT、IFBIT、PBIT故障可結合飛控主畫面、故障單畫面中、飛控計算機內非易失存儲器（NVM）和飛參數據，綜合判讀分析，制定排故方案，防止盲目操作，導致故障現象消失。

3）返修飛行控制計算機時，切勿清除NVM中數據。

4）當發生作動器伺服控制2個及以下通道故障時，可用通道互換電纜隔離檢查分析故障。同一臺飛控計算機內的2個通道具有防插錯功能，因此只能A/C通道間的插頭互換、B/D通道間的插頭互換。互換完成后，再進行故障復現。再次復現故障后，如果申報故障轉移了通道，則認定故障源為與計算機交聯的部件或外部電纜問題；如果申報故障未轉移，則故障源為飛控計算機。進行飛控計算機機上端A/C通道作動器電纜插頭互換測試前，應先斷開前襟伺服閥的電纜插頭，以避免互換A/C通道伺服電纜后外側前襟指令超出范圍導致外側前襟上偏擠壓上蒙皮，造成機體機構損壞。

5）如果作動器伺服控制3個及以上通道故障，則通過實時測試并保存數據，使用EXCEL辦公軟件畫作動器筒子位移曲線圖、作動器DDV位移曲線圖、作動器DDV電流曲線圖，根據曲線情況，判定飛控計算機或作動器故障。

6）產品換件測試，通過電纜互換測試隔離定位故障產品后，使用新合格產品換件確認，再將原故障件裝回進行測試，最終確認定位故障。

7）作動器換裝測試檢查，新換作動器可對作動器閥限位調試測試，查看閥是否存在偏移。

8）在排除故障時，盡量將故障定位到部附件SRU點。

5 空勤使用及處置建議

1）大氣溫度在0℃以下時，第1架次時必須進行飛控系統暖機。

2）飛控系統自檢前，活動駕駛桿、腳蹬至極限位置3次，每次自然回中，地面若2次PBIT自檢測未通過，則終止任務。

6 對便攜式多功能測試設備的改進建議

1）在MBIT測試軟件中增加自動生成曲線功能模塊和提示畫面，通過地面維護人員操作測試5分鐘后，可立即顯示出故障機件名稱。

2）增加作動器檢測功能，可實現對新更換的作動器或機上作動器內部傳感器零位和極限位置及線圈通斷情況進行測試，避免將故障件裝機或對機上故障作動器快速定位。

3）優化IFBIT故障記錄順序，方便查找故障架次。