PBIT 報平尾作動器DDV 電流故障分析

白 楠，張俊鵬，劉 巖，劉 杰

（93420 部隊）

1 故障現象

某日，某部某號機進行發動機地面試車時，檢查發現飛控PBIT 自檢報故。 經連接便攜式多功能測試設備檢測進入MBIT 查看， 申報1836 步左平尾作動器D 通道DDV（直接驅動閥）電流故障。后對機上左、右飛控計算機互換測試，發現PBIT 依然申報1836 步左平尾作動器D 通道DDV 電流故障。 更換左平尾作動器后，重新進行系統上電，多次PBIT 測試均通過，故障排除。

2 故障排查

飛控PBIT 的1836 步自檢測，是通過對作動器DDV 零位工作電流的檢測，來檢查DDV 的零位位置偏差。具體為，在靜態情況下采集各通道DDV 的電流值（零位電流），與DDV 電流的零位門限值1.1V 進行比對，超出門限時則申報相應通道DDV 電流故障。

根據外場故障現象分析造成DDV 電流故障的原因，建立故障樹（見圖1）分析如下：

圖1 故障樹

2.1 飛控計算機線路誤差

飛控計算機的解調電路和DDV 電流控制、 采集線路的故障（誤差超標）會導致DDV 控制電流故障，故障電流如使系統總誤差超出門限時，會導致PBIT測試故障。

對機上飛控計算機互換測試后，故障現象未消失， 依然PBIT 申報左平尾作動器D 通道DDV 電流故障。 因此，排除飛控計算機故障。

2.2 平尾作動器傳感器誤差

平尾作動器作動筒LVDT 傳感器（RAM-LVDT）和DDV 閥LVDT 傳感器（DDV-LVDT）各通道間具有余度的不一致性，與其他通道不一致性差異較大的通道會導致該通道靜態情況下作動器DDV 閥存在附加DDV 電流，故障電流如使系統總誤差超出門限時，會導致PBIT 測試故障。

RAM-LVDT 和DDV-LVDT 一致性進行測試，具體測試數據見表1 所示。從測試數據可看出兩個傳感器一致性較好（與均值的差小于滿量程10v 的1%—100mv，滿足要求），因此排除平尾作動器傳感器故障。

表1 平尾伺服作動器傳感器一致性測試

2.3 DDV 位置零偏

DDV（如圖2 所示）由力馬達、液壓滑閥、位移傳感器三個部分組成，通過零件柔性桿同軸安裝。 控制指令施加到力馬達線圈后，在電磁力的作用下，力馬達輸出軸產生位移通過柔性桿直接拉動閥芯運動，實現閥套上方孔開合量的變化， 傳感器監控閥芯位移，將位置反饋信號傳輸的飛控計算機， 實現閉環控制，達到控制輸出流量的目的。 在調試中，以力馬達的位置為基礎，調整閥芯的位置，使得控制腔的輸出流量為零，并鎖緊固定閥芯，然后調整位移傳感器鐵芯與線圈的相對位置，使得位移傳感器的輸出為零，保證力馬達、液壓滑閥、傳感器零位重合。當三者零位不一樣時， 系統需要給力馬達的線圈施加一定的流量值，保證DDV 處于理論零位， 這個電流值應保證在一定范圍內，否則導致電流零位故障。

圖2 DDV 閥結構圖

對DDV 位置零偏檢測，發現閥芯位置零偏差別較大，達到800mv 左右。 在DDV 試驗臺上復測DDV性能， 在不通油壓情況下發現DDV 上的LVDT 輸出在0.05mm 左右（含力馬達的死區），四個通道基本一致，通壓情況下DDV 雙系統控制腔流量約1.6L/min。

在DDV 閉環工作狀態下施加零指令， 此時控制腔輸出流量接近零，LVDT 解調輸出也在零附近，這表明LVDT 零位與液壓零位重合，LVDT 的零位沒有發生變化， 排除了LVDT 和液壓滑閥的故障， 導致DDV 零偏的原因在力馬達位置發生變化， 此時力馬達線圈上總電流約0.25A。

對力馬達進行測試，測試力馬達的位移-電流值，具體測試數據見表2。

表2 測試結果

從表2 中看出兩側電流不對稱。 與原始數據對比，在小行程內基本一致，在大行程時有差異。該力馬達的測試驗收數據見表3。對該力馬達重新調試零位，向縮方向調整0.03mm后，力馬達兩側電流對稱，其位移電流測試數據見表4 所示。 因此判斷由于力馬達鐵芯位置的變化導致DDV閥芯位置變化，DDV 出現零偏現象。

表3 測試結果

表4 測試結果

3 原理分析

力馬達的功能為將控制器的電流信號轉化為線性的機械位移（直線位移），驅動伺服閥閥芯運動，輸出線性流量。 理論上，它的電氣零位與機械零位重合（見圖3 所示）。 但受零件加工尺寸公差、裝配間隙等因素的影響，它的電氣零位與機械零位不重合，一般有一個較小的距離。

圖3 DDV 電氣、機械零位示意圖

為了使伺服閥兩側輸出流量對稱，需要調整電氣零位。 當調整電氣零位后，馬達的動鐵芯不在機械零位上，動鐵芯受到兩側磁鋼的磁力大小不一樣，動鐵芯會向一個方向運動，對簧片產生一個拉力。 當拉力與磁力相等時，動鐵芯受到的力平衡，保持在靜止的位置。 此時力馬達簧片沒有處于自然狀態，有一定變形，承受一定的裝配應力。 零件在加工裝配過程中的應力，在長時間使用過程中，溫度沖擊、振動等條件下應力釋放后，動鐵芯向一個方向發生了偏移。 在新的位置磁力與簧片的力平衡， 保持另一個相對靜止位置。此時馬達動鐵芯的位置與交付調試的電氣零位有偏移，鐵芯的位置產生變化，對外顯示通電流后，兩側位移電流不對稱，力馬達鐵芯偏移了0.03mm。力馬達鐵芯位置的變化通過力馬達輸出軸傳遞到液壓滑閥閥芯，閥芯位置的變化使得控制窗口從零位的關閉狀態變成微小的打開狀態，輸出控制流量，此時需要給力馬達線圈施加一定電流才能使控制流量為零。

DDV 零位位置誤差為靜態DDV 電流系統誤差的一部分， 其偏移過大可能會導致總的DDV 零位電流誤差過大，導致PBIT 報DDV 電流故障。 對平尾作動器的力馬達的機械零位進行調整， 向縮方向調整0.03mm 后，力馬達兩側電流對稱，DDV 調試正常。

4 措施建議

1） 在進行飛控PBIT 前，要將各個舵面進行充分的運動，使流經作動器的液壓油液粘稠度降低，便于DDV 運動，防止進行PBIT 檢測時報故。

2） 對于飛控PBIT 故障一次未通過的飛機， 可以進行第2 次PBIT 檢測， 如果檢測正常則可以正常使用；如果還是PBIT 報故，則需關車，徹底查明故障原因。

3）由于機械加工、裝配工藝水平的限制，理論上簧片的應力無法完全消除，產品在制造時盡可能保證力馬達電氣零位和機械零位一致，盡量將裝配應力控制在一個非常小的范圍內， 并進行裝配應力釋放，使其性能穩定。