通航飛機電路老齡化檢測方法研究

陳欣然，陳玉，魏麟

（1.東方航空技術(shù)有限公司廣東分公司，廣東廣州，510000；2.中國民用航空飛行學(xué)院，四川廣漢，618300）

0 引言

隨著通用航空的快速發(fā)展，通航飛機的使用年限越來越長，老齡化問題也越來越嚴(yán)重。特別是一些發(fā)展中國家的飛機老齡化問題更加嚴(yán)重，而發(fā)生的事故也多由于飛機年久失修，缺乏保養(yǎng)導(dǎo)致。

中國的通用航空產(chǎn)業(yè)在近幾年發(fā)展迅速，但是與歐美發(fā)達(dá)國家相比，仍十分落后，因此我國通航飛機正處于“年輕狀態(tài)”[1]。由于通用航空業(yè)的持續(xù)發(fā)展，飛機使用的年限將越來越長，通航飛機老齡化的現(xiàn)象在未來是不可避免的，因此本文對通航飛機老齡化狀況檢測的研究是很有必要的。

通航飛機老齡化問題中較為突出的就是電路老齡化[2]。本文從通航飛機入手，對老齡通航飛機進(jìn)行檢測研究，分析通航飛機電路老齡化的特點、表現(xiàn)形式及產(chǎn)生的問題，進(jìn)一步對電路老化問題進(jìn)行分析，研究其檢測方法。從而減少因電路老化、線路腐蝕等飛機老齡化問題而造成的飛行事故或意外，有利于通用航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 通航飛機電路老齡化檢測方法

本文選取了一架老齡化比較嚴(yán)重的通航飛機進(jìn)行研究，并對老齡化檢測方法進(jìn)行驗證性的實驗測試及分析。相應(yīng)的方法若可行，則可以推廣到其他通航飛機老齡化的檢測中。

1.1 目視檢測

目視檢測主要通過近距離檢查飛機結(jié)構(gòu)是否有腐蝕和損傷等問題，檢查飛機電氣線路、導(dǎo)線等線路的絕緣層是否有細(xì)微的孔洞和裂紋等問題，從而確定故障信息以及老齡化程度[3]。

如圖1中1所示，為翼梢的放電刷，由于飛機的老齡化，其表面結(jié)構(gòu)已經(jīng)出現(xiàn)裂紋老化現(xiàn)象。

圖1 檢測實物圖

如圖1中2所示，其線路的絕緣層完好無損傷，固定線路的卡箍完好無松動，導(dǎo)線末端標(biāo)志管上標(biāo)號清晰，導(dǎo)線與插頭的連接情況良好，無松動現(xiàn)象。因此，雖然此架飛機已屬于老齡飛機，但是此部分的線路目視檢測情況良好，沒有出現(xiàn)老化等線路老齡化問題。

如圖1中3、4所示，為飛機機艙尾部線路，其固定線路的卡箍老化松動，導(dǎo)線的標(biāo)號已磨損不清，導(dǎo)線與插頭的連接處出現(xiàn)松動現(xiàn)象。經(jīng)目視檢測，此處的線路老化磨損等老齡化問題嚴(yán)重。

如圖1中5所示，線路的絕緣層出現(xiàn)破損問題，包裹在導(dǎo)線外的保護(hù)套部分磨損脫落，此處線路表現(xiàn)出嚴(yán)重的老化問題。

如圖1中6所示，導(dǎo)線與插頭的連接處和插座均有嚴(yán)重的銹蝕、腐蝕等老化現(xiàn)象，此處表現(xiàn)出嚴(yán)重的老化等老齡化問題。

1.2 量具檢測

利用數(shù)字萬用表二極管檔位或者測量線路電阻、電壓等數(shù)值，根據(jù)數(shù)字萬用表的顯示來判斷線路是否存在短路、斷路等故障問題[4]。

例如，如圖2所示，目視檢測此導(dǎo)線絕緣層有損傷現(xiàn)象，可能導(dǎo)線內(nèi)部會出現(xiàn)斷路情況，因此使用數(shù)字萬用表做進(jìn)一步檢測。

圖2 導(dǎo)線和數(shù)字萬用表

如圖2所示，使用數(shù)字萬用表對該導(dǎo)線進(jìn)一步檢測。將數(shù)字萬用表調(diào)至二極管檔位，紅、黑表筆分別接觸導(dǎo)線兩端，數(shù)字萬用表僅在最高位顯示“1”，沒有蜂鳴聲且指示燈不亮，證明該導(dǎo)線內(nèi)部出現(xiàn)斷路問題，不可繼續(xù)使用。

1.3 電路及電子部件檢測

由于無法實現(xiàn)在飛機上直接進(jìn)行檢測方法的驗證，所以在實驗室進(jìn)行實驗驗證檢測方法的可靠性及可行性，若檢測方法可靠且可行，則相應(yīng)的檢測方法可以推廣到檢測通航飛機電路老齡化故障問題上[5]。

如圖3中1所示，為74LS20外部管腳排列圖，選取集成門邏輯電路進(jìn)行實驗，驗證檢測方法。

圖3 電路及電子部件檢測

以下是正常的集成門電路與非門測試情況。如圖3中2所示連接電路，1、2、4管腳輸入高電平（開關(guān)上撥），5管腳輸入低電平（開關(guān)下?lián)埽?管腳輸出端接邏輯電平指示器，此時顯示發(fā)光管亮，為邏輯“1”。

如圖3中3所示，1、2、4、5管腳均輸入高電平（開關(guān)上撥），6管腳輸出端接邏輯電平指示器，此時顯示發(fā)光管不亮，為邏輯“0”。

因此，集成門電路與非門的邏輯功能為：若當(dāng)輸入均為高電平（邏輯“1”），則輸出為低電平（邏輯“0”）；若輸入中至少有一個為低電平（邏輯“0”），則輸出為高電平（邏輯“1”）。與非門是與門和非門的疊加，有多個輸入和一個輸出。

如圖3中4所示，4個管腳均輸入高電平時，6管腳輸出為邏輯“1”（發(fā)光管亮），此電路出現(xiàn)故障現(xiàn)象。

利用該出現(xiàn)故障現(xiàn)象的電路，用以下故障檢測方法檢測電路故障原因，以此對以下故障檢測方法的可靠性及可行性進(jìn)行驗證。

1.3.1 串件法

如果故障比較復(fù)雜，根據(jù)經(jīng)驗可以對故障位置進(jìn)行判斷，然后選擇相同機型對換件號相同的部件對故障進(jìn)行試探，觀察故障能否消除[6]。

對出現(xiàn)故障的電路進(jìn)行分析，電路連接正確，輕觸集成塊沒有發(fā)燙現(xiàn)象，因此根據(jù)經(jīng)驗對故障進(jìn)行判斷：此數(shù)字實驗箱第三個14p集成塊基座可能內(nèi)部某處存在故障問題。

如圖4中1所示，將集成塊換到第四個14p集成塊基座，重新連接電路，檢查無誤后接通電源。1、2、4管腳輸入高電平，5管腳輸入低電平，6管腳輸出端接邏輯電平指示器，此時顯示發(fā)光管亮，為邏輯“1”。

圖4 集成門邏輯電路連接圖及原理圖

如圖4中2所示，1、2、4、5管腳均輸入高電平，6管腳輸出端接邏輯電平指示器，此時顯示發(fā)光管不亮，為邏輯“0”。

更換集成塊基座之后，故障消失，因此可以判斷：第三個14p集成塊基座內(nèi)部存在故障問題。

1.3.2 故意法

這種方法就需要維修人員制造一定的故障，比如將某個器件的電路斷開，觀察其他電路的運行是否正常，將特定的部分進(jìn)行短路處理，觀察其他部分的工作情況，并且輸入特定的信號，觀察儀表故障情況[7]。

故意將集成塊取出，黑表筆接地，紅表筆依次測量各個接線孔。如圖4中3所示，紅表筆接1接線孔，數(shù)字萬用表顯示4.876v，證明1接線孔正常。

如圖4中4所示，紅表筆接2接線孔，數(shù)字萬用表顯示為0.005v，證明2接線孔為故障原因，2接線孔內(nèi)部存在斷路故障問題。

1.3.3 排除法

排除法主要是將特定的插件板或者器件拔出來對故障原因進(jìn)行判斷的方法。如果拔出某一插件或者器件后儀表能夠正常運行，就表示故障在被拔出的插件或者器件上。

如圖4中5所示，將數(shù)字萬用表黑表筆接7管腳，紅表筆接6管腳，則7管腳被斷路，相當(dāng)于排除7管腳。此時4個管腳均輸入高電平，數(shù)字萬用表顯示為0.000v，證明輸出為邏輯“0”。

如圖4中6所示，1、2、4管腳輸入高電平，5管腳輸入低電平，數(shù)字萬用表顯示4.953v，證明輸出為邏輯“1”。

排除7管腳之后，邏輯電路顯示正常，則說明集成塊無故障，7管腳內(nèi)部出現(xiàn)斷路故障問題。

1.3.4 對比法

選取兩臺型號相同的儀表，其中一臺是正常的。兩臺儀表在同等條件下進(jìn)行運行，對相應(yīng)的信號做出檢測，對測量的兩組信號進(jìn)行比較，如果出現(xiàn)不同，則可以斷定故障出處[8]。

更換新的集成塊后重新打開電源，如圖4中7所示，1、2、4管腳輸入高電平（開關(guān)上撥），5管腳輸入低電平，6管腳輸出端接邏輯電平指示器，此時顯示發(fā)光管亮，為邏輯“1”。圖4中8所示，1、2、4、5管腳均輸入高電平，6管腳輸出端接邏輯電平指示器，此時顯示發(fā)光管不亮，為邏輯“0”。結(jié)果顯示此時邏輯電路正常，則說明故障原因為集成塊，舊的集成塊出現(xiàn)故障問題。

1.3.5 電壓測量法

對儀器線路逐一進(jìn)行電壓測量，根據(jù)測量電壓值的變化，來判斷儀器是否出現(xiàn)故障問題以及線路是否出現(xiàn)斷路、短路等故障問題。

如圖4中9所示，1管腳輸入為高電平時測量其電壓，顯示為4.104v，如圖4中10所示，1管腳輸入為低電平時測量其電壓，顯示為0.004v，證明集成塊和1管腳正常。

如圖4中11所示，測量2管腳輸入高電平時的電壓，顯示為0.727v，電壓數(shù)值不正常，說明2管腳出現(xiàn)故障問題。

1.3.6 觀察感覺法

通過感官對故障進(jìn)行判斷。通常情況下，器件燒壞后就會出現(xiàn)燒焦的氣味，元器件損壞后其顏色則會出現(xiàn)變化，有一些斑點；用手觸摸元件可以檢查元件有沒有出現(xiàn)松動、集成電路是否松動；對儀表的外觀進(jìn)行檢查，儀表出現(xiàn)異聲或產(chǎn)生異味也能聽到或者嗅到，一旦有上述現(xiàn)象出現(xiàn)則說明儀表存在故障[9]。

如圖4中12所示，集成塊出現(xiàn)冒煙現(xiàn)象（拍照不明顯），并伴有刺鼻的燒焦氣味，用手輕觸集成塊，發(fā)現(xiàn)集成塊發(fā)燙，證明集成塊燒壞故障。故障原因：14管腳應(yīng)連接Vcc+5v電源，圖中連接的為+12v電源，電壓過大將集成塊燒壞。

1.4 線路故障測試定位儀檢測

目前對飛機線路故障比較實用的檢測方法是采用便攜式航空線路故障測試定位儀檢測[10]。如圖5所示，為900AST線路故障測試定位儀，具有功能齊全、易于攜帶、適用范圍廣等優(yōu)點，在飛機電子線路故障檢測維修中應(yīng)用廣泛。

圖5 線路故障測試定位儀

線路故障測試定位儀能夠?qū)崿F(xiàn)對線路故障的準(zhǔn)確分析和定位，一方面具有普通的故障測試及定位功能，另一方面具備交流、直流電壓測試，負(fù)載測試，電容測試等功能，并且這種儀器具備最大的優(yōu)勢就是其本身的微電流和電壓不會損壞機身設(shè)備。除此之外，還能夠在很大程度上節(jié)約電氣線路的維修成本。這種儀器不但具有超強的性能，可以在線路故障時對故障線路實現(xiàn)精準(zhǔn)定位，自帶的電子屏幕還能夠?qū)收系脑颉⑽恢玫冗M(jìn)行確認(rèn)，精確到米，同時定位儀還具備了防碰撞、防爆、防震背光顯示等特性，適應(yīng)飛機的維修環(huán)境，完全符合在飛機上進(jìn)行作業(yè)的要求[11]。因此在航空電子線路的檢測工作中，得到了廣泛應(yīng)用。

2 結(jié)束語

本文通過收集服役時間較長的通航飛機老齡化問題進(jìn)行分析和研究，總結(jié)并提出了四種檢測方法。其中電路及電子部件檢測采用集成門邏輯電路進(jìn)行實驗，經(jīng)過實驗驗證，該檢測方法可以有效地檢測老齡飛機可能存在的電路老化問題。希望本文提出的檢測方法可以減少因電路老化、線路損傷等飛機老齡化問題而造成的飛行事故，能夠促進(jìn)我國未來通用航空產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。