某型飛機油量測量系統(tǒng)在線故障定位研究

楊見山 王瑞燕 陳沖 王倩 路英杰

摘要：針對某型飛機油量測量系統(tǒng)故障多發(fā)、無BIT設計問題，成立專門課題組進行研究。通過理論研究、電容信號提取、在線測試的電氣接口標準制定、在線測試的電容判定標準制定，解決了油量測量系統(tǒng)故障定位難題。通過內(nèi)場系統(tǒng)聯(lián)合試驗論證和機上實踐，將原故障處理周期從3天降至1.5小時。

關鍵詞：電容；油量；在線；標準

Keywords：capacitance；fuel quantity；online；standard

0 引言

某型飛機油量測量系統(tǒng)沒有BIT自檢測設計，油量傳感器數(shù)量多、分布廣，系統(tǒng)故障率較高，加放油、試車、掛副油箱階段多次出現(xiàn)油量指示異常。受油量傳感器數(shù)量、分布影響，拆件較為困難，故障定位周期平均在三天以上，經(jīng)常給飛行和轉場帶來較大壓力。如何在飛機油量傳感器不離機的情況下快速實現(xiàn)油量傳感器在線故障定位成為了一項重要課題。本文通過電氣接口研究、測量參數(shù)標準研究，制作相應測試工具和設備，達到快速測試的目的，彌補了該型飛機無BIT的設計缺陷。

1 理論研究

1.1 油量測量理論

該型飛機采用電容式傳感器進行油量測量。用兩個圓筒作為電容的兩個極板，當飛機油位發(fā)生變化時，電容的介電發(fā)生變化，電容值隨之發(fā)生變化，電容的增量反映了油量的變化，為線性電容式傳感器，油量測量原理如圖1所示，可用下列公式表示電容測量原理：

其中，C為電容；ε為電介常數(shù)；D為外觀直徑；d為內(nèi)管直徑；H為傳感器高度；h為油面高度。

1.2 電容信號提取

為了完成在線測試，必須研究電容信號的提取。通過C/V轉換電路將電容信號轉化為電壓信號，再將電壓信號按比例調(diào)整至適宜范圍進行識別以提取。

一般，將電容放在反饋端，輸出電壓UO與Cx變化成正比，電容發(fā)生變化時，輸出信號隨之發(fā)生變化。

由圖2可知，

也可以通過施加振蕩信號來獲得。電容信號轉為數(shù)字信號，通過計數(shù)、CPU處理、譯碼驅動方式顯示，但設計復雜、成本高。這里使用電容提取轉換電壓方式來實現(xiàn)。

2 系統(tǒng)測試

2.1 測試接線標準制定

飛機線路和部附件測試沒有現(xiàn)成對應關系，需要在線測試飛機電氣接口關系，根據(jù)線路接口關系、部件接口定義和電容信號提取原理，制定線路接線標準，然后通過電路信號切換（如波段開關等）來更換待測部件，防止誤操作損壞油量傳感器。

2.2 測試驗證

有了接線關系、測試電路后，為了保證測試質量和研究的嚴謹性，先通過試驗臺進行系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試，驗證線路切換、測試接口關系，從而驗證地面測試的可行性。對表1所列接口關系進行反復試驗，結果表明接線關系可以滿足飛機在線測試要求，隨后的機上試驗也驗證了上述接線關系可行。

3 建立在線測試標準及故障定位

3.1 在線合格判定依據(jù)

1）傳感器增倍關系

飛機往往在加油狀態(tài)下才出現(xiàn)油量測量異常。當前傳感器的驗收標準只有空油狀態(tài)下的電容標準，即使有檢測手段也難以判斷傳感器、線路的狀態(tài)。因此，確定滿油或剩油狀態(tài)下的電容標準尤為重要。故障模擬分析和系統(tǒng)調(diào)試研究結果表明，滿油時電容值和起始空油時電容值有增倍關系，即油量與電容值成線性關系。例如，飛機加滿油后1號傳感器的電容值為234pF，是起始空油時電容值117pF的兩倍。根據(jù)試驗論證和理論計算，制定了在線測試空油、滿油電容值標準（見表2），為飛機線路測量、油量傳感器狀態(tài)判定提供了依據(jù)。

2）電容與油量折算

目前尚無資料和標準對油量和電容關系進行說明。傳感器測試測的是電容，飛機顯示的是油量值，沒有直觀對比性，不利于判斷故障油量傳感器的型號、數(shù)量。對某型飛機資料進行分析，得出其油量關系大概為3.3～3.8kg/Pf；運用電容線性理論，對該型飛機總油量與總電容增量數(shù)據(jù)進行分析，電容與油量折算關系約3.2kg/pF（總油量1277kg/總電容增量398.5pF=3.2kg/pF），此數(shù)值與多次試驗模擬數(shù)據(jù)相吻合。

掌握了電容與油量的折算關系，就有利于地勤人員判斷傳感器故障數(shù)量、故障部位，可縮短故障定位周期。

3.2 故障定位及方法推廣

為了縮短故障定位時間，使檢測方法簡單化，設計了測試方法，制定了在線測試的電氣接口標準以及電容油量的判定標準，通過內(nèi)場試驗論證、機上故障定位實踐操作，證明該方法簡單、省時、有效。即使是不熟悉產(chǎn)品和測試設備原理的操作人員，也可以獨立對飛機進行在線測試、故障定位。經(jīng)過對比，未采用該測試技術之前，該型飛機故障定位與排除大約需要3天，采用該技術后僅需1.5小時。該方法可以彌補該型飛機油量測量系統(tǒng)無BIT自檢測的缺陷，縮短了工廠和部隊的維護、排故周期。

該測試標準和方法在其他兩型飛機上也得到了應用，同樣提高了故障的定位效率。

參考文獻

[1]張明，李訓濤.計算機測控技術[M].北京：國防工業(yè)出版社，2010.

[2]胡家華.現(xiàn)代測控技術[M].北京：國防工業(yè)出版社，2012.

[3]南王緒.飛機機載計算機的電路分析與測試[M].北京：國防工業(yè)出版社，2009.

[4]孫傳友，孫曉斌.測控系統(tǒng)原理與設計[M].北京：北京航空航天大學出版社，2007.

[5]劉銘光.飛機電器[M].廣州：中山大學出版社，2010.

[6]朱家海.航空儀表[Z].西安：空軍工程大學.