一起油量表機上指示卡滯故障淺析

吳萬華 楊爽 潭耀蘭 余瀟 胡海波 劉強

摘要：介紹了某型油量表的結構組成、功用和基本工作原理，并對一起機上油量指示卡滯故障現象和故障原因進行研究與分析。

關鍵詞：油量表；工作原理；傳感器；故障；卡滯

Keywords：oil gauge；working principle；sensor；fault；stuck

0 引言

燃油是直升機發動機的動力源。在飛行過程中，及時了解直升機剩余油量，對于完成飛行任務和保證飛行安全有著重要意義。油量表就是指示直升機左右兩組燃油油箱剩余油量的儀表，目前國內使用的直升機上裝備的油量表主要有電動浮子式和電容式兩種，本文談及的油量表為電動浮子式油量表。

1 故障現象

一架直升機轉場時為外掛油箱加油，出現油量指示不上升現象，維護人員懷疑傳感器故障，對傳感器進行換裝調試后故障現象消失。原機油量傳感器返回修理廠進行排故分析。

2 油量表的組成、基本原理及使用

2.1 組成

油量表主要包括油量傳感器、油量指示器、轉換開關等。其中，4件傳感器分別用于左右外掛油箱、消耗油箱、輔助油箱內燃油油量的測試，1件油量指示器通過轉換開關轉換分別指示4個油箱內的燃油油量，1件轉換開關用于油量指示轉換。組成圖見圖1。

2.2 油量表工作原理

該型油量表為電動浮子式油量表。直升機在飛行中，油箱內油量不斷減少，油面不斷降低。因此，油面高低隨油量的多少而變化。電動浮子式油量表利用傳感器的浮子將油箱液面高度變化轉變成電量變化，從而完成油量測量，工作原理如圖2所示。

3 故障分析、驗證及解決措施

3.1 故障原因

根據電動浮子式油量表工作原理和本次故障現象，初步分析故障可能由以下原因造成。

1）傳感器故障

如果傳感器的線繞電位計工作面有毛刺、銹蝕、不光滑或浮子桿移動不靈活，當油箱內油面高度發生變化時，傳感器線繞電位計上的電刷可能卡滯、不移動，造成指示值不再上升。因此，對傳感器工作性能、內部核心部件（線繞電位計）工作面性狀等方面進行檢查。檢查結果為：傳感器工作性能合格；線繞電位計、電刷等核心部件工作面光滑、無銹蝕、無毛刺，內部無多余物；電刷全程行程均勻，無行程緩慢及卡滯現象；浮子桿無彎曲，移動靈活，在浮子本身重量作用下能靈活轉動；將傳感器放入油槽中，模擬機上傳感器行程動態，反復驗證均未發現卡滯等異常現象。所有檢查結果表明，傳感器工作性能及其內部核心部件均符合技術標準要求，技術狀態良好，排除了傳感器本身故障。

2）安裝配合問題

該油量表傳感器為外掛油箱內的油量傳感器，其所配裝的外掛油箱為金屬油箱，分為左外掛油箱和右外掛油箱。

查閱資料及現場調查發現，該型油量傳感器所配裝的外掛油箱分為原型（油箱內局部圖見圖3）和改進型兩種。

經對比分析，發現改進型油箱在原型油箱基礎上在傳感器浮子安裝位置處加裝了金屬隔框，如圖4所示。

改進型油箱由于增加了隔框，可減緩直升機機動飛行及完成大幅飛行動作時油面的晃動量，從而減小油量指示的擺動量，使飛行員得到更為準確的油量信號。但因其增加的金屬隔框與傳感器浮子末端的間隙很小，且在使用維護過程中油箱可能出現變形，使末端間隙進一步發生變化。當直升機機動飛行時，油面晃動量較大，浮子隨液面晃動發生狀態改變，在活動過程中有可能與金屬隔框發生碰磨。當這個摩擦力大于油面對浮子的浮力時，浮子便卡在某處，不會隨油面上升，傳感器線繞電位計上的電刷則不再發生移動，油量指示器指示值也不再上升。

該故障現象偶有發生。據統計，2016～2018年間該故障曾出現過2次，均出現在裝用油箱為改進型油箱的直升機上。第一次為總裝調試時出現，將左右外掛油量傳感器對調重新安裝后，故障現象消失。第二次為直升機進廠時用戶反映外掛油量指示卡滯，懷疑外掛油量傳感器與油箱金屬隔框發生碰磨。為此，跟蹤了該機的修理情況，修理過程中對油箱外觀、機上安裝情況進行了控制，在故檢、修理及總裝調試、試車試飛過程中均未發現油量傳感器有卡滯現象。

由此，出現兩次此類問題可能是由于外掛油量傳感器與油箱金屬隔框發生碰磨造成的。

3.2 故障驗證及分析

為了查找故障現象的真實原因，對可能導致傳感器浮子與油箱發生碰磨的原因進行了深入分析，認為油箱上的油量表安裝座的水平度直接影響油量傳感器浮子與油箱內金屬隔框的間隙，同時在油箱修理現場開展了試驗驗證。

1）原型油箱的驗證情況

在修理現場選取一件側面開有觀察孔的原型油箱，對一件修理合格后與原機配套的外掛油量傳感器進行現場模擬試驗，觀察油量傳感器浮子在油箱內的活動情況，發現油量傳感器支桿在中心位置，無碰擦現象，運轉良好。

2）改進型技術狀態良好油箱的驗證情況

同樣，選取一件改進型且技術狀態良好的油箱，任選一件修理合格后傳感器進行現場模擬試驗，觀察油量傳感器浮子在油箱內的活動情況，發現油量傳感器支桿基本位于中心位置，雖浮子與金屬隔框間隙較小，但浮子處于任意位置均無碰擦現象，運轉良好，詳見圖5。

3）改進型變形油箱的驗證情況

將一件合格的油量傳感器安裝在一件改進型進廠待修油箱上進行現場模擬，觀察油量傳感器浮子在油箱內的活動情況，發現安裝座變形、不水平（見圖6），油量傳感器支桿偏離中心位置，已與金屬隔框碰擦。模擬機上工作情況，任意改變油量傳感器浮子位置和狀態，發現浮子與金屬隔框偶有碰磨發生，詳見圖7。

綜上，該起油量指示卡滯故障是由于改進型油箱內部增加了隔框，造成油量傳感器浮子與油箱內金屬隔框發生碰磨引起，油量傳感器無故障。

3.3 存在的問題及解決措施

通過上述分析、同類故障排除及驗證情況，可看出改進型外掛油箱內加裝的金屬隔框與傳感器浮子末端間隙很小，以下原因均會造成間隙改變，可能引起傳感器浮子與油箱內金屬隔框發生碰磨。

1）油箱外表面油量傳感器安裝座變形是引起間隙改變的主要因素。

2）直升機上左右外掛油箱結構、大小均相似，傳感器型號相同，但由于結構尺寸存在一定公差，如油箱金屬隔框壁厚、傳感器浮子桿及浮子長短均存在微小差異，可能引起公差疊加。

3）由于存在尺寸公差，機上油量傳感器安裝位置也存在微小差異，也可能引起公差疊加。

針對以上問題，結合驗證情況，可知改進型外掛油箱內加裝的金屬隔框與傳感器浮子末端間隙很小，對機上配套安裝和油箱修理均提出了更高要求。因此，應從以下幾方面加以控制。

1）油箱外表面油量傳感器安裝座的水平度是導致油量傳感器浮子與油箱內金屬隔框產生碰磨的主要原因。因此，左右外掛油箱修理時，應注意檢查油量傳感器安裝座及周圍有無變形，并制作工裝模擬油量傳感器在油箱上進行預安裝，觀察安裝座是否水平，支桿是否位于油箱中心位置，避免浮子與金屬隔框發生碰磨；檢查加裝的金屬隔框有無變形，保證金屬隔框無向傳感器浮子安裝處凸起現象。

2）裝配修理中心在拆卸外掛油量傳感器時，應做好左右標識，交給部附件中心；部附件中心在修理過程中應按左右標識修理，并對傳感器配套浮子桿也做好標識，傳遞至裝配修理中心總裝線，按標識原位配套安裝，盡量避免因尺寸公差疊加引起的間隙變化。

3）機上安裝外掛油量傳感器時，應盡量靠后安裝，增大浮子與金屬隔框的間隙。

4）機上外掛油箱加油過程中，應注意觀察外掛油箱油量上升過程中的油量指示情況，如有異常，應及時排除。

5）在總裝和試飛維護過程中，嚴禁踩踏外掛油箱踏板以外的區域，以免油箱變形，造成油量傳感器浮子與金屬隔框發生碰磨。

4 結束語

本文從油量表工作原理和結構出發，并根據機上油量表工作環境詳細分析了一起油箱加油時油量指示不上升故障，有針對性地對其薄弱環節提出了有效的預防措施和維修及維護建議，增強了維修及維護的針對性，更好地保證了裝備的可靠性。