一起飛參數據顯示異常故障分析

李家文

國營蕪湖機械廠 安徽蕪湖 241007

飛參數據反映了飛機各個部分的狀態,對飛參數據進行分析即可了解飛機的狀態以及是否存在故障等[1]。右襟副翼作為飛參數據的一種,用于測量飛機操縱系統中活動部件的轉動角度,并將與角度相對應的電信號送到飛參系統和其他相關機載設備,直接關系到飛行員實現對飛機的控制以及是否完成飛行任務,一旦出現問題,飛行員就無法對飛機實現有效的控制,會造成重大的經濟損失以及人員傷亡。從而對飛參數據(右襟副翼)顯示異常故障分析具有重大意義。

1 故障現象

某型飛機在地面對飛機操縱系統各項參數進行校準時,利用飛參外場檢查儀檢查右襟副翼上的角位移傳感器時,發現“右襟副翼”參數數值從小到大變化以及從大到小變化時較緩慢,同時也出現卡滯現象,嚴重影響飛機的正常飛行。

圖1 系統機載設備飛參外場檢查儀連接圖

2 機理分析

2.1 基本原理

飛行參數記錄系統通過采集器采集飛機操縱系統右襟副翼位置參數測量通道的數據,并將該數據通過系統內總線傳送到記錄器和快取記錄器記錄保存,同時飛參外場檢查儀利用轉接電纜連接機上的飛參系統檢查插座對右襟副翼參數進行檢查。其中位于右襟副翼的角位移傳感器主要用于測量操縱系統中活動部件的轉動角度,并將與角度相對應的電信號送到飛參系統和其他相關機載設備。

圖2 “右襟副翼”參數測量原理圖

圖3 角位移傳感器機上示意圖

圖4 采集器機上示意圖

角位移傳感器由外殼、傳動組件、轉動組件、電位計組件、電刷組件、電纜和插頭等組成,其工作原理是利用飛機各系統操縱機構的角度發生變化時,使傳感器上的一對電刷在電位計上也隨著發生相應的轉動,從而輸出與角度成比例的電壓信號。正常情況下,改變角位移傳感器上輸出搖臂的偏轉角度時飛參外場檢查儀上右襟副翼的電壓值應能實時隨之改變。但根據故障現象其飛參外場檢查儀上右襟副翼的電壓值變化緩慢,響應速度較慢。

圖5 角位移傳感器產品結構圖

圖6 角位移傳感器與采集器的電路連接圖

2.2 檢測原理

角位移傳感器是電位器式電阻傳感器,主要有元件、骨架及電刷(滑動觸點)等組成,電刷相對于電阻元件的運動轉動。當被測量發生變化時,通過電刷觸點在電阻元件上產生移動,該觸點與電阻元件間的電阻值就會發生變化,即可實現位移(被測量)與電阻之間的線性轉換,這就是電位器傳感器的工作原理。圖7為角位移傳感器的原理圖,若作為變阻器使用,則電阻值與角度的關系見式(1)。

1.電阻絲;2.電刷;3.骨架

圖7 角位移傳感器的原理圖

(1)

若作為分壓器使用,電勢與角度的關系見式(2)。

(2)

角位移傳感器輸出的電壓,即采集器采集的電壓Uα范圍為(6.3±0.003)V。

采集器通過飛機上的傳感器以及設備總線,采集來自飛機操縱系統中的右襟副翼飛參數據信息,通過HDLC系統總線送至記錄器進行記錄。采集器有采集和通信控制模塊、UART總線信號接口模塊、ARINC429總線信號接口模塊、交流和同步器接口模塊、開關和頻率信號接口模塊、直流模擬信號接口模塊、電源信號接口模塊以及模擬和頻率信號擴展接口模塊等組成。其采集器組成原理框圖如圖8所示。

圖8 采集器原理框圖

3 故障樹分析

通過上述分析,“右襟副翼”參數顯示異常的原因有:采集器故障、角位移傳感器故障、通信總線故障、角位移傳感器與采集器線路故障公共地線故障、外場檢查儀采集線路故障。

建立故障樹如圖9。

圖9 “右襟副翼”參數顯示異常故障樹

4 故障復現定位

根據分析,制定檢查措施如下:

(1)檢查通信線路故障:打開外場飛參檢查儀,查看其他飛參顯示數值是否正常。

(2)檢查插座與外場飛參檢查儀之間的轉接電纜線路故障:測量轉接電纜各個引腳的通斷及絕緣情況。

(3)檢查角位移傳感器:拆下位于右襟副翼上的角位移傳感器與位于右前緣襟翼位置的角位移傳感器,互換兩者位置,看外場飛參檢查儀上的“δ右前緣襟翼”與“右襟副翼”兩者參數顯示是否正常。

(4)檢查采集器工作性能:串裝同件號同軟件版本的采集器,查看“右襟副翼”參數顯示是否正常。

(5)檢查角位移傳感器與采集器線路故障:分別測量角位移傳感器連接插座328F的3號、4號引腳與采集器插頭311F-X2的22號、23號引腳的通斷及絕緣情況,在飛機通電情況下測量角位移傳感器連接插座328F的1號引腳與6號引腳、2號引腳與5號引腳之間的電壓值是否正常及顯示值是否穩定。

根據制定的檢查措施進行檢查,檢查結果如下:

(1)外場飛參檢查儀自檢成功,總線上其他飛參數值顯示均正常,唯獨位于右襟副翼的角位移傳感器的數值顯示異常。

(2)測量轉接電纜各個引腳的通斷及絕緣,均無問題。

(3)互換右襟副翼上的角位移傳感器與位于右前緣襟翼位置的角位移傳感器后,“右前緣襟翼”參數顯示正常,而“右襟副翼”參數顯示依舊異常。

(4)串裝同件號同軟件版本的采集器至機上,“δ右襟副翼”參數顯示值依舊異常。

(5)在飛機通電情況下測量角位移傳感器連接插座328F的1號引腳與6號引腳、2號引腳與5號引腳之間的電壓值均為6V左右且顯示穩定;在飛機斷電情況下測量采集器連接插座328F的4號引腳與FA-80B插頭311F-X2的23號引腳的通斷及絕緣情況均正常,測量角位移傳感器連接插座328F的3號引腳與采集器插頭311F-X2的22號引腳的不通,通過修復其線纜后,通電檢查后“右襟副翼”參數顯示正常。

結語

飛機操縱系統共有12個角位移傳感器分別安裝在操縱系統各成品輸出搖臂的鉸接點上,為飛參系統提供電信號。建議后續排除角位移傳感器飛參數值顯示異常時,首先考慮測量角位移傳感器與飛參采集器之間的信號線通斷及絕緣情況,然后按流程排查,最后確定具體的故障并排除,要避免不必要的拆裝。