絕緣電阻測量在ARJ21 飛機故障排除中的應用

■ 李燃 劉賓/成都航空有限公司

0 引言

ARJ21-700 飛機是我國第一款具有自主知識產權的噴氣式客機，該型飛機使用了屏蔽布線系統，但是大量屏蔽線纜的使用，不僅施工工藝復雜，還應用了很多的屏蔽端接接頭。這些屏蔽電纜經歷了加工、組裝、儲存、搬運、安裝，使用中還經歷著高振動或特殊姿態下的形變，可能導致電纜絕緣層和屏蔽編織層的破損，使飛機出現故障。這類故障與部件偶發性故障現象相似，使維修人員難以判斷與處理。

成都航空通過不斷的探索與總結，對飛機在運行中出現的不穩定故障，增加了線路絕緣電阻的檢查，可以更加快速、準確地發現線路缺陷，避免部件的誤拆裝，提高排故效率。

1 飛機屏蔽電纜

屏蔽電纜主要由導體、絕緣層、屏蔽編織層、護套等組成（見圖1）。為了抵抗外界電磁干擾，通常在屏蔽電纜的兩端修整特定尺寸的外護套與屏蔽編織層，然后在裸露的屏蔽編織層上安裝焊接套管，接出屏蔽引線（見圖2），再將引線通過不同的方式接地，利用金屬屏蔽層的反射、吸收及趨膚效應實現其防止電磁干擾的功能。

圖1 屏蔽電纜組成

圖2 屏蔽端接

2 絕緣電阻表的選擇與使用

電氣安裝和維修工作中測量絕緣電阻的常用工具是兆歐表，兆歐表的選擇原則是：所選電壓規格應適當高于被測對象的工作電壓，以便在盡可能高的電壓條件下發現被測對象的絕緣缺陷而又不損壞其絕緣。通常工作電壓在100V以下的線路，宜選250V 的兆歐表；工作電壓在100 ～380V 的線路，宜選500V 的兆歐表。因此，飛機線路絕緣電阻測量常選用電壓規格為250V 和500V 的兆歐表。

絕緣電阻測量只能在不通電的電路上進行，測量前還需確保電路兩段的連接設備已斷開，電路中的電容器、二極管、濾波器等電子元件也必須斷開，以免擊穿。測量時將導線一端連接到兆歐表的一個探頭上，另一個探頭與其他金屬部件如屏蔽層、尾附件等接觸，主要檢測導體對導體、導體對屏蔽、導體對部件或飛機機體的絕緣電阻是否符合規定。

3 應用案例

3.1 線纜絕緣電阻測量發現插座故障

某架飛機巡航時出現琥珀色CAS 信息“L ENG START VLV NOT CLSD”，機組按要求關閉受影響側發動機的引氣和空調組件。落地后檢查發現，關閉雙發情況下左側發動機啟動電門燈常亮，按下stop 終止啟動按鈕也無法復位，檢查有琥珀色CAS 信息“L ENG START VLV NOT CLSD”，并伴有CMS 信息“L ENGINE STARTING SYSTEM：

ATS VALVE FAILED OPEN”， 左 發啟動活門本體實際機械指示在關位。參考故障隔離手冊（FIM），更換了可能的故障部件FADEC、DCU、啟動活門、啟動控制面板、控制繼電器，故障依舊。重置燈光驅動組件LDU 跳開關，故障消失。更換LDU 后放行飛機。

不久，巡航時該故障再次出現，落地重新上電后故障消失，航后參考FIM用萬用表測量相關線路的導通均正常，檢查相關插釘也正常。為判斷故障，再次更換了DCU 與啟動活門后放行飛機。

之后，該故障再次出現，使用兆歐表檢查相關線路，發現啟動活門指示信號線即DCU1 計算機插座R5-3141 的E-F11 釘到左發啟動活門插頭P41 的4釘之間的導線線芯對尾附件的絕緣阻值與其他導線的絕緣阻值相比差距較大；分段測量發現，P1-7067 到R5-7007 之間導線1EG4013A22 的絕緣阻值異常；將該導線插釘從兩端連接器中退出，單獨測量導線對屏蔽層的絕緣阻值正常。分別將導線裝入一側的連接器后測量絕緣阻值，定位到R5-7007 插座的Z 孔插釘安裝后與R5-7007 插座殼體間絕緣異常，最終更換R5-7007 插座后故障排除（見圖3）。

圖3 左發啟動活門線路圖

從該故障的排除過程可以發現，導線絕緣出現異常后，受飛機運行環境和振動等影響，某個時刻會出現線芯對地短路，使飛機發出警告，但因故障不穩定，在地面難以復現，故障現象類似于設備間隙性故障，導致維修人員難以判斷故障原因。通過對導線絕緣阻值的測量與對比，及時找到了故障原因。

3.2 線纜絕緣電阻測量排除重復性故障

某架飛機定檢結束試車中切換電源時出現CAS 信息“FLT CTRL NO DISPATCH” 和CMS 信 息“FCM 1A FAULT”和“FCM 1B FAULT”。復位FCC1 和FCC2 的跳開關后，CMS 信息消失，NVM 清除測試也正常。但是重新上電或者執行人工飛控電子PBIT時，故障復現。

FCM1 控制與交聯的部件眾多，更換相關的FCM1、FCM2、FCC1、左右1 號擾流板PCU、左右3 號擾流板PCU、APM 等部件后故障依舊，使用萬用表對線路進行導通與短路測試均正常。之后在CMS 信息處于ACTIVE 時，通過CMS 故障診斷頁面發現FCM1 到1 號擾流板PCU 的EHSV 指令異常，重點檢查了FCM1 到左右1 號擾流板PCU的EHSV 指令信號線，發現FCM1 到右側1 號擾流板PCU 的EHSV CMD L 導線導通正常，用兆歐表測量該導線的絕緣電阻為kΩ 級，但是其他導線的絕緣電阻均為MΩ 級。通過飛線，短接該條導線，重新上電后故障消失。相關線路如圖4 所示。

圖4 擾流板控制線路圖

通過分段隔離以及晃動線束進行測量，發現在晃動右1 號擾流板插頭P1-2755 時，故障導線的絕緣電阻變化較大，且該插頭與擾流板隨動，附近的導線彎折比較明顯。分解P1-2755 插頭，最終確定是PIN3 導線的屏蔽端接有問題。該屏蔽端接因初始施工不滿足要求，在長期的運行過程中，缺陷被不斷放大，直到線芯與屏蔽層在特定條件下短路，出現故障。

本次故障非常隱蔽，僅在飛機執行飛控PBIT 自檢時出現，復位相應計算機跳開關后又能消除故障，因此在斷電執行線路導通與短路測試時，無法發現線路缺陷。且出現的故障信息不夠精確，導致誤拆換了大量部件。最終是通過線路絕緣電阻的檢查與對比，發現了線路缺陷，排除了故障。

3.3 線纜絕緣電阻測量精準找到故障源

某架飛機落地時出現飛控不可放行信息，伴隨左側副翼兩個PCU 與PACE的多條CMS 信息，執行NVM 清除測試后信息消失，進行駕駛盤與舵面的位置調整后放行飛機。

后續該故障再次出現，地面均能通過NVM 測試消除信息，且使用液壓作動舵面不能復現故障，通過CMS 故障診斷界面檢查左側副翼兩個PCU 的伸出/收回壓力、總壓等信號均未見異常，初步判斷部件沒有故障。

結合故障通常在落地階段出現，懷疑故障原因是高振動導致的線路接觸短路。詳細檢查左副翼PACE 到PCU 的所有控制線路的導通與絕緣，發現P-ACE5計算機P1-2731C 插頭的77 釘到左內副翼PCU P1-2749B 插頭的8 釘之間線路的絕緣阻值異常，分段隔離找到插頭P1-9029 的21 釘 到P1-2749B 的8 釘之間導線1CA4008C22 絕緣阻值異常，通過搖晃導線1CA4008C22 靠近電插頭P1-2749B 處的屏蔽端接，發現PIN8 對機體絕緣阻值跳變。最終參考SWPM重新制作導線1CA4008C22的屏蔽端接，測試正常，故障排除。相關線路如圖5所示。

圖5 左內副翼PCU控制線路圖

本次故障的處理，在總結前期大量排故經驗的基礎上，首先對線路的導通與絕緣進行檢查，第一時間發現線路缺陷，精準找到故障源，避免了部件的誤拆換，提高了排故效率。

4 結論

成都航空作為國產民機ARJ21 的首家用戶與最大運營商，在沒有任何經驗可循的情況下，八年來一直刻苦鉆研。對于飛機線路導致的一些不穩定故障，通過飛機線路絕緣電阻的檢查不斷總結經驗，拓展了維修人員的排故思路，提高了排故效率，并反饋給中國商飛進行產品改進，有效提升了ARJ21 機隊的運行可靠性。在ARJ21 飛機線路排故中成功應用的絕緣電阻測量方法也可以推廣至采用屏蔽布線系統的其他機型上，可以提高排故效率。