關于DA20-C1 飛機電源系統介紹及故障分析

洪常軍

（中國民用航空飛行學院新津分院，四川 新津 611431）

1 電源系統組成介紹

DA20-C1 飛機有一個14 伏直流（DC）電源系統。該系統有兩個電力來源，它有一個14 伏的發電機和一個12 伏的電瓶。在通常的操作中14 伏發電機為系統供電，一個40 安培的發電機連接在發動機的右前方，發動機曲軸上的皮帶輪操作柔性皮帶轉動發電機，電源系統有一個12 伏、20 安培小時的電瓶，發電機不運行時，電瓶向電源系統提供直流電，它還為發動機起動提供動力。當負載超過發電機所能提供的電力時,電瓶也可以提供電力，電瓶通過電瓶繼電器和起動機繼電器為起動提供大電流。GEN/BAT開關控制所有系統中的電源，主匯流條和電子設備匯流條將電源分配給其他系統[1]。

直流發電系統包括以下部件：發電機、過壓控制繼電器、過電壓傳感器、發電機警告燈、發電機斷路器、發電機控制斷路器、電壓表、電流表、警示燈繼電器、GEN/BAT 開關。發電機的標稱輸出電壓為14 伏DC±2.5%，在發動機轉速為1742 至2800 轉/分時，發電機可連續供電40 安培，發電機內置整流器和電壓調節器，不能調整輸出電壓。發電機具有以下連接：主匯流條向發電機的IG 端供電用于勵磁；B 端為發電機輸出供電；L 端發出故障警告。電刷和滑環將勵磁電流傳輸到轉子，轉子上有一個風扇，用于對發電機進行鼓風冷卻。發電機將在以下情況進行工作：發動機正在工作；電瓶、發電機和發電機控制斷路器閉合；GEN/BAT 開關設置處于ON（接通位）。以下部件構成發電機控制系統：GEN/BAT 開關；過壓傳感器；過壓繼電器。當GEN/BAT 開關設置為ON（接通）時，過壓傳感器的引腳2 從主匯流條接收電瓶電壓，過壓傳感器的引腳1 向過壓繼電器的線圈提供電壓，繼電器通電，過壓繼電器的閉合觸點向發電機上的端子IG 提供主匯流條電壓，發電機開始工作。如果過壓傳感器在其輸入（引腳2）處感應到超過16.1 伏，則引腳1 上的輸出電壓變為零，過電壓繼電器斷電。這將消除發電機的勵磁電壓，發電機停止工作。如果在電壓恢復正常后循環GEN/BAT 開關OFF 和ON，發電機將恢復工作。GEN 警告燈、警示燈繼電器、電壓表，電流表構成發電機指示系統，如果駕駛艙處于正常飛行配置（所有斷路器關閉），則在以下情況下，警告燈將亮起：GEN/BAT 開關設置為ON（接通），發動機未運轉；主匯流條上的電壓超過16.1 伏；發電機出現故障，發動機未運轉；按下GEN 警告燈上的測試功能。當發電機發生故障時，發電機上的端子L（通過警示燈繼電器的閉合觸點）為發電機警示燈提供接地。GEN 警告燈亮起。如果過壓傳感器在其輸入（引腳2）處感應到超過16.1伏，則引腳1 上的輸出電壓變為零。過壓繼電器斷電。這將使警告燈繼電器斷開，警示燈繼電器的常閉觸點為GEN 警示燈提供接地。GEN 警告燈亮起。電壓表顯示主匯流條上的電壓。當發電機工作時，它通常顯示14伏，它顯示發電機斷開時的電瓶電壓。在高負載和低發動機轉速期間，電壓表可能顯示低于14 伏的電壓，這表明電瓶正在幫助發電機提供電壓，電流表顯示電瓶和主匯流條之間的電流。當電流表指針顯示+時，表示電瓶正在充電；當電流表指針顯示-時，表示電瓶正在提供電流。

電瓶系統由電瓶和電瓶繼電器組成。DA20 飛機的電瓶為一個12 伏的鉛酸電瓶，是由浸在硫酸水溶液中的鉛板所串聯而成的，單個額定電壓為2.0 伏。電瓶額定電壓為12 伏，就是說電瓶中串聯有6 個。電瓶位于防火墻左側，發電機電壓大于電瓶電壓時，發電機為電瓶充電。電瓶通過電瓶繼電器向主匯流條提供電流。電瓶繼電器位于繼電器盒中。一個50 安培的斷路器保護電瓶系統。電瓶需要定期保養，定期測量電瓶電量、容量和電解液液位，維護電瓶時要清除電瓶外部的電解液，不要把電瓶電解液弄到身上。電解液包含硫酸，可能會導致灼傷。電解液液位不足時，需將電池從飛機上取下，用蒸餾水補充電解液。清除接線柱區域的污垢，用合適的防腐劑保護接線柱和電纜接線片。保持通風軟管沒有扭結，確保里面是干凈的。操作電氣系統時，比如更換發電機更換斷路器等，務必斷開電瓶負線。

外部電源裝置（EPU）系統。外部電源的三個主要部件是EPU 插座、控制繼電器的開關和繼電器。EPU 插座和相關電路為各種地面操作提供外部電源連接，例如維護、電瓶充電、啟動發動機等。外部電源系統通過二極管進行反極性保護，駕駛艙中，燈開關左側的開關允許EPU 繼電器在連接外部電源且電源可用后閉合。駕駛艙中的指示燈表示插座上有電源，或者EPU繼電器在斷開時保持關閉。

直流電負載分配。直流電負載分配系統具有以下部件：電子設備主電門繼電器，電子設備主電門開關，電瓶繼電器，斷路器，GEN/BAT 開關。主匯流條由3 根銅排通過硬接線連接。發電機通過發電機斷路器向主匯流條供電。電瓶通過電瓶繼電器、電流表和電瓶斷路器向主匯流條供電，電瓶向電瓶繼電器的線圈提供正極電壓，GEN/BAT 開關連接到電瓶繼電器的另一側和接地。電子設備匯流條，電子設備繼電器的常閉觸點將主匯流條連接到電子設備匯流條，一個20 安培的斷路器保護系統。1 安培斷路器保護繼電器的控制電路，電子設備繼電器的控制電路連接到電子設備開關。斷路器保護每個電路中的接線不受過大電流的影響，可以手動打開和關閉所有斷路器。如果電路中流過電流過大，相關斷路器會自動斷開。

2 電源系統常見故障和解決措施

電源系統是保障飛機運行的重要組成部分，飛機電源系統常見故障主要有以下幾點：（1）電瓶電壓顯示低；（2）電瓶無法連接到主匯流條；（3）電流表始終顯示為零；（4）電壓表始終顯示為零；（5）系統中沒有外部電源。下面將分析這幾種故障原因并提出解決措施。

2.1 電瓶顯示電壓低

在日常維護中可能需要長時間通電而導致電瓶電壓不足，發動機無法啟動，這是最常見的，在日常維護時，如需長時間通電應使用外接電源。下列幾個原因也會導致電壓不足。

1.電瓶電解液液位低。在日常定檢維護時，一旦發現電解液不足的情況應立即增添電解液。若電解液長期不足，會大大降低電瓶容量，極板長期暴露在空氣中也會加速硬化，縮短使用壽命。當出現電解液不足時，應首選蒸餾水，切忌使用自來水或礦溶水。日常操作時應注意個人防護，配備必要的耐酸防護用品，以免硫酸濺到人的手上和臉上，造成灼傷。日常加強對蓄電池的維護到位，對于放電終了的電瓶，長期處于防空狀態會縮減電池壽命，維修人員須在24 小時內將電瓶充至飽和狀態；每月對已充滿電的電瓶至少復充一次，以防止極板硬化[2]。

2.電瓶容量低。通常是電瓶過放而導致容量變低，應將電瓶拆下進行容量測試。容量測試放電終了的電瓶必須在24 小時內充電；充滿電的電瓶每月至少復充一次，以防止極板硬化。正負極板表現的一般有：極板硫化、反極、極板的腐蝕、彎曲和斷裂、蓄電池內部短路、活性物質脫落等。其中又以極板硫化、活性物質脫落較為普遍。極板的不可逆硫酸鹽化：對硫化程度較輕且為時尚短的情況，用過充電的辦法，便可以使極板性能恢復正常。硫化程度稍重的要采用小電流長時間過充辦法。如果是最嚴重的，可用水處理法?；钚晕镔|脫落：充電電流不宜過大，尤其在充電末期更需減小電流，使氣泡不至于過分劇烈析出，以減輕對活性物質沖擊，不要經常過充電與過放電。

3.發電機輸出低。通常發電機故障導致電壓不足，一般來說更換發電機即可，更換發電機后需測試發電機，將直流電壓表連接到主匯流條上測量電壓，將GEN/BAT 開關設置為ON（GEN 警告燈必須亮起），起動發動機，將發動機轉速設置為1720 轉/分，電流表必須顯示正讀數。電瓶充電后，測量發電機電壓，電壓必須為14 伏±2%。將所有電氣負載設置為ON，然后在整個測試過程中操作間歇性負載，電壓必須保持在空負載時發電機電壓的±2.5%以內，電流表不得顯示放電。但是發動機在低轉速工作狀態下，如地面小功率長時間滑行，發電機輸出較低，此時在供電輸出端加系統負載可能會導致低電壓警告出現，這是正常的,這種情況可以在較大轉速時恢復。

2.2 電瓶無法連接到主匯流條

（1）電瓶斷路器開路或者故障。通常需要檢查斷路器是否跳開，一般情況下斷路器故障概率比較小，所以排故前期不建議更換斷路器；（2）電瓶繼電器故障，GEN/BAT 開關故障。通常來說，電瓶繼電器故障概率比開關的故障概率大，所以維護時優先考慮更換電瓶繼電器，更換電瓶繼電器后有功能測試：一是確保GEN/BAT 開關設置為OFF（斷開），電壓表上不得有任何指示；二是將GEN/BAT 開關設置為ON（接通），電壓表必須指示蓄電池電壓；三是操作啟動電機，但是不需要起動發動機。故障未消除，再更換開關，更換開關時應注意線路做好標記以及導線之間纏繞不要太緊密；（3）GEN/BAT 開關與電瓶繼電器之間的線路，或GEN/BAT 開關與接地點之間的線路故障。對導線進行導通性測試。修理或更換有缺陷的接線。

2.3 電流表、電壓表始終顯示為零

電壓表顯示的是電子匯流條的狀態。它的表盤上標有量程數值為8-16 伏，以2 為單位。標尺分為三個彩色圓弧表明匯流條電壓的狀況。這些圓弧是：紅色段表示8.0-11.0 伏，黃色段11.0-12.5 伏，綠色段12.5-16.0 伏特，電壓紅線在16.1 伏特。電流表指示電瓶的充電（+）和放電（-）。它由一個表盤，數字標記為-60到60 安培。一般來說哪個表故障就更換哪個表，拆卸電流表時必須先斷開電瓶即斷開電瓶負線。安裝電流表之后需要做電流表功能測試，做這項測試要在可以運行發動機的區域進行此測試[3]。測試流程：（1）確保GEN/BAT 開關設置為OFF（斷開），電壓表上不得有任何指示；（2）將GEN/BAT 開關設置為ON（接通），電壓表必須指示電瓶電；（3）起動發動機。增加發動機轉速，使發電機工作，電流表必須顯示電流（+）；（4）關閉發動機。啟動發動機的時候必須確保螺旋槳的區域無人員設備。電壓表的功能測試：（1）確保GEN/BAT 開關設置為OFF（斷開）。電壓表上不得有任何指示；（2）將GEN/BAT 開關設置為ON（接通）。電壓表必須指示電瓶電壓；（3）將萬用表連接到電壓表的兩個接線端，電壓表必須與萬用表顯示相同的電壓；（4）將GEN/BAT 開關設置為OFF（斷開）但是電壓表一直顯示為零還可能是電流表和電壓表之間的接線有問題，或電壓表和接地點之間接線有問題，這時應對導線進行導通性測試，修理或更換有缺陷的接線。

2.4 系統中沒有外部電源

該飛機具有一個外部電源接口，位于左機翼根部位置前面，須確保外部電源已牢固插入插座，檢查外部電源開關EPU 是否打開。地面電源電纜插頭由于使用的時間較長，日常維護清潔防腐沒做到位使電纜插頭老化腐蝕，地面電源長期在特別潮濕的環境中暴露使用、工作環境溫度的劇烈變化、地面電源露天的放置以及日常保養不到位等都會造成地面電源的損壞，縮短使用壽命[4]。使用過程中跳火引起的燒蝕等，以及飛機老齡化，飛機自身的接頭處老化、腐蝕、插拔次數過多造成磨損等，造成了電源插頭與飛機插頭之間接觸不良或接觸部分電阻值過大，當正極、負極或控制插釘之間接觸不良時均不能形成回路而無法向飛機電網供電，或造成接觸部分電阻值過大使得飛機電壓過低和不穩定，極大地影響電源與插座的可靠連接[5]。首先應確保插座是否有松弛、損壞的情況，如果依舊沒有電源輸入，繼而測試外部電源繼電器，如果存在故障，更換外部電源繼電器。

3 總結

當出現故障的時候，排故時應當嚴格遵守維護手冊，遵循由簡到難的原則。飛行后，要認真聽取飛行人員反映的飛機故障現象，根據實際情況分析故障原因，找到排故方法。在平時定檢維護工作中，對電瓶的維護必須檢查到位。電源系統作為影響飛行安全的重要系統，維護中還要加強對相關線路的檢查，一般檢查容易接近的區域內的插頭、線路接頭、導線外觀等，主要檢查線路絕緣層損傷、磨損、腐蝕、燒蝕、插頭損傷、插釘彎曲燒蝕等。由于絕緣層的破損可能隱藏在線路固定夾下或在其他部件下面，或在線束之中，而每一線束可能有多根導線組成，且許多線束被固定在飛機的壁板中，因此有時檢查的難度很大，但是發現有可能有磨損的地方應及時處理，預防由于導線破損導致短路情況發生。希望通過本次對電源系統的介紹以及一些常見故障的分析，能夠幫助機務維修人員深入了解 DA20-C1 飛機的電源系統，希望本文對維護此類飛機機務同行有所幫助。