某飞机电源系统熔断器异常熔断原因分析及改进

刘耀光中航通飞华北飞机工业有限公司

某飞机电源系统熔断器异常熔断原因分析及改进

刘耀光
中航通飞华北飞机工业有限公司

飞机电源系统工作情况关系到整机所有的用电设备，一旦出现空中断电，将会带来安全隐患，不容忽视。实例分析电源系统改进。

飞机电源系统；熔断器；故障

某运输机大队反映，某飞机电源系统中JB-10A熔断器地面试车发生2次异常熔断，一次空中熔断故障现象，并多次发生JB-10A熔断器弯曲现象。经研究,掌握故障产生机理,提出解决方案。然后组织方案实施及功能试验。最终完成所有服役飞机改装。

一、机理分析

1.某飞机电源系统JB-10A熔断器工作原理

电源系统原理图

如图所示，JB-10A跨接在FKH-5M发电机控制盒与ZF-3发电机输出端之间，额定工作电流为10A，限制发电机励磁电流不出现过流现象，以达到保护发电机励磁绕组和发电机控制盒的目的。

2.发电机励磁电流的调节

当发电机的负载和转速在有效范围内变化时，FKH-5M发电机控制盒自动调整ZF-3发电机输出电压在规定范围内（28.5V附近），调节的方法就是通过改变励磁绕组的励磁电流来实现。

3.励磁电流最大值分析

发电机额定转速为3800～6500转/分，由于发电机与发动机间减速比为2.52，因此发电机额定转速对应的发动机转速为1508～2580转/分。当发动机转速低于1500转/分时，随着发电机输出电压逐渐降低，由于FKH-5M发电机控制盒作用不断加大励磁电流进行补偿，最终将出现极值，FKH-5M发电机控制盒的调节特性及ZF-3型发电机绕组参数应该是影响励磁电流极值所对应发动机转速的主要因素。

二、故障排查的试验数据分析

进行发动机地面开车，在发动机不同转速和发电机不同负载情况下，重点是实测发动机转速900～1500转/分时励磁电流的变化情况，得到多组采样数据。

通过对数据进行分析，我们可以看到：

n发动机转速900～1100转/分时，励磁电流偏大，极值基本在此区间内出现；

n加飞参、空载时测试结果最大，超过11A，并可保持15秒左右；不加飞参、空载时最大励磁电流不超过10.6A。

三、故障产生的原因分析

根据多次实地调研和开车试验数据分析，认为主要是以下两个因素造成的：

n因冬季天气寒冷或做起落飞行训练时，发电机建压后，长时间或频繁在低转速（900～1100转/分）区间运行，励磁电流对JB-10A熔断器冲击较大，造成弯曲或熔断。

n在飞机加装飞参后增大了发电机接通时的冲击励磁电流，超过12A，超出了原设计状态的承受能力。

四、新方案依据

1.JB-10A、TB-10D、FKH-5M试验数据分析，确定替换成件

针对故障产生的原因和选择熔断器原则，解决方案主要是找出一种熔断器，其安秒特性曲线应表明既能承受低速建压时的12A励磁电流冲击，又能保护ZF-3发电机及FKH-5M发电机控制盒在过流时不受到热损伤，根据对3015厂调研及共同实测FKH-5M发控盒结果，FKH-5M可短时通过18A电流。

JB-10A和TB-10D主要工作特性对比表如下：

电流型号In 1.25In 1.5In 1.8In 2In实测瞬间熔断电流区间TB-10D工作20min不熔断30mi n内熔断10s内熔断1.7～1.75In JB-10A长期工作长期工作不大于20S 1.15～1.2In

2.TB-10D熔断器合理性分析

根据TB-10D熔断器的技术性能数据和试验数据，TB-10D熔断器的安秒特性曲线符合要求。TB-10D在通过10A电流时可长期工作，12.5A电流时20分钟内不熔断，17.2A电流时1秒钟内熔断，说明其既可以承受12A的过载激磁电流，其17.2A的熔断电流又小于FHK-5M的热损伤电流。

五、解决方案及验证情况

1.解决方案

为解决目前某飞机发电机系统中JB-10A熔断器异常熔断问题，同时也为了增强电源系统容错能力，经过认真分析研究，提出如下解决方案：

方案说明：

（1）为避免因改装造成操作维护失误，不改变来的使用和维护习惯，改装的TB-10D熔断器仍加装在原JB-10A位置。

（2）不改变飞机除JB-10A熔断器之外的结构和电缆敷设状态。改装部分的结构形式见图1。

2.验证情况

1）.机上改装和地面开车通电试验：

改装完成后，在地面按正常试车曲线进行开车试验，熔断器TB-10D未出现变形、熔断等异常情况；发电机系统正常建压，输出电压稳定。

2）.空中试飞验证：

经过337个飞行小时、66个架次的验证，供电系统正常，其它电子设备工作稳定。证明方案满足预期要求。

3.服役飞机改装

该方案在所有服役的某飞机上实现改装，并且通过了长期的飞行验证，满足使用要求。

六、结论

针对故障现象，项目组进行了充分的原理分析，多次到现场进行技术调研，反复进行操作模拟复现故障，认真对排查试验数据进行分析对比，问题定位准确。确定故障原因后，制订了改进技术方案，进行了实验室试验、装机地面试验、试飞试验验证，确定了改装技术方案的可行性、可靠性、安全性，验证试验表明该技术方案从根本上排除了故障隐患。