基于容抗法的大翼过热探测环路故障分析

2020-04-12 12:41钱毅辉王敬忱高赛
航空维修与工程 2020年11期
关键词:断路

钱毅辉 王敬忱 高赛

摘要:空客A320系列飞机为左右大翼各设计了两套过热探测环路,以实时监测大翼内引气管路中热空气泄漏故障。本文引入容抗法,以一起典型的大翼过热探测环路故障为例,对基于容抗法的排故思路进行分析,具有一定的参考价值。

关键词:过热探测环路;容抗法;引气监控计算机;断路

Keywords:OVHT detection loops;capacitive reactance method;BMC;disconnection

0 引言

空客A320系列飞机两侧大翼均设计有两套过热探测环路,如果发生故障,有可能在飞机航后报告中出现L/R WING LOOP A/B INOP信息。这种故障多由过热探测环路断路或环路上的各过热感应单元、引气监控计算机(BMC)间的导线断路导致。

根据空客机务手册Airn@v给出的排故方案,需要对故障的过热探测环路不断取中间段测量其导通性,直至找到断路的过热感应单元,这种方法工作量较大且耗时较长,排故效率很低。本文根据断路点将过热探测环路分为两段容抗不同的环路段及其容抗值与总长度的关系,引入容抗法进行排故,提高了排故效率。

1 部件原理

1.1 过热探测环路的组成

空客A320系列飞机每个过热探测环路都由导线及数个过热感应单元组成。这些过热感应单元与导线相互串联,形成覆盖目标探测区域的过热探测环路后,环路中心导体的起始端与结束端接入同一引气监控计算机,形成单个环路的功能闭环。

1.2 过热探测环路的工作原理

过热感应单元的外管体为接地设计,中心导体则通过串联形成一根完整镍导线双向接入BMC,而陶瓷绝缘层则将中心导线与接地的管体隔离开。在无过热情况时,BMC测得中心导线的电阻值作为基准值;当过热现象出现时,中心导线和外管体之间的阻抗突然降低,致使中心导线与管体间的电阻值突然减小,形成接地效果,则BMC测得中心导线的电阻值突然减小,以此为依据探测到过热现象,并通过飞行警告计算机(FWC)提示驾驶员或其他计算机进行后续操作。

2 容抗法

根据过热探测环路的组成,环路可视为一个长度很大的圆柱形电容器,容抗法即为一种根据过热探测环路容抗与长度的关系快速定位环路断点的方法。

2.1 理论公式

对于内外径均匀不变、长度为l的圆柱形电容器,两个极板分别为圆柱形导体A和同轴的圆柱形外壳B,设其半径分别为rA和rB,则该圆柱体电容器的电容c为:

2.2 操作方法

当过热探测环路上存在断点时,利用上节的公式可找到第一处断点与环路开始端的最大可能距离,从而将长度为l0的过热探测环路分为三段,即l0,1(环路开始端至ld所在过热感应单元开始端、l0,2(ld所在过热感应单元)和l0,3(ld所在过热感应单元结束端至环路结束端)。通过万用表等仪器可以判断l0,1、l0,2和l0,3三段过热探测环路的通断状态,其通断可能性如表1所示,其中“√”代表环路段中心导體通路,“×”代表环路段中心导体断路。

若l0,2段出现断路现象,则直接更换该过热感应单元,若l0,1、l0,3段出现断路现象,则再对这两段过热探测环路区间使用容抗法,直至找出每个断点的具体位置。容抗法的排故思路如图2所示。

参考部件修理手册(CMM),可以找到过热探测环路上每个过热感应单元与环路开始端的距离及环路总长度,从而计算和判断出断点位置。需要注意的是,过热探测环路上的某些过热感应单元间还安装有导线,这些导线的断路也可能导致环路不工作警告的出现,如果排查过热感应单元均正常,应考虑导线断路的可能性。

根据飞机维修手册(AMM),测量过热探测环路中心导体的导通性并不能作为判断环路是否正常工作的标准,仅可作为辅助手段,因此应以AMM的测试步骤作为环路排故后的放行标准。

3 排故案例

导致过热探测环路失效的原因有很多,飞机运行时高频振动、不当维护对环路造成的挤压弯折、过热感应单元间连接不到位等都有可能造成环路变形、断裂和失效。

以左大翼B过热探测环路故障为例,根据AMM手册,断开BMC-2电插头,找到左大翼B环路首尾端对应的插钉5D和4D,图3为各过热探测环路对应的BMC插钉情况。

根据容抗法,在插钉5D和4D处可以测出左大翼B环路潜在断点造成的首段和尾段过热探测环路的容抗值。利用ECA Group的20549SI-1型环路控制器对过热探测环路的容抗进行测量,可知首段环路容抗值为77.1kΩ,尾段环路容抗值为15.7kΩ,根据式(5)计算得到首个断点与环路开始端的最远距离为217.56in。查找CMM可知该距离对应功能号为62HF的过热感应单元,图4为左大翼B环路的过热感应单元分布。

对该断点最长可能距离形成的三段过热探测环路l0,1、l0,2(即62HF)和l0,3的中心导体通断性进行测量,发现l0,1、l0,3环路段的导通性正常,而l0,2环路段不导通,从而推断断点在过热感应单元62HF上的可能性很大。更换62HF后,左大翼B过热探测环路测试正常,ECAM上的警告信息消失,故障排除。

观察拆下的过热感应单元62HF,发现该过热感应单元上有明显的弯折痕迹,但铬镍铁合金的外壳上并没有发现断裂缺陷,可以推断过热感应单元的弯折导致其中心导体折断,使该环路失效,从而出现警告信息。

4 总结

空客A320系列飞机上过热探测环路具有分布广、分段多、安装隐蔽的特点,采用传统“二分法”排故费时费力。本文引入容抗法排除大翼过热探测环路失效故障,基于首尾环路段容抗值与环路总长快速定位断路点,为过热探测环路失效故障的排除提供新思路。

作者简介

钱毅辉,高级工程师,主要从事民用航空器系统维护工作。

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