一起汇流条短路引发的直流电压表指示异常故障分析

刘建波 吕翠青 刘阔 高智勇 李新霞

摘要：针对某型飞机使用过程中出现的一起一直未找到原因的疑难故障，在飞机大修中进行仔细分析，其中及时与送修人员进行沟通协调有利于为飞机制订针对性的措施和预案，发现和解决飞机在使用过程中存在的问题。

关键词：汇流条；短路；指示异常；故障分析

Keywords：bus bar；short circuit；indication exception；fault analysis

0 引言

某型飞机送厂大修时接到送修人员报告，在地面大转速试车或空中特技飞行时，试车人员或飞行员有时发现直流电压表指针偶尔出现短时1～3V的降压摆动现象，地勤人员在地面多次反复排查，均未找到故障原因，虽然更换了部分电源系统部附件，但此故障还是不定期出现，只是每次出现的时间间隔逐渐加长，频次逐渐减少，直至后期不再出现，故此希望大修工厂在修理过程中找出原因，彻底排除。

1 问题查找

1.1 现象分析

根据送修人员提供的情况，故检人员进行了综合分析，通过分析得出：一是现象发生在飞机地面试车或空中飞行时，说明此现象发生时飞机的状态是运动的，而不是静止的，飞机在静止状态是无法实现故障现象复现的，要想使故障重现，必须要让飞机上的故障件“动起来”。二是现象是偶尔短暂出现的，说明故障现象在振动状态下短暂发生后，可以迅速恢复至正常状态，即使在运动状态也不一定复现，无疑加大了排故的难度。三是现象发生时未出现烧保险或跳保险等状况，说明故障出现在无“电路保险”的支路电路中。

1.2 故障源查找

参照电气系统电路图可知，飞机在飞行或试车时，由左右起动发电机为左右中心汇流条提供28V直流电压，7E组合指示器中的直流电压显示的是两台直流发电机中的一台发出的直流电压，如果需要检查另外一台发电机发出的直流电压，只需扳动18X电压表转换开关即可实现。

由于故障发生时飞机处于飞行或地面试车振动状态，而飞机故检却通常在厂房内进行。飞机无法在厂房内进行地面试车，所以在厂房内只能是模拟外部试车时的工作状态。使用地面电源进行供电，打开发动机舱、机身右下侧设备舱、前设备舱、后一号设施舱、后2号设备舱、电源枢纽舱的相关包皮，接通试车时相关的设备及断路器，装好机上34P、41P两块电瓶，打开机上试车时的相关开关（油门杆和油泵除外），使7E组合指示器上的电压表指示28V，采用双人配合法，在座舱内设置一个人观察电压表的指示，另一个人在外部负责使用改装后的一字解刀进行敲击（改装方法：取一个大小适中的一字解刀，用橡胶条将刀头端包裹牢靠，直至用手握着大小适中为止，对另一端的手柄端用约1mm厚的橡胶条进行两层包裹，并用胶带粘接牢靠）。用手握住一字解刀被包裹的刀头端，用包裹好的另一端敲击机上安装设备的壳体，以模拟飞机试车或飞行时的振动。敲击从发动机舱由后向前进行，对直流电源系统的有关设备进行敲击，采取对每个直流电源系统产品都能够敲击到的五个方向进行敲击，即对产品的上方或下方、左侧、右侧、前面、后面部位逐个进行敲击，敲击力度适中，即不能力度太大损坏产品，也不能力度太小达不到飞机振动效果。敲击检查后发现，发动机舱无异常，机身右下侧设备舱无异常，电源枢纽舱无异常，后1号设备舱无异常，后2号设备舱无异常，左前设备舱无异常，右前设备舱中上部无异常。但在敲击到右前设备舱下部的接触器盒壳体的前部时，座舱人员观察到电压表出现约1～2V的波动。随后，加大敲击力度，在敲击处发现有打火现象，敲击力度越大越明显。对该接触器盒的上、左、右、后部敲击则无反应，只有对前部敲击才有反应，用手指对壳体前部向后点按，出现断续打火现象，且直流电压表指针下降达3V左右。至此，完成了对送修人员提出的故障现象的再现。

之后，关断机上电源-蓄电池开关，断开机上所有相关开关和断路器，断开地面电源，拆下机上电瓶。

2 故障件分解

2.1 产品外观检查

接触器盒外观如图1所示，从1米左右距离查看，圆圈处好似有一块污物；从近处查看，发现是壳体上被击穿的一个孔洞，该孔洞只有约一粒米大小。

2.2 产品内部检查

取下故障件壳体进一步检查。图2中圆珠笔所指的圆圈处汇流条安装不规范，汇流条端头有歪斜现象，导致汇流条固定端的一个角翘起外伸，引发汇流条与壳体之间间隙减少，相互磨碰。图3所示是壳体内部粘贴的一层绝缘胶垫已被磨穿，由于短路已将壳体上的小孔周边烧蚀。

2.3 原因分析

该型飞机在进行整机故检时发现接触器盒壳体前端有一米粒大小的孔洞，由于壳体表面喷涂的是黑色皱纹漆，壳体内部也是漆黑一片，因此，击穿的小孔使人眼产生黑洞效应，误认为该处有一块污物。分解壳体后发现，34P接触器接线柱固定的汇流条因固定不规范形成端头一个角外伸较大，造成其与壳体内部产生磨碰，根据图4所示，该汇流条与33P1A25号导线相连，33P1A25号导线又与2号蓄电池33P的“+”端相连，飞机试车或飞行振动造成汇流条端头磨穿绝缘胶垫，与接触器盒壳体搭接，造成33P蓄电池“+”端与机体短路，因飞机振动频率与壳体固有振动频率相同或接近时产生共振，且此振动幅度较大，导致33P蓄电池“+”端24VDC与机体之间时通时断，在接触器汇流条端头与壳体相磨碰处打火，形成电焊效应。而由于该支路没有电路“保护装置”，故无法进行电路保护，长此以往，短路电流将接触器盒铝制金属壳体碰靠短路处击穿。

2.4 直流电压表摆动分析

1）直流電源供电线路

地面直流电源经39P直流地面电源插座的1号插销加载到7P左直流发电机接触器的1号接线柱，再经15P分流器与左中心汇流条连接。而左中心汇流条与8P右直流发电机接触器的2号接线柱相连接，再经常闭触点1号接线柱与右中心汇流条相连接，如此实现了地面直流电源向左、右中心汇流条供电。

2）中心汇流条与电压表交联关系

左中心汇流条→ 60P（GB-5）惯性保险丝→ X6（27）号插销→18X电压表转换开关→置于“左发电机”时→18X的触点2、4连通→X6（26）号插销→X292（12）号插销→7E组合指示器23号插销→电压表（+）→直流电压表→电压表（-）→7E（22）号插销→地（机体），使直流电压表指示28V电压。

右中心汇流条→69P（GB-5）惯性保险丝→X72（16）号插销→X6（28）→18X电压表转换开关→置于“右发电机”时→18X的触点2、6连通→X6（26）号插销→X292（12）号插销→7E组合指示器23号插销→电压表（+）→直流电压表→电压表（-）→7E（22）号插销→地（机体），使直流电压表指示28V电压。

3）直流电压表摆动原因分析

因直流電压表的负极线与蓄电池的负极线均与飞机机体相连通（机体之间存在着微小的电阻），当机上2号蓄电池正极连接的接触器盒内的汇流条与壳体因振动短路打火时，由于飞机机体与接触器盒的壳体是连通的（壳体之间阻值为微欧级），使壳体电位上升，从而使机体电位上升，在壳体与机体之间产生一定的电压降，因此，壳体电位升高导致直流电压表“+”相对“-”端之间电位降低，反映在直流电压表上就出现电压表指针向低电压方向摆动，摆动幅度的大小与短路时间成正比。短路停止时机体电位恢复正常，直流电压表指针恢复正常，电压向高电压方向摆动，汇流条与壳体之间短路、断开，导致脉动现象出现，反映在电压表上则是指针降低、升高摆动，直流电压值则在25～28V之间变动；与用户反映的直流电压表指针偶尔出现短时1～3V降压摆动现象相吻合。

4）电压表指针摆动次数逐渐减少直至停止原因分析

当机上2号蓄电池正极连接的接触器盒内的汇流条与壳体因振动或机动飞行碰靠短路打火时，会产生电火花，由于汇流条为铜材质，而接触器的壳体为柔软的铝材质，铜材质的熔点远高于铝材质，两者接触打火时会造成溶点低的铝材质溶化飞溅。随着电打火次数的增加，壳体铝材质上飞溅的材料逐渐增多形成孔洞，汇流条与壳体之间的间隙逐渐增大，随之飞机振动短路的次数逐渐减少，只有在飞机进行特技飞行或形成共振时才会出现短路打火，如此循环往复，当短路电打火烧蚀使两者之间的间隙达到安全距离后，会停止短路打火现象，这就是后续不再出现直流电压表指针摆动的根本原因。

参考文献

[1]严东超主编.飞机供电系统[M].北京：国防工业出版社，2010.

[2]严东超，等.飞机电气系统总体设计[M].北京：航空工业出版社，2001.

作者简介

刘建波，高级工程师，主要从事飞机特设整机故检工作。