PBIT 报平尾作动器DDV 电流故障分析

白 楠，张俊鹏，刘 岩，刘 杰

（93420 部队）

1 故障现象

某日，某部某号机进行发动机地面试车时，检查发现飞控PBIT 自检报故。 经连接便携式多功能测试设备检测进入MBIT 查看， 申报1836 步左平尾作动器D 通道DDV（直接驱动阀）电流故障。后对机上左、右飞控计算机互换测试，发现PBIT 依然申报1836 步左平尾作动器D 通道DDV 电流故障。 更换左平尾作动器后，重新进行系统上电，多次PBIT 测试均通过，故障排除。

2 故障排查

飞控PBIT 的1836 步自检测，是通过对作动器DDV 零位工作电流的检测，来检查DDV 的零位位置偏差。具体为，在静态情况下采集各通道DDV 的电流值（零位电流），与DDV 电流的零位门限值1.1V 进行比对，超出门限时则申报相应通道DDV 电流故障。

根据外场故障现象分析造成DDV 电流故障的原因，建立故障树（见图1）分析如下：

图1 故障树

2.1 飞控计算机线路误差

飞控计算机的解调电路和DDV 电流控制、 采集线路的故障（误差超标）会导致DDV 控制电流故障，故障电流如使系统总误差超出门限时，会导致PBIT测试故障。

对机上飞控计算机互换测试后，故障现象未消失， 依然PBIT 申报左平尾作动器D 通道DDV 电流故障。 因此，排除飞控计算机故障。

2.2 平尾作动器传感器误差

平尾作动器作动筒LVDT 传感器（RAM-LVDT）和DDV 阀LVDT 传感器（DDV-LVDT）各通道间具有余度的不一致性，与其他通道不一致性差异较大的通道会导致该通道静态情况下作动器DDV 阀存在附加DDV 电流，故障电流如使系统总误差超出门限时，会导致PBIT 测试故障。

RAM-LVDT 和DDV-LVDT 一致性进行测试，具体测试数据见表1 所示。从测试数据可看出两个传感器一致性较好（与均值的差小于满量程10v 的1%—100mv，满足要求），因此排除平尾作动器传感器故障。

表1 平尾伺服作动器传感器一致性测试

2.3 DDV 位置零偏

DDV（如图2 所示）由力马达、液压滑阀、位移传感器三个部分组成，通过零件柔性杆同轴安装。 控制指令施加到力马达线圈后，在电磁力的作用下，力马达输出轴产生位移通过柔性杆直接拉动阀芯运动，实现阀套上方孔开合量的变化， 传感器监控阀芯位移，将位置反馈信号传输的飞控计算机， 实现闭环控制，达到控制输出流量的目的。 在调试中，以力马达的位置为基础，调整阀芯的位置，使得控制腔的输出流量为零，并锁紧固定阀芯，然后调整位移传感器铁芯与线圈的相对位置，使得位移传感器的输出为零，保证力马达、液压滑阀、传感器零位重合。当三者零位不一样时， 系统需要给力马达的线圈施加一定的流量值，保证DDV 处于理论零位， 这个电流值应保证在一定范围内，否则导致电流零位故障。

图2 DDV 阀结构图

对DDV 位置零偏检测，发现阀芯位置零偏差别较大，达到800mv 左右。 在DDV 试验台上复测DDV性能， 在不通油压情况下发现DDV 上的LVDT 输出在0.05mm 左右（含力马达的死区），四个通道基本一致，通压情况下DDV 双系统控制腔流量约1.6L/min。

在DDV 闭环工作状态下施加零指令， 此时控制腔输出流量接近零，LVDT 解调输出也在零附近，这表明LVDT 零位与液压零位重合，LVDT 的零位没有发生变化， 排除了LVDT 和液压滑阀的故障， 导致DDV 零偏的原因在力马达位置发生变化， 此时力马达线圈上总电流约0.25A。

对力马达进行测试，测试力马达的位移-电流值，具体测试数据见表2。

表2 测试结果

从表2 中看出两侧电流不对称。 与原始数据对比，在小行程内基本一致，在大行程时有差异。该力马达的测试验收数据见表3。对该力马达重新调试零位，向缩方向调整0.03mm后，力马达两侧电流对称，其位移电流测试数据见表4 所示。 因此判断由于力马达铁芯位置的变化导致DDV阀芯位置变化，DDV 出现零偏现象。

表3 测试结果

表4 测试结果

3 原理分析

力马达的功能为将控制器的电流信号转化为线性的机械位移（直线位移），驱动伺服阀阀芯运动，输出线性流量。 理论上，它的电气零位与机械零位重合（见图3 所示）。 但受零件加工尺寸公差、装配间隙等因素的影响，它的电气零位与机械零位不重合，一般有一个较小的距离。

图3 DDV 电气、机械零位示意图

为了使伺服阀两侧输出流量对称，需要调整电气零位。 当调整电气零位后，马达的动铁芯不在机械零位上，动铁芯受到两侧磁钢的磁力大小不一样，动铁芯会向一个方向运动，对簧片产生一个拉力。 当拉力与磁力相等时，动铁芯受到的力平衡，保持在静止的位置。 此时力马达簧片没有处于自然状态，有一定变形，承受一定的装配应力。 零件在加工装配过程中的应力，在长时间使用过程中，温度冲击、振动等条件下应力释放后，动铁芯向一个方向发生了偏移。 在新的位置磁力与簧片的力平衡， 保持另一个相对静止位置。此时马达动铁芯的位置与交付调试的电气零位有偏移，铁芯的位置产生变化，对外显示通电流后，两侧位移电流不对称，力马达铁芯偏移了0.03mm。力马达铁芯位置的变化通过力马达输出轴传递到液压滑阀阀芯，阀芯位置的变化使得控制窗口从零位的关闭状态变成微小的打开状态，输出控制流量，此时需要给力马达线圈施加一定电流才能使控制流量为零。

DDV 零位位置误差为静态DDV 电流系统误差的一部分， 其偏移过大可能会导致总的DDV 零位电流误差过大，导致PBIT 报DDV 电流故障。 对平尾作动器的力马达的机械零位进行调整， 向缩方向调整0.03mm 后，力马达两侧电流对称，DDV 调试正常。

4 措施建议

1） 在进行飞控PBIT 前，要将各个舵面进行充分的运动，使流经作动器的液压油液粘稠度降低，便于DDV 运动，防止进行PBIT 检测时报故。

2） 对于飞控PBIT 故障一次未通过的飞机， 可以进行第2 次PBIT 检测， 如果检测正常则可以正常使用；如果还是PBIT 报故，则需关车，彻底查明故障原因。

3）由于机械加工、装配工艺水平的限制，理论上簧片的应力无法完全消除，产品在制造时尽可能保证力马达电气零位和机械零位一致，尽量将装配应力控制在一个非常小的范围内， 并进行装配应力释放，使其性能稳定。