通航飞机电路老龄化检测方法研究

陈欣然，陈玉，魏麟

（1.东方航空技术有限公司广东分公司，广东广州，510000；2.中国民用航空飞行学院，四川广汉，618300）

0 引言

随着通用航空的快速发展，通航飞机的使用年限越来越长，老龄化问题也越来越严重。特别是一些发展中国家的飞机老龄化问题更加严重，而发生的事故也多由于飞机年久失修，缺乏保养导致。

中国的通用航空产业在近几年发展迅速，但是与欧美发达国家相比，仍十分落后，因此我国通航飞机正处于“年轻状态”[1]。由于通用航空业的持续发展，飞机使用的年限将越来越长，通航飞机老龄化的现象在未来是不可避免的，因此本文对通航飞机老龄化状况检测的研究是很有必要的。

通航飞机老龄化问题中较为突出的就是电路老龄化[2]。本文从通航飞机入手，对老龄通航飞机进行检测研究，分析通航飞机电路老龄化的特点、表现形式及产生的问题，进一步对电路老化问题进行分析，研究其检测方法。从而减少因电路老化、线路腐蚀等飞机老龄化问题而造成的飞行事故或意外，有利于通用航空产业的发展。

1 通航飞机电路老龄化检测方法

本文选取了一架老龄化比较严重的通航飞机进行研究，并对老龄化检测方法进行验证性的实验测试及分析。相应的方法若可行，则可以推广到其他通航飞机老龄化的检测中。

1.1 目视检测

目视检测主要通过近距离检查飞机结构是否有腐蚀和损伤等问题，检查飞机电气线路、导线等线路的绝缘层是否有细微的孔洞和裂纹等问题，从而确定故障信息以及老龄化程度[3]。

如图1中1所示，为翼梢的放电刷，由于飞机的老龄化，其表面结构已经出现裂纹老化现象。

图1 检测实物图

如图1中2所示，其线路的绝缘层完好无损伤，固定线路的卡箍完好无松动，导线末端标志管上标号清晰，导线与插头的连接情况良好，无松动现象。因此，虽然此架飞机已属于老龄飞机，但是此部分的线路目视检测情况良好，没有出现老化等线路老龄化问题。

如图1中3、4所示，为飞机机舱尾部线路，其固定线路的卡箍老化松动，导线的标号已磨损不清，导线与插头的连接处出现松动现象。经目视检测，此处的线路老化磨损等老龄化问题严重。

如图1中5所示，线路的绝缘层出现破损问题，包裹在导线外的保护套部分磨损脱落，此处线路表现出严重的老化问题。

如图1中6所示，导线与插头的连接处和插座均有严重的锈蚀、腐蚀等老化现象，此处表现出严重的老化等老龄化问题。

1.2 量具检测

利用数字万用表二极管档位或者测量线路电阻、电压等数值，根据数字万用表的显示来判断线路是否存在短路、断路等故障问题[4]。

例如，如图2所示，目视检测此导线绝缘层有损伤现象，可能导线内部会出现断路情况，因此使用数字万用表做进一步检测。

图2 导线和数字万用表

如图2所示，使用数字万用表对该导线进一步检测。将数字万用表调至二极管档位，红、黑表笔分别接触导线两端，数字万用表仅在最高位显示“1”，没有蜂鸣声且指示灯不亮，证明该导线内部出现断路问题，不可继续使用。

1.3 电路及电子部件检测

由于无法实现在飞机上直接进行检测方法的验证，所以在实验室进行实验验证检测方法的可靠性及可行性，若检测方法可靠且可行，则相应的检测方法可以推广到检测通航飞机电路老龄化故障问题上[5]。

如图3中1所示，为74LS20外部管脚排列图，选取集成门逻辑电路进行实验，验证检测方法。

图3 电路及电子部件检测

以下是正常的集成门电路与非门测试情况。如图3中2所示连接电路，1、2、4管脚输入高电平（开关上拨），5管脚输入低电平（开关下拨），6管脚输出端接逻辑电平指示器，此时显示发光管亮，为逻辑“1”。

如图3中3所示，1、2、4、5管脚均输入高电平（开关上拨），6管脚输出端接逻辑电平指示器，此时显示发光管不亮，为逻辑“0”。

因此，集成门电路与非门的逻辑功能为：若当输入均为高电平（逻辑“1”），则输出为低电平（逻辑“0”）；若输入中至少有一个为低电平（逻辑“0”），则输出为高电平（逻辑“1”）。与非门是与门和非门的叠加，有多个输入和一个输出。

如图3中4所示，4个管脚均输入高电平时，6管脚输出为逻辑“1”（发光管亮），此电路出现故障现象。

利用该出现故障现象的电路，用以下故障检测方法检测电路故障原因，以此对以下故障检测方法的可靠性及可行性进行验证。

1.3.1 串件法

如果故障比较复杂，根据经验可以对故障位置进行判断，然后选择相同机型对换件号相同的部件对故障进行试探，观察故障能否消除[6]。

对出现故障的电路进行分析，电路连接正确，轻触集成块没有发烫现象，因此根据经验对故障进行判断：此数字实验箱第三个14p集成块基座可能内部某处存在故障问题。

如图4中1所示，将集成块换到第四个14p集成块基座，重新连接电路，检查无误后接通电源。1、2、4管脚输入高电平，5管脚输入低电平，6管脚输出端接逻辑电平指示器，此时显示发光管亮，为逻辑“1”。

图4 集成门逻辑电路连接图及原理图

如图4中2所示，1、2、4、5管脚均输入高电平，6管脚输出端接逻辑电平指示器，此时显示发光管不亮，为逻辑“0”。

更换集成块基座之后，故障消失，因此可以判断：第三个14p集成块基座内部存在故障问题。

1.3.2 故意法

这种方法就需要维修人员制造一定的故障，比如将某个器件的电路断开，观察其他电路的运行是否正常，将特定的部分进行短路处理，观察其他部分的工作情况，并且输入特定的信号，观察仪表故障情况[7]。

故意将集成块取出，黑表笔接地，红表笔依次测量各个接线孔。如图4中3所示，红表笔接1接线孔，数字万用表显示4.876v，证明1接线孔正常。

如图4中4所示，红表笔接2接线孔，数字万用表显示为0.005v，证明2接线孔为故障原因，2接线孔内部存在断路故障问题。

1.3.3 排除法

排除法主要是将特定的插件板或者器件拔出来对故障原因进行判断的方法。如果拔出某一插件或者器件后仪表能够正常运行，就表示故障在被拔出的插件或者器件上。

如图4中5所示，将数字万用表黑表笔接7管脚，红表笔接6管脚，则7管脚被断路，相当于排除7管脚。此时4个管脚均输入高电平，数字万用表显示为0.000v，证明输出为逻辑“0”。

如图4中6所示，1、2、4管脚输入高电平，5管脚输入低电平，数字万用表显示4.953v，证明输出为逻辑“1”。

排除7管脚之后，逻辑电路显示正常，则说明集成块无故障，7管脚内部出现断路故障问题。

1.3.4 对比法

选取两台型号相同的仪表，其中一台是正常的。两台仪表在同等条件下进行运行，对相应的信号做出检测，对测量的两组信号进行比较，如果出现不同，则可以断定故障出处[8]。

更换新的集成块后重新打开电源，如图4中7所示，1、2、4管脚输入高电平（开关上拨），5管脚输入低电平，6管脚输出端接逻辑电平指示器，此时显示发光管亮，为逻辑“1”。图4中8所示，1、2、4、5管脚均输入高电平，6管脚输出端接逻辑电平指示器，此时显示发光管不亮，为逻辑“0”。结果显示此时逻辑电路正常，则说明故障原因为集成块，旧的集成块出现故障问题。

1.3.5 电压测量法

对仪器线路逐一进行电压测量，根据测量电压值的变化，来判断仪器是否出现故障问题以及线路是否出现断路、短路等故障问题。

如图4中9所示，1管脚输入为高电平时测量其电压，显示为4.104v，如图4中10所示，1管脚输入为低电平时测量其电压，显示为0.004v，证明集成块和1管脚正常。

如图4中11所示，测量2管脚输入高电平时的电压，显示为0.727v，电压数值不正常，说明2管脚出现故障问题。

1.3.6 观察感觉法

通过感官对故障进行判断。通常情况下，器件烧坏后就会出现烧焦的气味，元器件损坏后其颜色则会出现变化，有一些斑点；用手触摸元件可以检查元件有没有出现松动、集成电路是否松动；对仪表的外观进行检查，仪表出现异声或产生异味也能听到或者嗅到，一旦有上述现象出现则说明仪表存在故障[9]。

如图4中12所示，集成块出现冒烟现象（拍照不明显），并伴有刺鼻的烧焦气味，用手轻触集成块，发现集成块发烫，证明集成块烧坏故障。故障原因：14管脚应连接Vcc+5v电源，图中连接的为+12v电源，电压过大将集成块烧坏。

1.4 线路故障测试定位仪检测

目前对飞机线路故障比较实用的检测方法是采用便携式航空线路故障测试定位仪检测[10]。如图5所示，为900AST线路故障测试定位仪，具有功能齐全、易于携带、适用范围广等优点，在飞机电子线路故障检测维修中应用广泛。

图5 线路故障测试定位仪

线路故障测试定位仪能够实现对线路故障的准确分析和定位，一方面具有普通的故障测试及定位功能，另一方面具备交流、直流电压测试，负载测试，电容测试等功能，并且这种仪器具备最大的优势就是其本身的微电流和电压不会损坏机身设备。除此之外，还能够在很大程度上节约电气线路的维修成本。这种仪器不但具有超强的性能，可以在线路故障时对故障线路实现精准定位，自带的电子屏幕还能够对故障的原因、位置等进行确认，精确到米，同时定位仪还具备了防碰撞、防爆、防震背光显示等特性，适应飞机的维修环境，完全符合在飞机上进行作业的要求[11]。因此在航空电子线路的检测工作中，得到了广泛应用。

2 结束语

本文通过收集服役时间较长的通航飞机老龄化问题进行分析和研究，总结并提出了四种检测方法。其中电路及电子部件检测采用集成门逻辑电路进行实验，经过实验验证，该检测方法可以有效地检测老龄飞机可能存在的电路老化问题。希望本文提出的检测方法可以减少因电路老化、线路损伤等飞机老龄化问题而造成的飞行事故，能够促进我国未来通用航空产业的蓬勃发展。