某型飞机油量测量系统在线故障定位研究

杨见山 王瑞燕 陈冲 王倩 路英杰

摘要：针对某型飞机油量测量系统故障多发、无BIT设计问题，成立专门课题组进行研究。通过理论研究、电容信号提取、在线测试的电气接口标准制定、在线测试的电容判定标准制定，解决了油量测量系统故障定位难题。通过内场系统联合试验论证和机上实践，将原故障处理周期从3天降至1.5小时。

关键词：电容；油量；在线；标准

Keywords：capacitance；fuel quantity；online；standard

0 引言

某型飞机油量测量系统没有BIT自检测设计，油量传感器数量多、分布广，系统故障率较高，加放油、试车、挂副油箱阶段多次出现油量指示异常。受油量传感器数量、分布影响，拆件较为困难，故障定位周期平均在三天以上，经常给飞行和转场带来较大压力。如何在飞机油量传感器不离机的情况下快速实现油量传感器在线故障定位成为了一项重要课题。本文通过电气接口研究、测量参数标准研究，制作相应测试工具和设备，达到快速测试的目的，弥补了该型飞机无BIT的设计缺陷。

1 理论研究

1.1 油量测量理论

该型飞机采用电容式传感器进行油量测量。用两个圆筒作为电容的两个极板，当飞机油位发生变化时，电容的介电发生变化，电容值随之发生变化，电容的增量反映了油量的变化，为线性电容式传感器，油量测量原理如图1所示，可用下列公式表示电容测量原理：

其中，C为电容；ε为电介常数；D为外观直径；d为内管直径；H为传感器高度；h為油面高度。

1.2 电容信号提取

为了完成在线测试，必须研究电容信号的提取。通过C/V转换电路将电容信号转化为电压信号，再将电压信号按比例调整至适宜范围进行识别以提取。

一般，将电容放在反馈端，输出电压UO与Cx变化成正比，电容发生变化时，输出信号随之发生变化。

由图2可知，

也可以通过施加振荡信号来获得。电容信号转为数字信号，通过计数、CPU处理、译码驱动方式显示，但设计复杂、成本高。这里使用电容提取转换电压方式来实现。

2 系统测试

2.1 测试接线标准制定

飞机线路和部附件测试没有现成对应关系，需要在线测试飞机电气接口关系，根据线路接口关系、部件接口定义和电容信号提取原理，制定线路接线标准，然后通过电路信号切换（如波段开关等）来更换待测部件，防止误操作损坏油量传感器。

2.2 测试验证

有了接线关系、测试电路后，为了保证测试质量和研究的严谨性，先通过试验台进行系统联合调试，验证线路切换、测试接口关系，从而验证地面测试的可行性。对表1所列接口关系进行反复试验，结果表明接线关系可以满足飞机在线测试要求，随后的机上试验也验证了上述接线关系可行。

3 建立在线测试标准及故障定位

3.1 在线合格判定依据

1）传感器增倍关系

飞机往往在加油状态下才出现油量测量异常。当前传感器的验收标准只有空油状态下的电容标准，即使有检测手段也难以判断传感器、线路的状态。因此，确定满油或剩油状态下的电容标准尤为重要。故障模拟分析和系统调试研究结果表明，满油时电容值和起始空油时电容值有增倍关系，即油量与电容值成线性关系。例如，飞机加满油后1号传感器的电容值为234pF，是起始空油时电容值117pF的两倍。根据试验论证和理论计算，制定了在线测试空油、满油电容值标准（见表2），为飞机线路测量、油量传感器状态判定提供了依据。

2）电容与油量折算

目前尚无资料和标准对油量和电容关系进行说明。传感器测试测的是电容，飞机显示的是油量值，没有直观对比性，不利于判断故障油量传感器的型号、数量。对某型飞机资料进行分析，得出其油量关系大概为3.3～3.8kg/Pf；运用电容线性理论，对该型飞机总油量与总电容增量数据进行分析，电容与油量折算关系约3.2kg/pF（总油量1277kg/总电容增量398.5pF=3.2kg/pF），此数值与多次试验模拟数据相吻合。

掌握了电容与油量的折算关系，就有利于地勤人员判断传感器故障数量、故障部位，可缩短故障定位周期。

3.2 故障定位及方法推广

为了缩短故障定位时间，使检测方法简单化，设计了测试方法，制定了在线测试的电气接口标准以及电容油量的判定标准，通过内场试验论证、机上故障定位实践操作，证明该方法简单、省时、有效。即使是不熟悉产品和测试设备原理的操作人员，也可以独立对飞机进行在线测试、故障定位。经过对比，未采用该测试技术之前，该型飞机故障定位与排除大约需要3天，采用该技术后仅需1.5小时。该方法可以弥补该型飞机油量测量系统无BIT自检测的缺陷，缩短了工厂和部队的维护、排故周期。

该测试标准和方法在其他两型飞机上也得到了应用，同样提高了故障的定位效率。

参考文献

[1]张明，李训涛.计算机测控技术[M].北京：国防工业出版社，2010.

[2]胡家华.现代测控技术[M].北京：国防工业出版社，2012.

[3]南王绪.飞机机载计算机的电路分析与测试[M].北京：国防工业出版社，2009.

[4]孙传友，孙晓斌.测控系统原理与设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.

[5]刘铭光.飞机电器[M].广州：中山大学出版社，2010.

[6]朱家海.航空仪表[Z].西安：空军工程大学.