某型飞机发电机断电虚警故障分析与改进

李 炜

国营芜湖机械厂 安徽芜湖 241007

1 故障概况

某型飞机发动机启动成功后，座舱内信号盘“2号发电机故障切断”告警灯亮，语音报2号发电机供电失效。经查，2号发电机工作性能符合要求，并未切断供电，机上更换供电管理装置后，告警信息消失，发生一起发电机断电虚警故障。

2 工作机理

某型飞机的主电源为115V交流电源，主要由交流发电机、供电管理装置、配电系统等组成[1]。供电管理装置用于实时监控飞机供电系统的工作状态，及时切除故障部分，进行系统重构，同时使飞机供电系统具备机内自检测功能，提高系统的可测试性，减少维护时间。供电管理装置主要由电源模块(PS)、模拟量输入模块(AIN)、离散量输入/输出模块(DIO)、主处理机模块(CPU)、离散量输出保持模块和通信模块(CIM)以及机箱等组成。

当发电机开始工作后，供电管理装置对发电机输出的性能参数进行监测，当参数满足技术标准时，供电管理装置的模拟量输入模块(AIN)发出电源正常信号，给到主处理机模块(CPU)，主处理机模块(CPU)内的电控制组件工作，将接通电源信号输出到机上配电装置，配电装置启动工作，接触点进行转换，将发电机输出的电压连接到配电系统，向机上各用电设备供电，同时断开灯光告警信号和语音告警信号。工作原理图见图1。

图1 工作原理图

3 问题原因分析

通过图2分析，因供电管理装置故障导致“2号发电机故障切断”告警灯亮，语音报2号发电机供电失效的可能原因为：模拟量输入模块(AIN)故障、主处理机模块(CPU)故障，产品内部信号传输线路故障。主处理机模块(CPU)故障的可能原因为：接插件故障、线路故障、电控制组件故障。

图2 问题分析图

打开供电管理装置机箱盖板后，检查产品内部信号传输线路，未发现断线、触点虚焊、线路接触不良等问题，排除了产品内部信号传输线路故障的可能。用地面检测设备给供电管理装置上电后，通过万用数字表测试模拟量输入模块(AIN)的输出电压符合要求，排除了模拟量输入模块(AIN)故障的可能；对主处理机模块(CPU)内的电控制组件进行加电测试，发现接触点没有转换，电控制组件存在故障。

4 最小失效单元定位

根据供电管理装置主处理机模块(CPU)的工作原理，当供电管理装置模拟量输入模块(AIN)输出电源正常信号到电控制组件时，电控制组件的接触点进行转换，输出接通电源信号至供电管理装置对应连接器的插针，再由供电管理装置控制机上配电装置工作，具体见图3。因电控制组件存在接触点不转换的故障，对故障的电控制组件进行失效分析，电控制组件外观形貌见图4。

图3 供电管理装置主处理机模块(CPU)原理图

图4 电控制组件外观形貌图

4.1 性能检测

对电控制组件进行性能检测[2]，接触点转换项目检测不合格，具体检测情况见下表。

电控制组件性能检测情况表

4.2 透视检查

因电控制组件为密封组件，为了在不进行破坏性分解的情况下，检查其内部状况[3]，通过透视检查设备对电控制组件进行检查。检查情况如图5所示，电控制组件内部的转接器缺失。

图5 电控制组件透视检查图

4.3 PIND检测

对电控制组件进行PIND检测(颗粒碰撞噪声检测)[4]，颗粒碰撞噪声检测系统见图6。检测出现多余物脉冲见图7，采用基于时域和频域特征的多余物识别方法，对多余物特征参数进行提取，经识别为典型的金属多余物信号，金属多余物声音信号频谱如图8所示。

图6 颗粒碰撞噪声检测系统图

图7 多余物脉冲图

图8 金属多余物声音信号频谱图

4.4 破坏性分解检查

为进一步检查确认电控制组件内部故障状况，分析具体故障原因，对电控制组件进行破坏性分解，其内部情况见图9，中间部位为转接器缺失，两边部位为固定板全部脱焊断开。继续检查固定板，发现有明显的焊接不良现象，具体见图10。

图9 电控制组件内部图

图10 固定板图

4.5 微观检查

焊接不良处的微观形貌见图11，因结合强度不够，导致焊点脱开。

图11 焊点微观形貌图

5 处理方案

经上述综合分析，电控制组件固定板存在原始焊接缺陷，在飞机使用的频繁振动条件下，固定板全部脱焊断开，导致电控制组件的转接器脱落，进而致使电控制组件无法正常工作。

考虑到电控制组件为密封组件，即使采取透视检查也不能有效发现固定板焊点质量情况，因此通过制作专用检测线缆，从供电管理装置的电连接器端口对主处理机模块(CPU)内的电控制组件进行专项性能检查，并研究增加了振动条件下的环境检查项目，深化对电控制组件电气性能以及内部结构方面的检测。经过一段时间的措施落实及效果跟踪，该型飞机暂未发生同类故障，进一步确保了装备使用安全。