A320系列飞机GAPCU及相关部件故障浅析

摘"要：GAPCU是A320系列飞机电源系统的核心部件，主要控制APU电源和地面外电源，GAPCU部件本体或系统相关部件故障直接影响飞机电源系统的工作，故障具有隐藏性和复杂性，在航前和过站时，经常造成航班长时间延误。因为GAPCU部件本体具有高度的整合性，当部分功能出现故障时，经常导致GAPCU整体的功能或部分其他功能故障失效。因此，掌握GAPCU的工作原理和故障排除方法，可以避免航班的延误，减少航司的经济和社会损失，提高航班的正点率，保证飞机的运营正常。

关键词：GAPCU；APU电源；地面外电源；继电器

A320系列飞机的地面及辅助电源控制组件（GROUND"AND"AUXILIARY"POWER"CONTROL"UNIT，GAPCU）是电源系统的重要组件，用于控制和保护地面外电源和辅助动力装置（AUXILIARY"POWER"UNIT，APU）电源系统，包含GCU（发电机控制组件）的基本功能。由于GAPCU将以前的APU的GCU和地面电源控制组件合二为一，这种设计减少了电子设备并减轻了飞机的重量，但是也存在潜在的可靠性问题，当GAPCU发生故障时，这种设计上的缺陷可能导致更加复杂的故障判断和排故过程。GAPCU及相关部件故障通常发生在电源转换过程中，尤其是在航前和过站时出现故障，没有足够的时间处理，航班很容易出现延误。这些故障在航线维护中，难以提前发现，故障的发生也存在一些偶然性，发生故障后，处理不及时会造成航班长时间延误，影响后续航班运行和经济效益。掌握GAPCU的工作原理和故障快速处理方法，可有效避免航班的长时间延误，保障航班的正常运行。本文将就GAPCU的工作原理、故障排除和快速处理方法进行分析和探讨。

1"GAPCU工作原理

GAPCU同时控制和保护APU发电机和地面外电源。对于APU发电机，GAPCU控制其电网供电和网络保护、系统测试和自我监控，提供自测功能，记录故障和维护信息，如图1所示。

当外电源插座连接115VAC/400HZ电源后，GAPCU分析外电源各项参数，各项参数合格后向飞机电网供电。GAPCU同时还向飞机系统提供外电源相关的各项参数数据和灯光指示（外电源可用灯、外电源未使用灯等）。GAPCU主要控制IMR（THE"INTERLOCK"MONITORING"RELAY）和PRR（THE"EXTERNAL"POWER"READY"RELAY）来连接和断开电源。IMR和PRR都有其工作的条件，当条件出现异常时，GAPCU控制相关电源断开。GAPCU对飞机电源系统还具有保护功能，当相关工作的电源出现频率的超频和低频、电压的超压和欠压、电源的相位不正确时，GAPCU都会停止向飞机电网供电。GAPU还具有BITE功能，能进行部件自测、部件监控和存储故障信息。

2"故障浅析

2.1"APU无法向飞机供电

APU能正常启动，但APU"GEN未连接飞机电网供电，APU"START电门的“AVAIL”的灯是亮的；连接外部电源，供电正常；查看ECAM页面，APU"GEN各项参数正常。由此可见，驾驶舱APU"START电门“AVAIL”的灯是亮的，确定APU工作正常，ECAM的SD页面上的APU"GEN各项参数正常，头顶面板上的APU"GEN“FAULT”灯没有亮，可以排除APU"GEN故障。GAPCU控制着APU"GEN向飞机系统供电，可查看GAPCU的跳开关是否跳出，如跳开关跳出，尝试复位跳开关，确定能否供电。如未跳出，可重新拆装GAPCU，检查GAPCU插头接口是否正常，使用电子插头清洗剂清洁接口，清除灰尘，消除静电影响，重新通电测试APU能否供电，如故障依旧，可更换GAPCU来排除故障。除GAPCU部件本体故障，相关继电器故障的可能性也较大。APU的ECB将APU发电机的可用信号通过6KD"RELAY送到GAPCU，如图2所示，可更换6KD"RELAY来排除故障。

APU电源与飞机电网连接和断开的工作部件是GLCAPU，如图3所示，此部件故障率很低，且作动时会有明显的吸合和断开的声音，可以此判断是否正常作动，可考虑作为为最后的故障件进行更换。

2.2"地面电源无法向飞机供电

飞机在停机位上，接上地面电源，无法接通。可先行检查地面电源的状态和品质是否符合供电要求，地面电源车和桥载电系统都有电源参数界面，可先确认其供电电源质量。GAPCU会监控地面电源的电压、频率等各参数，确保质量合格才向飞机系统供电。确认地面供电电源正常后，可检查飞机的地面电源插口，如图4所示。飞机电源插口有6根接线柱、2根直流、4根交流，检查接线柱无损伤、腐蚀、变形和烧灼等影响接电的情况。如果地面电源供电质量正常，飞机外电源接口正常，还需要检查地面外电源供电接头状况，由于飞机外电源插座的DC插钉较短，如图4所示，地面外电源插头长期使用后，会存在一定的磨损和变形，插在飞机外电源插座后，虽然4根AC端已接好，但是2根DC端会存在未接好或者虚接的情况，可重新插接或更换地面电源设备。以上情况都正常时，地面电源还是无法向飞机供电，GAPCU作为地面电源供电的控制部件，要先考虑作为故障件进行处理，对于GAPCU进行复位和测试，确认GAPCU功能是否正常，有航材时，更换GAPCU，排除故障。另外，由于GAPCU故障导致APU不能正常供电后，在接通地面电源时，APU的主电门必须放在“OFF”位。

2.3"地面电源或发动机电源与APU电源切换慢

地面APU启动正常后，转换地面电源或发动机电源与APU电源时，出现明显停顿、电源切换慢的现象，甚至会出现短暂的停电。首先，需要检查APU的发电机是否出现过载，APU发电机不能适应过载电量，会出现短暂停电。其次，GAPCU是故障源可能性很大，虽然GAPCU功能正常，但是内部部件氧化，性能衰退，不定时会出现电源转换的故障。最后，如更换新的GAPCU后故障依旧，可检查更换5XG"RELAY和21XG"RELAY，这两个继电器是电源转换时需要高频次工作的继电器，都位于电子舱103VU"RELAY"BOX中，继电器本体的故障和性能衰退，也会导致电源转换变慢，甚至转换失败。

3"故障案例

3.1"故障现象

在连接正常可用的地面电源后，驾驶舱外电源可用灯不亮，机组无法确认外电源是否可用。

故障判断与分析：首先，检查飞机的地面电源接口是否正常无损伤，电源接线柱是否正常无缺损、无弯曲变形，地面电源接头是否正确连接飞机，并查看地面电源设备供电参数、电压和频率是否符合要求。其次，查看飞机的NOT"IN"USE灯是否点亮，灯亮说明GAPCU已确认地面电源已连接，并且电源参数符合，可向飞机系统供电。正常情况下，外电源可用灯应该点亮，指示地面电源可正常连接，现在不亮，则打开驾驶舱灯光测试开关，确认灯光指示是否正常，若不亮，更换此电门开关；若亮，表明地面外电源电门开关正常。再次，灯光指示信号由GAPCU控制提供，可复位和测试GAPCU，或与其他飞机对串GAPCU，以确认故障。最后，若更换GAPCU后故障依旧，查询线路图可见，如图5所示，GAPCU的控制信号需要通过21XG继电器控制外电源可用灯，可更换21XG继电器，排除故障。

3.2"故障现象

APU可正常启动，但是ELEC页面上APU电源的各项参数（电压、频率和负载指示）显示为琥珀色的XX，甚至没有指示。

故障判断与分析：GAPCU包含了APUGCU的全部功能，APU发电机工作正常时，APU电源的电压、频率等各项参数由GAPCU输出到飞机指示系统，用于各项指示和显示。当APU电源参数显示异常或无显示时，先更换GAPCU，若更换GAPCU后，APU电源参数显示正常，则故障排除；若故障依旧，则需要更换APU发电机，APU发电机本体的故障，会导致电源输出异常，电源参数显示不正常或无信号输出。

4"航线快速处理

由于飞机过站时间较短，且电源系统故障对飞机运行影响很大，当出现APU电源或地面电源连接不上时，及时检查APU电源和地面电源供电情况，检查接口是否正常，复位测试GAPCU，如图6所示，GAPCU部件具有BITE功能，结合测试结果能更加准确判断故障。对相关故障件，按照MEL进行保留，APU电源和地面外电源只要其中一个可以给飞机电网供电，再提供地面辅助气源，就可以正常启动发动机。在保证航班安全和适航的前提下，最大限度减少延误，以保障航空公司的社会和经济效益。

结语

GAPCU作为A320系列飞机电源系统的重要部件，是同时控制APU电源和地面外电源供电的核心组件，但其供电逻辑和控制功能上的设计缺陷会影响飞机在地面和空中不同状态下的供电稳定性，特别是在外部电源和APU发电机同时接入的情况下。APU电源或地面外电源连接飞机电网失败，有多种故障可能。过站时，及时检查相关电源部件，判断故障，进行故障隔离，按MEL条目进行保留。航后排故时，根据TSM手册、ASM手册和AWM手册进行故障部件的确认，根据AMM手册进行故障件的更换与测试。排故时，以GAPCU作为控制中心进行分析，对供电电源的控制、指示、信号的输入输出，作动部件逐次判断分析，结合量线工作，排除故障。希望通过本文的探讨，能对GAPCU及相关部件的故障处理有所帮助。

参考文献：

［1］AIRBUS"A318/A319/A320/A321"AIRCRAFT"MAINTENANCE"MANUAL［Z］.2024.

［2］AIRBUS"A318/A319/A320/A321"AIRCRAFT"SCHEMATIC"MANUAL［Z］.2024.

［3］AIRBUS"A318/A319/A320/A321"AIRCRAFT"WIRING"MANUAL［Z］.2024.

［4］AIRBUS"A318/A319/A320/A321"TROUBLE"SHOOTING"MANUAL［Z］.2024.

作者简介：伏建飞（1980—"），男，汉族，江苏人，北京飞机维修工程有限公司上海分公司排故工程师，研究方向：空客A330、A320航空器维修。