飞机储能盒的工作原理与故障分析排除

徐伟杰　唐晟露

[摘 要]民用航空器上飞机频闪/防撞灯是飞机不可缺少的一个极为重要的部件。如何使其正常工作，其工作原理又是如何的呢？文章将对飞机储能盒的工作原理作一个较为详细的分析。在储能盒的使用和维护过程中又不可避免地会发生故障，在此有必要对储能盒的故障进行检查并修理，保证飞机频闪/防撞灯的正常工作，从而降低飞机的运营成本。

[关键词]民用航空器；频闪/防撞灯；飞机储能盒；工作原理；故障分析排除

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.45.062

1 飞机储能盒的工作原理

电源组件储能盒是一个用于飞机频闪/防撞灯的电源和控制装置。它将115 伏高压脉冲提供给飞机频闪/防撞灯。PSU 包含转换和能量存储，点火，频闪控制和频闪率定时电路。它也有一个主从功能，使不同组件具有同步功能。

1.1 模块说明

（1）EMC 滤波器：电源输入信号线上的模块滤波器。

（2）AC/DC转换器：AC/DC转换器将交流电输入转换成电源组件内部电路所需的直流信号。

（3）模块转换器：高频模块转换器对频闪电容器产生充电电压。

（4）充电蓄能器：充电蓄能器是一个储存高能电源输出的电容器组件。

（5）点火脉冲发生器：点火脉冲发生器给出频闪灯的高压点火信号。

（6）调光器：调光功能用于将频闪能量减少至15%额定功率。

（7）电压限制器：电压限制器限制电解频闪电容器的充电电压。

（8）消弧电路：消弧电路在点火期间阻止模块转换器。

（9）计时器：计时器组件给出主/从属操作的同步和基准电压信号。

（10）时钟发生器：时钟发生器通过主/从操作的外部同步输入使电源组件的输出点火脉冲同步。

1.1.1 EMC过滤器〔1-4〕

tranzorb 二极管D1，D2和D3 限制三相电源的每相电压瞬时值。对称LC滤波器抑制电源和中线上的HF 干扰。旁路电容器C10到C15是低通滤波器，阻止剩余输出和输入控制信号线路上的干扰。

1.1.2 AD-DC转换器

三相整流器D4-D9供电给模块转换器，通过电容器感应器结构C17，DR5使结果信号平稳。电容器C16可消除HF干扰。TR1的次级线圈4和5，产生一个用于调光功能的440V电压。D12整流输出，R3连同D24和D23形成一个为C40充电的电压调节器。D23和D24为点火脉冲发生器供电。TR1的次级线圈8和9给计时器组件供电压。输出经由D10整流，并通过电容器C18平稳。TR1的次级线圈6和经由D11整流和电容器C22滤波向剩余电路供电压。

1.1.3 模块转换器

电源直接来自三相整流器并传送给模块变压器TR2的初级线圈。通过阻断晶体管T7和电容器C47完成电路。只要将电压导入TR2回馈线圈内，T7接通，在T7传导阶段，通过TR2的反馈绕组的D29、R32和R33 给C37充电。达到可程序化的单结晶体管T6门限值时，C37经由R34和T5放电，并设定T7关闭。可以调整R33在变压器TR2即将达到饱和之前使T7关闭。可减少T7内的热损失并极大地改善系统效率和可靠性。当T7关闭时，通过TR2次级线圈经由D31、R37和 D30充电频闪电容器。要D30导通，T9保持T7关闭，使所有感应能量可以提供给充电蓄压器（C41到C44）。

1.1.4 充电蓄能器

充电蓄压器由4个703 UF频闪电容器（C41到C44）组成。当T7关闭时，通过TR2次级线圈经由D31、R37和 D30充电频闪电容器，将充电蓄压器结果输出电压经由22提供给频闪灯的阳极。

1.1.5 点火脉冲发生器

IC7管脚10输出一个高电平点火控制信号，用于提供给单结晶体管T10。当T10导通时，其输出会溢流TH1的出口。当TH1导通时，C46经由频闪灯（管脚21）内的点火变压器放电。

1.1.6 调光器

经由低通滤波器C10向光耦合器IC1，管脚2提供调光器电门信号。在调光模式内，当充电蓄压器（C41到C44）充电电压达到大约200伏时，T3可使电压限制器阻止模块转换器。高于200伏的初始阳极电压通过C40上的440伏提供。经由D33点火后，主放电经由D32产生。

1.1.7 电压限制器

在常规操作中，T3接通。电阻分配器网络R23、R24和R25减少频闪电容器的电压。达到D26的工作电压时，T4经由T5导通并接地模块晶体管T7。

在常规操作中，T3接通。电阻分配器网络R23、R24和R25减少频闪电容器的电压。达到D26的工作电压时，T4经由T5导通并接地模块晶体管T7。

1.1.8 消弧电路

点燃期间，来自IC6a的50ms输出信号阻止模块转换器电路并且频闪电容器的充电电流变为零。电弧支撑电流降到低于其减慢限度并开始弧形压制。

1.1.9 计时器

计时器组件包括一个自由运行模式内通过管脚10给出的5.5 Hz脉冲的非稳态多谐振荡器IC2。IC3是一个约翰逊计数器，给出0.92Hz频率的脉冲以及管脚3和管脚7处182 ms持续时间。管脚7在管脚3后达到高电平545 ms。将脉冲提供到“断开集极器”输出的T1和T2用于控制信号“Wing+APU”（T1）和“AC Light”（T2）。R51和R52可用作限流器。计时器组件用于主电门和单个操作模式。

1.1.10 时钟发生器〔5〕

在从属或者单个操作模式内，经由电流限制电阻R15和R16，并且C28经过低通滤波器（C14和C15）向光耦合器提供同步控制信号。每次输入时，控制经由R18充电的脉冲C30至少1ms。IC5的管脚3输出下降沿，触发IC6b（管脚11），它可产生一个1.5 s的脉动。如果出现新的控制脉冲，IC6b重新启动。当控制脉冲被识别时IC5的管脚4的与非门输出低电平。一般情况下，该输出约为182 ms的高电平脉冲。该182 ms脉冲触发在IC7管脚10处给出0.59 秒持续脉冲的非稳态多谐振荡器IC7，该点火脉冲也可触发IC6a，IC6a产生50 ms电弧消引脉冲。如果1.5秒内没有新的控制脉冲，IC6b下降直到通过新的脉冲再次触发它。只要IC6b是低电位，IC5的管脚4是高电位并且IC7处在自由运转模式内。

1.2 测试程序

（1）测量或者观察组件之前，向组件供给电压并至少工作1分钟，观察频闪灯工作至少3分钟。闪光必须有规则并且闪光频率应为55±5次闪光/分。

（2）将示波器负极探头连到TP II，并将正极探头连到TP I，并且检查阳极电压，每次闪光前测量的阳极电压应是505±25伏。波形应与图示一致。

（3）从组件上拆开频闪灯。通过连到GTE 11的GTE 11.1准备测试电路。

（4）将示波器负极探头连到TP II，并将正极探头连到TPIII，并且测量点火脉冲。点火脉冲波形应与下图一致并且电压应为-350±50伏。

（5）将测试插头连到电缆A，将电门SW1设到位置A。

（6）将示波器负极探头连到TP IV，并将正极探头连到TP V，并且测量“AC Light”控制信号，“AC Light”信号波形应与右上图一致。

（7）将电门SW1设到位置B，并测量控制装置信号“Wing+APU”，“Wing and APU”信号波形应与右上图一致。

（8）将示波器负极探头连到TP IV，并将正极探头连到TP V。观察频闪灯和示波器至少1分钟。

（9）闪光应与计时器信号的下降沿同步，在调光模式内，频闪灯应在显著的、低灯光强度下闪烁。

2 飞机储能盒的故障分析排除

2.1 EMC 过滤器故障分析排除

（1）Transzorb二极管D1、D2、D3无须使用供电电压测试：将万用表连到相位A电源输入端和MP，并测量transzorb二极管D1的阻抗，3 transzorb二极管阻抗不应是零欧姆。

（2）将万用表连到相位B电源输入和MP，并测量transzorb二极管D2的阻抗，transzorb二极管阻抗不应是零欧姆。将万用表连到相位C电源输入和MP，并测量transzorb二极管D3的阻抗，transzorb二极管阻抗不应是零欧姆。

（3）用电缆将电源设备连到电源组件，将万用表连到TP1和TP4，并测量供电电压，供给电压应是104～122 VAC 400 Hz，将万用表连到TP2和TP4，并测量供电电压，供给电压应是104～122 VAC 400 Hz，将万用表连到TP3和TP4，并测量供电电压，供给电压应是104～122 VAC 400 Hz。

（4）将测试插头连到电缆A，将万用表连到TP14（+）和TP4（-），并测量计时器供电电压，计时器供电电压应是22±3伏，将万用表连到TP5（+）和TP4（-），并测量亮度调整电压。

（5）调光器控制电压应小于0.6 VDC，将万用表连到TP9（+）和TP4（-），并测量控制装置供电电压，控制供电电压应等于TP8电压。

（6）将万用表连到TP8（+）和TP4（-），并测量主控制电压，主控制电压应等于TP14电压，将示波器负极探头连到TP4，并将正极探头连到TP10，测量进入的控制信号，电压和波形与下图一致。

2.2 计时器

（1）将万用表连到TP17（+），IC2管脚14和TP4（-），并测量计时器供电电压，计时器供电电压应是8.2+/-0.8伏。

（2）将示波器负极探头连到TP4，并将正极探头连到TP18，IC2管脚10，测量计时器检修频率，计时器检修频率应为5.5 Hz+/-5%。时钟频率波形应与左下图一致。

（3）将示波器负侧连到TP4，并将探头连到TP19，IC3管脚3，测量控制装置信号“Wing+APU”，“Wing+APU”控制信号应与右下图一致。

（4）将示波器负侧连到TP4，并将探头连到TP20，IC3管脚7，测量“AC Light”控制信号，“AC Light”控制信号应与右下图一致。

（5）将电门SW1设到位置B。将示波器负极探头连到TP4，并将正极探头连到TP6.测量“Wing+APU”控制输出信号，“Wing+APU”控制输出信号应与下图一致。

⑥将电门SW1设到位置A，将示波器负极探头连到TP4，并将正极探头连到TP7.测量“AC Light”控制输出信号，“AC Light”控制输出信号应与下图一致。

⑦拆开测试插头，将万用表连到TP8（+）和TP 4（-），并测量主控制电压，主电门控制电压应等于计时器供电电压。

3 结 论

民用航空器上飞机储能盒是控制飞机频闪/防撞灯的重要部件。修理储能盒受技术资料条件等限制，往往不能实现深度修理。在本文中对其工作原理方面进行了较为详细的分析。通过学习后既能保证修理的深度，又能降低飞机的运营成本。

参考文献：

[1]阎石.数字电子电路[M].北京：中央广播电视大学出版社，1992.

[2]秦曾煌.电工学[M].北京：高等教育出版社，1999.

[3]实用电子电路手册[M].北京：高等教育出版社，1992.

[4]王永华.现代电气及可编程控制技术[M].北京：航空航天大学出版社，2002.

[5]赵良炳.现代电力电子技术基础[M].北京：清华大学出版社，1995.