ZDP-1系列地平仪指示器故障原因研究及解决措施

■ 李波 彭永上/凌云科技集团有限责任公司

作为指示飞机相对真实的地平线姿态角度的仪表,ZDP-1(A)地平仪指示器是飞机姿态系统的重要组成部分。其常见故障有倾斜、俯仰指示误差大,俯仰、倾斜指示不稳,有抖动现象。

1 原因分析

ZDP-1系列地平仪指示器接收来自垂直陀螺倾斜和俯仰同步器发送的角度信号,经自身的倾斜指示伺服系统和俯仰指示伺服系统指示出相应角度信号,该伺服系统均为同步器传输系统[1]。指示系统原理图如图1所示。

倾斜指示伺服系统和俯仰指示伺服系统接收垂直陀螺内的同步发送器信号,经处理后指示出陀螺的真实角度。指示伺服系统由同步接收器、放大器、SF-8带测速发电机的伺服电机、减速器、指示刻度盘等组成。当飞机姿态发生变化时,发送器定子和转子间有相对转动而输出姿态的电信号。由同步器伺服原理可知,上述电信号经放大器放大后,使伺服电动机经减速器带动接收器转子同步协调转动,同时减速器带动相应的倾斜和俯仰刻度盘转动,即指示相同的角度。

由此可得,倾斜、俯仰存在的指示误差主要源自垂直陀螺的传送误差、测试设备发出的同步信号误差和安装误差；俯仰、倾斜指示不稳和有抖动现象主要源自放大器机械传输部分齿轮等清洁不到位和性能不稳定。

图1 地平仪指示器指示系统原理图

2 制定解决措施

排除安装和产品修理清洗工作中人为因素,针对此故障制定对应措施,如表1所示。

2.1 校准BDP-4地平仪测试设备传输误差

使用标准同步信号收发器对BDP-4地平仪设备进行校准,校准误差不大于0.1˚。发送器（传感器）校准方法如下：

1）将同步信号收发器的基准电压REF_H接36VA,REF_C接36VC,激磁信号置于53V。

2） 将BDP-4设备总开关“1”置于“通”。

3） 将同步信号收发器信号接收的X、Y、Z分别接在BDP-4设备指示器插头的10、11、12上,旋转发送器（传感器）“8”,使同步信号收发器显示的接收信号为0˚(或最小角度值),观察发送器（传感器）刻度盘是否在0˚。如有偏差,取出发送器（传感器）旋钮和盖板,调整刻度盘使其指示为0˚,装上盖板和旋钮。

4） 转动发送器 “8”,分别每10˚给定,同步信号收发器信号接收对应角度,经校准后设备误差均不大于±0.06˚。图2为同步信号收发器接收设备零位角度值。

表1 ZDP-1系列地平仪指示器误差解决措施

同时,对BDP-4地平仪设备接收器进行校准,误差不大0.1V。接收器（接受器）校准方法如下：

1） 将同步信号收发器的基准电压REF_H接36VA,REF_C接36VB,激磁信号置于53V。

2） 将同步信号收发器信号发送的X、Y、Z分别接在BDP-4设备传感器插头的27、26、25上,通过同步信号收发器信号发送一个0˚值,将交流电压表接入BDP-4设备自动同步器（自整角机）输出的两端,旋转接收器（接受器）“11”,使交流电压表显示接收电压为0V(或最小电压值),观察接收器（接受器）刻度盘是否在0˚,如有偏差,取出接收器（接受器）旋钮和盖板,调整刻度盘使其指示为0˚。调整好后,装上盖板和旋钮。

3） 转动接收器（接受器）“11”,分别每10˚给定,同步信号收发器信号发送对应角度,误差不大于0.09V。图3为同步信号收发器发送60˚角度校准。

校准后BDP-4地平仪设备的接收和发送误差均能控制在±0.1˚的误差范围内。

图2 同步信号收发器接收设备零位角度值

图3 同步信号收发器发送60˚角度校准

图4 指示器与全姿态组合陀螺进行配套

2.2 地平仪指示器与全姿态组合陀螺进行配套试验

地平仪指示器和全姿态组合陀螺修理结束后,进行配套试验,检查指示误差。有误差时,配套调整消除误差。图4为指示器与全姿态组合陀螺进行配套试验。

2.3 研制FDQ-S地平仪放大器测试设备，增加放大器的检查

俯仰、倾斜指示不稳,有抖动现象,主要源自指示器内部542B晶体管放大器性能衰减或放大倍数不符合技术指标。研制FDQ-S地平仪放大器测试设备,对晶体管放大器放大倍数、极性、传输带负载摆动性能进行测试,以达到深度修理的程度。

放大倍数测试原理如图5所示。以校准好的BDP-4地平仪设备为同步器信号发送源,通过R1电阻24.6kΩ、R2调节电阻2kΩ给晶体管放大器发送一个0～1.2V的可调电压,满足放大倍数指标测试。

经FDQ-S地平仪放大器测试设备检测修理后,542B晶体管放大器放大倍数需满足表2所示要求。如性能不能满足要求,采用更换性能衰减的功率三极管、调整输入端电阻等手段使晶体管放大器的放大倍数满足指标要求。

如图6所示,为了消除因极性错误和传输带负载性能不足造成的摆动现象,将指示器内部的晶体管放大器安装在FDQ-S地平仪放大器测试设备上,设备内部安装有一个与ZDP-1系列地平仪指示器同型号的SF-8伺服电机,通过改变同步器信号发送角度使SF-8伺服电机转动,观察转动角度的方向是否正确（发送角度变大,电机顺时针旋转,反之逆时针旋转）,同时察看电机是否有摆动现象。如果电机转动方向极性错误,则检查更换的三极管和二极管是否有误；如果电机有摆动,在满足放大器放大倍数指标要求的情况下,适当减小放大倍数；如果电机有迟滞,在满足放大器放大倍数指标要求的情况下,适当增大放大倍数。

满足极性测试正确的情况下,传输带负载摆动性能测试无摆动才可装机使用。

3 总结

依据分析和解决措施,对产品校准测试设备的发送器传输误差进行精确校准,在修理中对产品内部放大器的放大倍数、极性测试和传输带负载摆动性能进行测试,并与垂直陀螺进行配套试验,排除发送误差。通过以上解决措施,可实现产品的深度修理,大大降低产品倾斜、俯仰指示误差大和指示不稳、抖动等故障率。

图5 放大倍数测试原理图

表2 542B晶体管放大器放大倍数指标

图6 极性测试及传输带负载摆动性能测试原理图

[1] ZDP-1A地平仪指示器机载设备维护手册[Z],2005.