基于故障树的民机电源系统汇流条简图页显示故障分析

张伟伟　杨利锋

【摘 要】民用飞机电源系统的参数和状态是通过电源系统简图页进行显示的，电源系统中设备的工作状态也可以通过不同的颜色来指示，简图页如果显示故障则说明系统存在故障。故障树分析法是民用飞机系统排故的重要方法，本文以电源系统简图页右直流重要汇流条显示故障为案例，采用故障树分析法对所有导致其失效的可能原因进行分析，最终找出了简图页显示故障的真正原因。

【关键字】民用飞机；电源系统；简图页；故障树

中图分类号： V267 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）25-0036-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.25.016

【Abstract】The parameters and status of the civil aircraft power system are displayed through the power system schematic diagram page. The working status of the equipment in the power system can also be indicated by different colors. If the fault is displayed in the schematic diagram page， the system is faulty. Fault tree analysis method is an important method for civil aircraft system troubleshooting. This paper takes the？display fault of the right DC essential bus in the power system diagram as the case， and uses the fault tree analysis method to analyze all the possible causes of its failure， and finally find out the real cause that causes the schematic diagram page display fault.

【Key words】Civil aircraft； Power System； Schematic Diagram Page； Fault Tree

1 故障现象

某型号民用飞机电源系统简图页汇流条显示黄色表示汇流条供电故障或显示故障，显示绿色表示汇流条正常供电。该型号飞机某架机上电过程中发现简图页显示故障。当外电源（External Power，简称EXT PWR）未接入由蓄电池（Battery，简称BATT）单独供电时，电源系统简图页右直流重要汇流条（Right Direct Current Essential Bus， 简称R DC ESS）显示琥珀色，如图1所示蓄电池供电状态简图页。当接入外电源后，R DC ESS显示绿色，如图2所示外电源供电状态简图页。蓄电池供电时R DC ESS由APU蓄电池供电，外电源供电时，R DC ESS由右直流汇流条（Right Direct Current Bus，简称R DC）供电。无论是APU蓄电池（Auxiliary Power Unit Battery，简称APU BATT）供电还是外电源供电，正常状态下R DC ESS均应显示为绿色。因此，当外电源供电状态下，简图页R DC ESS汇流条如图2中绿色显示为正确显示，图1中R DC ESS汇流条琥珀色显示为错误显示。实际上，主蓄电池（Main Battery，簡称MAIN BATT）和APU蓄电池供电原理相同，图1中左直流重要汇流条（Left Direct Current Essential Bus， 简称L DC ESS）由主蓄电池供电，其简图页绿色显示为正确显示。本文以下所有讨论均针对该型号民用飞机。

2 系统原理分析

民用飞机常规电源可用时，左、右重要交流汇流条由常规交流电源通过变压整流器供电，主蓄电池和APU蓄电池处于充电状态。当常规电源不可用时，主蓄电池和APU蓄电池系统可分别为左直流重要汇流条和右直流重要汇流条供电，蓄电池处于放电状态。

蓄电池供电原理如图3所示。蓄电池连接在蓄电池直接汇流条上，同时通过蓄电池接触器和蓄电池控制器与直流重要汇流条连接。当接通蓄电池开关，若变压整流器无输出到直流重要汇流条，则蓄电池控制器接通蓄电池接触器，将蓄电池连接到直流重要汇流条上为其供电。若变压整流器有输出电压到直流重要汇流条，则蓄电池控制器将断开蓄电池接触器。

若变压整流器无输出电压到R DC ESS BUS，按压顶部板上的电源控制板的APU BATT开关，“ON”灯亮，开关接通，将接通信号输入至APU蓄电池控制器（Battery Controller，简称BC）， APU BC控制APU蓄电池接触器（Contactor，简称C）接通，将APU BATT 和 R DC ESS BUS连接，向汇流条提供24V直流电，电压信号通过右发电机控制器（Right Generator Control Unit，简称R GCU）和辅助发电机控制器（Auxiliary Generator Control Unit，简称A GCU）进行监测。APU起动接触器连接在APU蓄电池直接汇流条上。若变压整流器有输出电压到右直流重要汇流条，则APU蓄电池控制器将断开APU蓄电池接触器。

APU蓄电池的两个温度敏感信号以及电流敏感信号输出到第二套数据处理器（Data Concentrator Unit，简称DCU 2），DCU 2同时也检测蓄电池接触器和蓄电池开关的状态。APU蓄电池的第三个温度敏感信号输出到APU蓄电池控制器。APU蓄电池控制器的工作模式及其状态的信息传输到R GCU。R GCU通过429总线与指示/记录系统交联，实现APU蓄电池系统的状态显示。

3 电源系统简图页显示故障的分析研究

根据上节蓄电池供电原理分析，导致蓄电池供电状态右直流汇流条显示黄色的可能原因有显示系统故障、控制系统故障或电压监测信号故障，导致显示系统、控制系统和电压监测信号故障的可能原因有设备问题和线路问题，如图4蓄电池供电状态简图页显示故障故障树所示。

3.1 故障树分析及论证

3.1.1 显示系统故障分析

APU蓄电池控制器的工作模式及其状态的信息传输到R GCU，右直流重要汇流条电压信号传输至R GCU和A GCU，R GCU和A GCU通过429总线与指示/记录系统交联，实现APU蓄电池系统及右直流重要汇流条的状态显示。即，如果R GCU或A GCU与DCU2间总线线路故障或DCU 2设备故障，有可能导致APU蓄电池状态显示和右直流汇流条颜色显示出现故障。

实际上，外电源供电时右直流重要汇流条也是将电压信号传输至R GCU和A GCU，R GCU和A GCU通过429总线与指示/记录系统交联，与APU蓄电池供电时信号传输路径相同。根据现场实际情况，外电源供电时右直流重要汇流条颜色显示正常，说明R GCU和A GCU与DCU 2之间总线线路正常，且DCU 2设备无故障。为进一步排除DCU设备问题，现场将DCU 1和DCU 2进行更换，故障未发生转移。

综合上述分析，排除由于显示系统故障导致右直流重要汇流条颜色显示故障。

3.1.2 控制系统故障分析

a）设备故障分析

R GCU为航线可更换设备，容易拆装。将R GCU和L GCU互换后重新上电验证，故障未转移，排除R GCU故障。

电源系统简图页显示APU蓄电池为放电状态，同时检测APU蓄电池控制器接线桩头ESS BUS和BATT BUS电压（分别与R DC ESS BUS和APU BATT DIR BUS）相连，两个接线桩头电压值均为24V，电压值正确。该测试结果说明APU蓄电池正常放电，且APU蓄电池控制器能够正常控制蓄电池接触器闭合将APU蓄电池和右直流汇流条连接，从而排除APU蓄电池控制器故障，且进一步可排除APU蓄电池和蓄电池接触器故障。

b）线路故障分析

通过对APU蓄电池控制系统线路导通测试，未发现断路现象，在导通过程中，同时对连接器中所有接线端子目视检查，未发现有缩针、弯针现象，可排除控制系统线路故障。

综合上述分析，排除APU蓄电池供电控制系统故障。

3.1.3 电源监测信号分析

當APU蓄电池通过蓄电池接触器为右直流重要汇流条供电后，A GCU和R GCU将监测汇流条上电压信号，并将监测结果通过429总线传递至指示记录系统，指示记录系统以简图页形式予以显示，如图5所示R DC ESS监测信号线路。当R GCU或A GCU未监测到R DC ESS BUS电压信号或监测到电压信号故障时，R DC ESS BUS在简图页上显示琥珀色。

因为对显示系统和控制系统进行排故时已经对GCU进行了互换，故障未转移，说明GCU设备无故障，因此需将重点放在线路的排查上。

从图5原理图可以看出，我们只需对R DC ESS BUS与A GCU和R GCU间的线路及地信号线路进行排查。实际上，无论是外电源供电和APU蓄电池供电，R DC ESS BUS在简图页上的显示原理均是通过图5原理实现的，而外电源供电简图页显示正常APU蓄电池供电简图页显示却不正常。排故过程中分别在外电源供电状态和APU蓄电池供电状态将R GCU从机上拆下，测量R GCU矩形连接器上对应监测信号接线端子，发现外电源供电时电压为24V，而蓄电池供电时电压值为0。同时，在蓄电池供电状态，断开APU蓄电池开关，让R DC ESS BUS由DC ESS XFER BUS供电，此时R DC ESS BUS同样显示琥珀色。

根据图3蓄电池供电原理图可以看出，R DC ESS BUS可以由三个通道供电：右通道（常规电源）、APU蓄电池通道、直流重要互联通道（主蓄电池），而只有通过右通道（外电源）供电时，简图页正常显示，即此时R GCU和A GCU可监测到正常电压。结合线路图分析，排查出机上电压监测线路接线错误，导致简图页显示故障。

参看图6. R DC ESS监测信号线路分析，电压监测信号导线汇流条端应连接至R ETR的1口（图中绿色实线），而实际机上将此导线的此端连接到了R ESS C的1口（图中红色虚线）。因为，当外电源供电时，R ESS C的1口与R DC BUS连接，此时R DC BUS上有28v电压，R GCU和A GCU的R DC ESS电压输入接口自然可以监测到28v电压，因此简图页显示绿色。而当APU蓄电池供电或DC ESS XFER BUS供电时，R DC ESS BUS有电，R DC BUS无电，但是监测信号线路监测的是R DC BUS上的电压，因此虽然R DC ESS BUS上有电，简图页仍然显示琥珀色故障。将线路修复后，电池供电状态简图页中R DC ESS 汇流条显示为绿色。

4 总结

本文针对机上简图页显示故障问题，首先分析了民用飞机电源系统蓄电池供电原理，结合系统原理找出了可能导致故障的几个原因，并逐级细化。通过建立故障树对每个导致问题的可能原因进行分析，最终发现DC ESS监测信号线路存在问题，对线路修复后故障排除。

【参考文献】

[1]唐亮.基于故障树分析法的故障诊断专家系统的设计[D]，重庆重庆大学，2005.

[2]刘岱，周德新，刘涛.故障树分析法在航线维修工作中的应用研究[J].航空维修与工程.2010（05）.