某型飞机综合告警系统深度修理工艺技术研究

2020-04-12李春峰迟福海李宝清李涵凝

航空维修与工程 2020年10期

李春峰迟福海李宝清李涵凝

摘要：对某型飞机综合告警系统的系统功能、电路功能和元器件功能进行深入分析和研究。从典型故障着手，分析故障机理，诊断、定位产生故障的主要部件，制定技术方案。采用实物测绘、原理仿真和试验等技术手段，绘制了装配图、原理图、板位图、元器件明细表等，深入剖析振荡块的原理和结构，研究核心部件的深度修理工艺技术，通过常规试验、高低温试验、振动试验、耐久性试验、试装验证和装机验证等进行试验验证。

关键词：综合告警系统；主警告；主注意；振荡块

Keywords： integrated warning system；master warning；master attention；oscillating block

0 引言

某型飞机综合告警系统在使用维护中多次出现告警灯不闪亮、只亮不闪等故障，定位为振荡块损坏。由于振荡块技术资料匮乏和采购困难，迫切需要对原件进行修复，以提升器件的修复率，并解决修理过程中的器材采购难等问题。因此，针对该型综合告警系统典型故障，从功能特性和产品特点入手，采用测绘仿真试验技术，对产品深度分解修理工艺技术进行了研究。

1 某型综合告警系统功能分析

1.1 系统功能

某型飞机综合告警系统包括控制盒和显示器，与飞机各种告警传感器配合工作，对飞机的动力、燃油、液压、火控、导航及仪表等各大系统的27处重要部件进行监控报警。

按告警信号的重要程度，告警级别分为警告1级、警告2级、注意1级、注意2级和提示级，以主灯告警、音响告警和方字告警等方式以及设定的逻辑进行告警。当飞机上任一路或同时几路信号输入告警器时，因告警级别而异，将有声、光（指安装在仪表板上的主灯）或文字（指显示盒内被照亮的文字或在仪表板燃亮的“火警”灯）或其三者的某种组合进行告警；除“高度”外各路信号均能被复位，即当按压主灯上复位按钮后，相应的声、光告警同时消失，但不应影响文字告警和后續告警的再入。当告警信号消失后，相应的所有声、光、文字均自行消失。

1.2 电路功能

1）告警和自检信号电路

某型飞机综合告警系统电路原理框图如图1所示。告警信号或自检信号进入开关块后分为三路：一路驱动显示盒中的发光块，实现文字显示；一路进入中央控制器件，由这些器件形成对音响、主灯的不同控制，实现各种逻辑的声、光告警；第三路进入自检控制器件，当“自检”按钮被按下，自检控制器件产生对开关块的自检信号进行自检，同时采集各“工作正常”信号集中处理。如果各开关块的“工作正常”信号均有效，则发出一个信号以驱动表示“工作正常”的自检灯。

2）复位电路

复位按钮通过作用于中央控制器件，实现声、光告警的复位。

3）自检测电路

由555集成块接成的电压比较器构成了告警器的自检测试电路，如图2所示，所有开关块的自检输出6脚均接至555集成块的2脚。自检时，当所有开关块的自检输出均有效（高电平有效）即当555集成块的2脚大于（1/3）VDD为2V时，555集成块的3脚将输出一低电平，自检灯点亮。当任何一路开关块的输出无效（低电平）时，555集成块的2脚将被置为低电平，555集成块的3脚输出高电平，自检灯不亮，从而及时发现告警器的故障情况。

4）调光电路

调光电路由两个对称的可调稳压源组成。用电位器控制三极管基极电压，使三极管处于不同的放大状态以改变发光块两端电压，从而实现显示盒的无级调光。双联电位器能使正控与负控两组不同性质的调光电路对发光块同步调光。

1.3 主要元器件功能

1）振荡块功能

电路中振荡块的功能是产生音响频率、调制频率或闪灯频率并驱动相应的音响设备和主灯。振荡频率的不同缘于块内外某些阻容值的不同。

2）开关块功能

开关块的功能有：传递告警信号（正控或负控）以驱动发光块；输出一个可复位的电压以控制中央控制器件；输出一个“工作正常”信号至自检控制器件。

2 某型飞机综合告警系统特点分析

2.1 结构特点

为提高可靠性和工艺性，该型飞机综合告警系统采用了模块式结构设计。对众多信号的处理采用了两种厚膜块：振荡块和可复位的开关块。全套电路制作在8块印制电路板上，按功能分为5种：显示板、调光板、正控板、负控板和振荡板。元器件虽多但品种相对较少，具有很好的元器件互换性和组件互换性。

控制盒印制电路板采用了导轨式插件上加压板的结构，坚固而简明，维护性好，显示盒采用主体框架式结构，安全合理。后罩切角式安装形式使之更紧凑小巧。显示盒上的字幕与发光块采用了贴近式安装，使文字告警更加清晰而无斜视暗影。

2.2 电路特点

该型飞机综合告警系统电路具有如下特点：电平信号直接驱动，无信号即无告警，抗干扰能力强；具有可复位的信号输出且不影响后续告警的再入；具有同步对称、连续可调的输出；自检覆盖面大，可完全满足机上或外场的自检要求。

2.3 典型故障特点

该型飞机综合告警系统典型故障诊断分为外场故障诊断和内场故障诊断。外场故障诊断采取机上自检的方式，内场故障诊断通过综合告警器试验器进行。统计分析表明，在下列典型故障即“自检时所有的声、光、文字告警全无”“自检时所有的正控或负控文字告警无，其他正常”“自检时个别文字告警无，其他正常”“自检时所有的声、光告警无，自检灯不亮，其余文字告警正常”“自检时自检灯不亮，其他正常”“自检时主灯不亮或只亮不闪，其他正常”和“自检时无音响或音响无调制” 中，由振荡块引起的故障是主导因素。

3 深度修理工艺技术研究

3.1 振荡块的拆分

振荡块采用焊接方式将壳体与底板焊接为一体，拆分时应使用936焊台，将烙铁头放置在壳体与底板结合处，以适宜的温度融化并吸除焊料。不宜长时间持续加温，以免振荡块过热造成次生故障。

3.2 系统工作原理分析

以正控信号为例（如图3所示）加以说明。当27V告警信号进入开关块的17脚后分为二路输出，一路从1脚输出，驱动显示盒中的发光块，实现文字显示，该回路串联了公共的调光电路，以实现对发光块的无级调光；另一路从9脚输出，使三极管导通，该三极管控制了相应的振荡器件的接地端，使这些振荡器件工作，形成对音响、主灯的不同控制，实现各种逻辑的声、光告警。

当按压复位按钮后，即使开关块9脚的输出电流瞬间中断一下，由于该开关块的9脚为一可复位输出，该脚电压将会消失（源于开关块的复位功能），该脚输出控制的三极管截止，切断振荡电路的接地线，相应的主灯及音响消失。此时并不改变开关块的1脚输出状态。

3.3 振荡块线路测绘、原理分析与仿真

对拆分的振荡块进行实物测绘，形成装配图、原理图、板位图、元器件明细表等，原理如图4所示，仿真图如图5所示。

T1、T2、C1、C2、R1、R2、R3及外接的电阻RX1构成多谐振荡器。上电后，T1、T2的发射结正向偏置，C1、C2充电。由于T1、T2电路参数差异，T1较早进入饱和状态，而此时C2已经积累部分电荷，由于电容器电压不能突变，在T1集电极输出电压和C2电压叠加下，T2发射结反偏，T2截止。C2开始放电。

当C2“+”端电压达到某个值使得T2发射结正偏时，T2快速进入饱和状态，此时C1已经积累足够电荷，在T2集电极电压和C1电压叠加下，T1发射结反偏，进入截止状态。而后C2开始充电，C1开始放电。

当C1“+”端电压达到某个值使得T1发射结正偏时，T1快速进入饱和状态，又使得T2截止。此后，T1、T2轮流进入饱和状态。T1、T2三极管集电极输出波形如图6所示。

当T2进入饱和状态时，T3也处于饱和状态，T4将功率放大后输出，在输出端得到高电压。当T2截止时，T3、T4截止。这样在输出端就得到脉冲电压，驱动告警灯闪亮。振荡块输出波形如图7所示。

3.4 振荡块封装工艺

振荡块性能检测合格后，先对元器件作清洁处理，然后用南大705硅橡胶对电子元器件表面进行封灌。湿度60%时，室温24h固化深度可达3mm，室温下放置时间越长粘合效果越好。硅橡胶固化后，将壳体（内表面有聚氯乙烯膜）安放到底板上，用焊锡丝S-Sn60PbSbA对壳体与底板衔接处进行焊接，保证焊接牢靠，无漏气点。最后将壳体上的通气孔焊接上，完全冷却后，在焊接处用绿色聚氨酯磁漆TS70-60进行补漆处理。

4 深度修理工艺技术的试验验证

4.1 振荡块性能检测

对封装后的振荡块进行气密性试验，合格后再模拟振荡块实际工作状态，对振荡块驱动主警告灯闪烁频率、振荡块驱动主注意灯闪烁频率和绝缘电阻等主要技术性能进行检查。

4.2 振荡块环境试验

模拟振荡块实际工作状态，进行高低温试验、振动试验和耐久性试验。

4.3 综合告警系统试验

将深度修理合格的HM22和HM23振荡塊安装到产品上，进行自检、单路告警和告警复位等性能试验，均符合修理技术标准的要求。

4.4 飞机系统联调联试

将产品装配在飞机上，对飞机的动力、燃油、液压、火控、导航及仪表等各大系统进行联调联试，性能均符合修理技术标准的要求。