空客A330飞机IDG故障分析

彭明玉

摘要：本文简要介绍了空客A330飞机整体驱动发电机（IDG）的工作原理，并结合具体案例分析空客A330整体驱动发电机容易产生的故障及其原因。

关键词：空客A330;整体驱动发电机;故障

0  引言

空客A330是由欧洲空中客车集团研发生产的客机，具有高载客量、电传操纵等特点，作为喷气式客机，A330具有中长程飞行能力，内部拥有双通道。空客A330搭载整体驱动发动机，也就是IDG，本文分析IDG故障及其发生原因。

1  案例简介

1.1 背景介绍

一架空客A330在正常飞行过程中出现故障，2号发动机滑油压力显示为0，面对这种情况，机组人员选择人工停车。结合相关资料，导致飞机飞行过程中滑油压力为0的原因很可能是飞机整体驱动发电机（IDG）出现故障，因此需要对飞机整体驱动发电机（IDG）进行分析。

1.2 空客A330 IDG基本信息

本机IDG最早于2013年交付使用，飞行达到1228.83FH/275.00FC出现故障，将其拆除并送厂检修，结果显示为NFF。修理完毕后继续装机应用，达到6894.53FH/1310.00FC以后，出现2号发动机滑油压力显示为0的故障。A330飞机发动机型号为RR700，IDG为P/N 752168B。

1.3 IDG情况分析

检查飞机整体驱动发电机（IDG）外部，结果显示，油滤盖存在一定污染物，其性质不明，整体驱动发电机的压差指示器已经自动弹出;IDG脱开装置复位拉环已经损耗。进一步对整体驱动发电机内部进行检查，结果显示：

整体驱动发电机的回油泵、冲压泵、倒置泵这三个主要组件受到严重损坏;发电机的永磁转子、励磁转子部位存在大量金属屑，呈吸附状态，同时永磁转子和励磁转子受到严重磨损;发电机缸筒组件受到严重损坏，已经无法与柱塞实现分离，柱塞靴头受到严重损坏，呈现为断裂状态;发电机自身定量盘、变量盘受到严重磨损;发电机游星齿轮和轴已经难以实现分离。

2  IDG介绍

2.1 IDG工作原理分析

整体驱动发电机主要由两部分组成，一是液压机械恒速转动装置，一是无刷交流电发电机组;在运行过程中，整体驱动发电机由附件齿轮箱实现传动，然后带动发电机实现发电和输出。

2.2 IDG的核心元件

2.2.1 液压机械式恒速传动装置（CSD）

液压机械式恒速传动装置主要包含以下组件：差动游星齿轮系、液压泵—液压马达、调速系统、滑油系统等。

①差动游星齿轮系的功能主要包含两方面，一是将发动机的转速传递给下一个组件，一是将液压马达输出的补偿转速进行传递，这两个功能一起起作用，保证发电机输出转速保持不变。

②液压泵—液压马达组件的作用在于将调速系统的变化进行执行，另一方面，液压泵—液压马达输出转速还可以补偿发动机转速发生的变化。

③调速系统通过发电机控制组件中的频率控制电路，有效对比发电机的输出频率以及基准频率，基准频率一般为400Hz，在此基础上将检测得到的频率差信号进行放大，然后将伺服活门进行驱动，这个过程能够保证伺服作动筒实现左右移动。

④滑油系统的作用主要是润滑齿轮系统，还具有散热作用，滑油系统能针对供油泵、回油泵、倒置泵等组件起到以上作用。

2.2.2 交流发电机设备

整体驱动发电机内部的交流发电机设备为三相无刷发电机，具体包括永磁发电机和主发电机。其中永磁发电机包含永久磁铁转子以及PMG定子，在机器运作过程中，PMG转子能够在对應定子上产生电压，这个电压得到传输，到达GCU，然后将其进行转换，得到直流电，然后利用这个直流电压对发电机实现激励。

3  IDG故障分析

3.1 故障分析

整体驱动发电机的回油泵、冲压泵、倒置泵这三个主要组件受到严重损坏;发电机的永磁转子、励磁转子部位存在大量金属屑，呈吸附状态，同时永磁转子和励磁转子受到严重磨损;发电机缸筒组件受到严重损坏，已经无法与柱塞实现分离，柱塞靴头受到严重损坏，呈现为断裂状态;发电机自身定量盘、变量盘受到严重磨损;发电机游星齿轮和轴已经难以实现分离。

3.2 故障诱因分析

3.2.1 发电机励磁转子偏心

发电机励磁转子轴承受到损害，这也影响到转子的旋转轴心，导致其轴心发生偏离;励磁转子与定子产生摩擦，并产生大量碎屑，这些碎屑进入滑油系统，因此滑油中含有一定碎屑;含有碎屑的滑油进入液压泵—液压马达组件内，影响到其正常运转，引起靴头脱落，同时这个过程中还产生了大量金属碎屑，导致供油泵和回油泵出现阻塞，引起发电机转子和线圈出现损坏，最终引起整体驱动发电机的失效。

3.2.2 供油泵因疲劳损伤导致自身磨损供

油泵在长期使用过程中产生损伤，引起严重磨损，导致油泵难以满足滑油的供油需要，因此供油泵的整体能力大幅下降，最终导致整体驱动发电机内部的供油压力不足，引起内部元件的损坏。这个过程产生了大量金属碎屑，并在运转过程中进入其他部件，对其他零部件和元器件造成损坏，导致发电机出现磨损、发热等问题。零件磨损产生的金属碎屑将进一步损坏整体系统，最终引起系统的失效。

3.2.3 部分柱塞质量较差或与缸筒之间的配合不良

整体驱动发电机相关柱塞的质量较差或者系统内部缸筒之间的配合效果不佳，这种情况下，在长时间的工作条件下，缸筒、柱塞、定量盘等零部件之间的磨损进一步恶化，导致其互相匹配性不断下降;磨损过程中产生的金属碎屑将堵塞相关的间隙和油孔，随着堵塞进一步严重，最终将彻底损坏柱塞，并对周围零部件造成损坏引起组件卡死，柱塞靴头出现脱落。金属碎屑进入滑油系统，这些碎屑在运转过程中对系统的差动装置会造成损坏，导致回油泵出现阻塞，发动机转子出现损坏，引起整体驱动发电机失效。

3.3 对故障进行综合判定

结合以往修理经验，以及故障的具体表现，认定导致整体驱动发电机损坏的原因可能是泵—马达组件的损坏，具体分析如下：

①整体驱动发电机发生故障的过程中，泵—马达组件的损坏比较常见。

②检查发现，泵—马达组件存在严重损坏，虽然检查发现整体驱动发电机内部其他元件也存在不同程度损坏，但是没有证据表明泵—马达组件的损坏是因为其他元件产生的碎屑引起，因此基本可以判断，在所有损坏的元器件中，泵—马达组件的损坏最早出现。

③分析GCU和QAR的数据，对故障前后情况进行分析。发现在故障发生的13分钟时间内，整体驱动发电机的故障明显扩大，表现为外部的振动更加剧烈;与此同时，这个时期内整体驱动发电机滑油压力没有出现异常，这个情况说明整体驱动发电机内部的油泵处于正常工作状态;此外，发电机依然能够顺利发电，这说明整体驱动发电机内部的发电机依然能够正常工作;基于此，基本可以断定泵—马达组件最早出现损坏。

3.4 IDG未脱开原因分析

①虽然故障发生以后，整体驱动发电机内部存在发热，但是发热温度并没有达到热熔自动脱开的程度，这一点可以通过检查热熔部位的具体情况进行验证。

②进行人工脱开的时候，整体驱动发电机处于低速保护状态。一般情况下，当发动机转速低于GCU的门限值，就会促使整体驱动发电机处于低速保护状态，这种情况下，GCU会控制相关线路，促使電路难以接通，避免IDG的人工脱开。

4  总结

本文简要分析了整体驱动发电机（IDG）发生故障的表现及其内在原因。为了维护IDG处于良好运作状态，需要准确掌握其系统原理，并准确掌握系统构件及其功能，熟知各种故障的表现及其发生原因，在此基础上对故障进行系统性分析，有效掌握其发生原因。

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