电控锁配套电机烧蚀问题的故障树研究

王雷 孙磊

摘  要：电控锁是大型飞机货运系统中的典型限动部件[1]，其安装在侧导轨内，对符合飞机相应接口的集装货盘/货台在货舱及货桥上沿航向进行限动[2]。本研究从故障现象入手制定故障树，根据故障树确定排查方案，逐一分析排除[3]，最终确定了造成驱动组件配套电机烧蚀的主要原因，并通过该案例分析，以期为相关故障排除提供参考。

关键词：电控锁;故障树;烧蚀

中图分类号：V243    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2020）11-0000-00

1 产品结构及故障概述

电控锁由电控锁驱动组件、驱动端组件、联动机构、锁机构组件（2件）等组成，如图1所示。飞机在地面进行货盘装载时，发现前8段侧导轨配套的电控锁通电不动作，经查发现8件电控锁驱动组件配套电机均有不同程度的烧蚀变黑现象。第9段、斜台段侧导轨配套的电控锁通电正常工作，电控锁驱动组件无发黑现象。

2 故障树分析

2.1 产品故障树

以“8件电控锁驱动组件配套电机烧蚀发黑”为顶事件进行故障树分析。产品故障树见图1所示。

2.2 排查方案

根据故障树分析结果，需对故障系统逐项进行排查，分析排查过程如下。

2.2.1 电控组件排查

对8件电控锁驱动组件故障件进行拆解，电控组件外观均完好。对电控组件接入直流电，并通过电控锁上锁/解锁控制开关检查继电器触点，测试结果表明8件电控锁组件配套的16件继电器常开、常闭触点均能够正常切换，无粘连现象及工艺缺陷问题，故障件拆解如图2所示，由此可以排除继电器常闭触点粘连引起烧蚀的可能。

2.2.2 电机排查

（1）8件电机线圈绝缘损伤。将2件电控锁驱动组件故障件的配套电机承制单位进行电机排查。经拆解检查，2臺故障电机线圈整体烧毁严重，线圈、电机壳体均已变色，轴承内部润滑脂有不同程度发黄、变黑现象，符合电机长期发热致使烧毁的故障现象。由于故障件烧毁严重，无法确认绝缘线圈是否有损伤，但电机绝缘线圈损伤会导致线圈与地短路而出现较大电流，电控组件中的熔断体会立即切断回路，致使电机短路处局部烧毁。该现象与故障电机长期热量累计导致烧毁的现象不符，因此可以排除电机绝缘线圈损伤引起烧蚀的可能。（2）8件电机制动器解锁故障。电机制动器的作用是在电机通电后，制动器静铁心产生电磁吸力吸附摩擦片，使之与电机转轴上的摩擦盘分离，电机转子开始工作;断电后，电磁吸力消失，摩擦片通过摩擦产生力矩将电机制动，保证电控锁驱动组件位置锁定。如电机通电后，制动器出现解锁故障，摩擦片与电机转轴摩擦盘未分离，会导致电机通电堵转，电机正常通电工作时间≯3s，短时间通电堵转不会导致电机发热烧毁。根据西微所验证试验结果，电机通电堵转直至烧毁时间可长达44min，由此可知正常供电条件下，电机制动器解锁故障不会引起电机发热烧毁。

2.2.3 电控锁驱动组件排查

对机上电连接器插头进行通电检查，发现三相正常，无缺相问题。进行电控锁驱动组件配套插座外观检查和通电检查，8件电连接器插座均无缺相问题。

2.2.4 外部线路排查

（1）供电线路、电源缺相。针对供电线路、电源缺相问题开展了试验验证，对电机分别进行三相、两相、单相电源空载运行试验，各种情况下电机运行18s均无异常情况。由于电机正常工作时间不大于3s，所以正常情况下，供电线路、电源缺相不会导致电机烧蚀发黑。此外，如供电线路或电源存在缺相问题，8件电控锁驱动组件均不会在缺相的回路出现过流短路问题，即某回路熔断体不会发生熔断。对8件故障件配套的电控组件进行检查，检查结果证明8件故障件熔断体熔断情况各不相同，同样可以说明不存在供电线路、电源缺相问题。（2）电源持续或以较高频率间隔供电。针对本故障点，开展了故障复现试验，对2台电机分别进行了额定供电状态下的长时间通电堵转试验和不同电源频率下的通电堵转试验。试验电机在额定供电状态下持续通电堵转，电机表面温度持续升高，连续供电44min后试验电机烧毁，表面温度达270.7℃，电机表面颜色由黑色变为暗红色，故障现象与故障电机一致。试验电机在额定供电状态下，逐渐降低电源频率，并记录各频率下电机的实测电流与发热情况，具体详见表1。

试验件在不同频率电源下连续通电工作10s后，电机外表面均有不同程度的温度升高现象，但均未出现烧毁问题，且试验件外观无异常。电源频率下降至50Hz时，电流最大，供电条件最为严酷，在该电源频率下对试验件持续供电，2min后电机烧毁，表面温度达209.5℃，但电机壳体颜色无明显变化。

根据上述验证试验结果，本次烧毁的8件电控锁驱动组件与短时间电机烧毁故障现象不符，与电机长时间通电堵转发热烧毁故障现象更为接近。电源关闭后，电压未下降至继电器释放电压以下，并持续供电。为了解继电器的实测动作电压和释放电压，对8件故障件配套的所有继电器进行了检测，检测结果如表2所示，其中K1继电器控制电控锁驱动组件缩回，K2继电器控制电控锁驱动组件伸出。

根据实测结果，本批故障件配套继电器动作电压在12.7～15.4V之间，释放电压在3.2～5.7V之间，即直流电源对产品提供>15.4V电压时继电器将开始工作为电机接入115V交流电;当切断直流电源后，如电压未降低至5.7V以下时，继电器将继续工作，上述情况发生会导致电机持续工作发热。

3 影响分析

3.1 对系统中其它电控锁的影响分析

根据产品机上电气交联关系来看，11套电控锁驱动组件控制信号均为独立提供，各组件在电源线上为并联关系，当电源在其中一套产品发生该故障导致线路断路后，对其他并联回路上的产品无影响，因此机上其他电控锁驱动组件不会因此故障而受到影响。

3.2 对产品功能的影响

根据产品的使用工况，本次故障如发生在执行卸货任务时，会导致电控锁通电无法解锁，不能在牵引卸货前解除电控锁对货物的限动，将不能执行后续的牵引卸货操作，卸货货物不能出舱，最终将致使卸货任务无法完成;如发生在地面装载时，会导致电控锁通电无法上锁，无法对对应的货物进行正负航向限动，则该故障电控锁区域无法装货，将降低飞机的装货量;如发生在地面卸载时，会导致电控锁通电无法解锁，但可通过花费较长的时间（10min以内），采用手动解锁解除电控锁对货物的限动，完成卸载任务。

4 结语

根据故障件拆解分析情况与试验验证结果，可以排除电控锁驱动组件工艺缺陷、继电器触点粘连、电连接器缺相、供电线路和电源缺相、电机绝缘损伤等故障原因;经试验验证故障件烧蚀情况与短时间内烧毁故障现象不符，与长时间通电发热烧毁故障现象一致，最终确定故障产生原因为机上长时异常通电导致的产品电机烧毁。

参考文献

[1] 贾涛，南盟，朱鹏飞，等.民用运输机集装货物装载技术综述[J].航空科学技术，2018（5）：1-7.

[2] 王哲，李宁.飞机货运系统及设备的设计和试验要求研究[J].航空标准化与质量，2017（1）19-23.

[3] 夏天.A330飞机货舱装载系统常见故障浅析[J].军民两用技术及产品，2016（8）：31-32.

收稿日期：2020-10-09

作者简介：王雷（1984—），男，河南邓州人，硕士研究生，工程师，研究方向：航空产品可靠性分析和故障诊断。