某型直升机空中单发断电故障分析

■ 王志杰 王炳辉 朱赛赛/江苏润扬通用航空有限公司 93066部队

0 引言

随着现代航空装备技术的快速发展，航空器上电气设备越来越多，集成化程度越来越高，对电源系统的依赖度也在不断增大。直升机因具有对空域、场地要求低的巨大优势，近年来在民用航空领域保有量快速攀升。直升机电源系统一般分为交流电源系统和直流电源系统两类，其中交流电源系统为主要供电系统，由两个独立的子系统组成，正常情况下分别为全机交直流负载供电，当一个子系统出现故障时，另一系统可自动并网转换，继续为全机负载供电。

1 故障现象

某型直升机在飞行过程中，座舱“左发电机故障告警灯”和“汇流条相连告警灯”突然燃亮，机组人员检查左发电机电压、电流均为0，右发电机供电正常，机上设备工作正常，判断左发电机不发电或未能向左汇流条供电，飞机自动切换为右发电机并网供电模式。按压左发电机复位开关，供电未恢复，再次按压复位开关，两告警灯熄灭，但松开复位开关后，两告警灯再次燃亮。

判读该架次飞参数据，出现告警信号前，左右发电机供电正常，左右汇流条电压一直稳定在（28.6±0.05）V；告警信号出现后，左发电机电压、电流均为0，左发电机故障指示信号由“0”变为“1”，右发电机自动并网供电，左右汇流条电压有小幅下降，与空中反映故障现象一致。

2 原因分析

根据飞机故障现象和飞参判读结果，查阅该型直升机维护手册、故障分析手册、电源系统供电原理图和布线图册等维护技术资料，对照分析可能造成左发电机不供电故障的原因有：

1）发电机故障；

2）调节控制保护器故障；

3）发电机激磁控制线路故障；

4）保护线路工作，断开发电机激磁线路；

5）机上输电线路短路或断路故障。

根据故障原因，确定机上排查的重点部位有：发电机及其负极线、转换接触器、滤波器、分流器、调节控制保护器、反流保护器、短路保护插件及延时继电器、二极管插件板、电源控制板以及电源系统线路、交直流负载设备等。

3 故障排查

根据故障现象、可能原因及电源系统工作原理，分别对飞机左右电源系统各机件、线路逐一进行检查比对。

1）发电机及其负极线：晃动检查发电机接线无松动；测量各线圈无短路、断路；检查碳刷高度为21mm（标准值为不低于17mm）；整流子表面光洁，无划伤、烧蚀痕迹；测量发电机与机体绝缘阻值为500MΩ（标准值≥20kΩ）。检查发电机负极线固定牢靠，与机体接触面光滑平整，无氧化烧蚀现象。拆下发电机，检查传动轴及花键套齿，无异常磨损。

2）转换接触器：检查转换接触器插销、接线电缆固定螺帽无松动、打火、锈蚀等异常现象；拆卸转换接触器，测量接触器内部左右线圈电阻值均为580Ω，常闭触点阻值为0.5Ω，常开触点阻值为∞，各项性能参数均符合技术标准。

3）滤波器：检查滤波器电缆插头各插钉无松动、缩针、偏斜现象，测量输入与输出接线柱之间电阻为0.39Ω，接线柱与壳体绝缘性良好。

4）分流器：检查分流器安装固定牢靠，电缆插头各插钉无松动、缩针、扩孔现象，测量输入与输出接线柱之间电阻为0.47Ω，接线柱与壳体绝缘性良好。

5）调节控制保护器：检查左调节控制保护器电缆插头、插钉无松动，电缆上的GPE85线束外绝缘层有部分磨损，内部导线束绝缘良好，对线束磨损处进行重新包扎防护。检查1△接线排上所有与调节控制保护器相连线路，阻值均不大于0.5Ω。检查左右调节控制保护器负载均衡线路绝缘层良好，连线导通性能良好，与壳体绝缘性良好。

6）反流保护器：检查反流保护器安装固定牢靠，各接线固定良好，线路无断丝、磨损。测量S接线柱接地良好；检查内部线圈左右阻值匹配，测量值为430Ω；检查常开触点2-3接线柱阻值为∞，性能参数均符合技术标准。

7）短路保护插件及延时继电器：检查短路保护插件安装牢靠，电路板上连接点无氧化锈蚀，卡槽上金属接触弹片弹力正常；插件板上的电阻、电容、二极管、三极管外观无烧蚀、鼓包。检查延时继电器插针无弯曲变形，测量常闭触点1-3和2-4的阻值均为0.4Ω，内部线圈阻值为380Ω，技术状态正常。

8）二极管插件板：参照短路保护插件检查方法，检查二极管插件板外观正常；测量插件板上二极管压降值均符合规定要求，检查其安装方向和反向截止性能无异常，与右侧二极管插件板相同部位进行对照测量，确定技术状态正常。

9）电源控制板：测量电源控制板后侧双发电机开关控制的四根接线（EE、FF、J、Y）导通性良好，阻值均为0.45Ω；测量复位开关后的KK、G接线接地情况良好，开关功能正常。

10）电源系统线路：对左右电源系统所有接线逐根进行分段排查，发现左发电机正线与机体隔框有摩擦，但内部绝缘层和线芯未露出，重新进行包扎固定，其余线路未发现异常。

11）电源系统负载：利用地面电源车对机载设备进行通电检查正常，用机上蓄电瓶进行通电检查时，右侧蓄电瓶接触器开关打开后，没有出现半边供电现象，与正常现象不符。根据该异常现象，对照供电线路图册，判断左右汇流条之间出现非正常短接。在通电状态下，采取逐个通断机上用电设备断路器的方式，最终发现5α断路器板上的B5断路器接线上57G二极管正负极接反。将该57G二极管恢复正确安装方向后，再次打开右侧蓄电瓶接触器开关，飞机各设备供电正常。

4 试验验证

对照飞机供电系统图册及电源系统工作原理分析，当57G二极管反接并出现左汇流条电压低于右汇流条电压时，会形成自右汇流条向左汇流条的电流通路，当电压差达到一定值时，会使左汇流条形成反流保护。为准确核查故障原因，结合试车模拟验证飞行中57G二极管反接对电源系统的影响，具体试验过程如下：

1）将57G二极管恢复正确安装方向，采取间断接通和断开发电机开关的方式，先后4次检查左发电机断电后飞机均能正常并网供电；

2）将57G二极管反接，当将左发电机电压调低至27.8V时，手动断开左侧发电机，然后按压复位开关，发电机复位不成功，如此时将B5断路器断开，左发电机能正常复位供电；

3）将57G二极管恢复至正确安装方向，按每次0.1V的幅度调低左侧发电机电压至27.2V，并间断接通和断开发电机开关，检查发电机供电工作正常。

根据以上试验过程，可判断57G二极管反接是发电机自动断电保护及复位不成功的主要原因。

5 故障机理分析

经综合排查及试验验证，确认该机空中单发断电故障原因为57G二极管正负极接反，造成右汇流条至左汇流条之间形成反流通道，当短路保护插件探测到逆向电压瞬时超过某一临界值时，RL3线圈工作，断开发电机激磁线路，导致左发电机自动断电。

通过查阅汇流条向起落架控制面板电路图（见图1）可知，PP15连接左发电机汇流条，PP12连接右发电机汇流条，共同为起落架控制和指示控制面板提供双路供电，其中56G、57G二极管用于隔离左、右汇流条电压的相互干扰，确保左右发电机供电独立。当57G二极管正负极反接时，会形成由右汇流条经56G、57G二极管流向左汇流条的逆向电流回路。在飞机长期使用过程中，随着左发电机性能下降及飞行中负载影响，当左发电机电压低于右发电机电压超过56G和57G管压降之和时，电流回路会出现对左汇流条的瞬间反压冲击。当短路保护插件探测到该压降值低于某临界值时，会控制内部RL3继电器动作，断开发电机激磁线路，导致发电机自动断电。

图1 汇流条向起落架控制面板电路图

6 措施建议

1）全面校验机件。为防止因57G二极管反接可能导致的发电机、调节控制保护器、反流保护器等电源系统元器件内部隐性损伤，对该机电源系统相关部附件进行离位校验，确定其性能参数符合规定后再装机使用。

2）建立监控周期。由于电源系统隐性故障的不确定性，对该机重点监控使用一个T检周期。期间每次飞行及地面试车时，重点检查机上电流、电压等相关参数，在发生告警信号跳闪、电压电流指示不正常等现象时，应通过飞参判读、功能检查、性能测试等方法查明原因，确保隐患归零。

3）严格性能监控。加强对该机电源系统及起动装置的检查，飞行中出现发电机自动断电问题时，无论能否手动复位，均应立即返场或就近着陆；其他系统发生供电故障时，也应同步检查飞机电源线路和起动系统工作情况。

4）加强系统整治。结合飞机线路循环整治工作，每季度开展一次电源系统线路专项检查，及时处理导线束磨损、负极线松动等类似故障隐患，不断研究完善电源系统地面通电和检查程序，固化到日常检查及维修工卡中，以提高飞机电源系统检查维护的质量效果。