某型飞机防滑刹车控制盒故障分析

■ 梁二明 韦松 杨萍/国营四达机械制造公司

1 故障描述

某型飞机在外场进行地面试车，当发动机逐渐推至最大时，受发动机工作频率影响，机轮产生泄压，飞机静刹车瞬间产生掉电压现象，静刹功能失效，导致飞机向前滑行了一段距离，未造成严重损失。

2 防滑刹车控制盒的组成及工作原理

2.1 防滑刹车控制盒组成

防滑刹车控制盒是电子防滑刹车系统的中枢，主要由盒体、盒盖、主控板、内部检测板盒、电源检测板组成。其中，4 块主控板分别控制每一个机轮的刹车压力。盒体上的两个航空插座分别为检测插座和工作插座，检测插座用于控制盒与外部检测仪连接，进行故障和试验曲线记录；工作插座用于连接电源、输入信号和输出控制信号。

2.2 工作原理

防滑刹车控制盒的调节过程采用PID 控制，是现代控制过程中常用的控制方法。防滑刹车控制盒包括机轮速度级、比较级、驱动级和控制级。其中，控制级又可分为偏压级、微分级、瞬时级3 种最普遍的控制方法[1，2]。将速度信号与基准速度进行比较，形成误差信号，也被称为机轮的滑动信号。偏压级可以在较长时间内使刹车压力非常接近但是又小于临界刹车压力，只是在极短的时间内出现刹车压力大于临界值时会导致机轮打滑。因此，偏压级可提高控制刹车压力的准确度。瞬时级也称为比例调节，是在误差信号幅值较大而时间较短时向伺服阀输出一个高速增益信号，快速调整机轮的刹车压力。微分级的作用是对误差信号变化率进行放大，输出一个快速超前信号，对机轮速度进行有效控制，该过程也称作微分调节[3-5]。三种调节方式构成了现代控制理论中的PID 控制。

防滑刹车控制盒控制原理图如图1所示。机轮速度信号经过方波形成器后将近似正弦波变成同频率的方波，减少干扰造成的影响。机轮速度级将该方波信号变成与机轮速度信号的频率成正比的直流电压信号。基准速度级模拟飞机速度信号，该信号和机轮速度级信号同时输入速度误差放大器。速度误差放大器对这两个信号的差值进行放大，输入瞬时级、微分级和偏压级进行处理。输出信号经综合放大器进行功率放大，推动伺服阀工作，达到调节刹车压力的作用。

图1 防滑刹车控制盒控制原理图

3 故障定位

3.1 故障检查情况

利用专用设备对防滑刹车盒进行通电检查，常温状态下向4 块主控板输入由560Hz 缓慢降低的交流信号。当交流信号频率降低到233Hz 以下时，静刹保护正常工作，静刹灯亮。在高温（70±5）℃和低温（-55±5）℃条件下，向刹车控制盒输入由560Hz 缓慢降低的交流信号。当频率降到233Hz 以下时，静刹保护异常，静刹灯无法正常点亮。

3.2 分解检查

由于防滑刹车盒常温下工作正常，高低温状态下工作异常，因此对刹车盒进行分解检查（见图2），检查外部电缆与插座之间接触良好，未发现松动现象。打开防滑刹车盒检查内部接线，插座与电路板之间连线牢固，无松动现象。对电路板外观进行检查，电路板表面未出现异常。由于电子元器件对温度比较敏感，在高温和低温状态下元器件随时都有可能出现损坏，因此使用万用表对主控板、检测板和电源板上的元器件进行测量，元器件的电气属性正常。

图2 防滑刹车控制盒

4 故障分析及应对措施

对防滑刹车控制盒进行外观检查及元器件检查，未发现异常，因此判定电路本身存在问题。通过对防滑刹车控制盒故障现象以及原理进行分析，判断该故障出现在内部检测板上，因此对该电路板的电路进行分析。静刹保护电路如图3 所示。

图3 静刹保护电路原理图

1）静刹保护电路是具有施密特特性的电压比较器，测量发现电路的迟滞回线电压低于规定值。迟滞回线电压是影响电路稳定的滞回特性两翻转点电压差（R40 两翻转点电压），迟滞回线电压过低，将导致防滑控制盒抗干扰能力减弱。当飞机发动机推至最大时，受发动机工作频率干扰，静刹车会出现瞬间掉电压现象，导致防滑刹车控制盒出现静刹保护异常。

因此，调节R41 的阻值可实现对迟滞回线电压的调节，增强防滑刹车控制盒的抗干扰能力，防止静刹车出现瞬间掉电压现象，从而实现静刹保护。

2）在高低温状态下，由于电路中存在热敏电阻，对温度的变化比较敏感。同时其他电子元器件受温度影响也会产生变化，导致电路中阻值变化，引起电路中不同点的电位产生变化。由于静刹保护电路是反相端输入且具有滞回特性的电压比较器，当U1＞U2时，输出Uo为高电平。当迟滞回线电压大于1.5V，高低温状态下静刹保护仍然存在故障，可适当降低电阻R40 的值，使反相端电压U1大于正相输入端电压U2，从而使飞机在不同环境下实现静刹保护。

3）导致静刹保护的原因也可能是二极管压降过高，使反相输入电压U1小于正相输入电压U2。此时，电路输出低电平，高低温状态下静刹保护失效。

当单个通道的静刹保护出现故障 时， 可 调 节 二 极 管D31、D32、D33、D34 压 降， 确 保 运 算 放 大器的输入电压大于参考电压，比较器输出高电平，从而使对应通道在规定的频率范围内实现静刹保护。

5 总结

通过对防滑刹车控制盒的工作原理进行介绍，分析故障产生的机理，并对静刹保护电路进行分析，找出了故障产生的原因。针对此类防滑刹车控制盒故障现象提出检查措施，完善防滑刹车控制盒修理工艺；对待修产品进行检查时，利用万用表检查静刹保护电路迟滞回线电压是否在规定范围内，同时对运算放大器正相输入端和负相输入端电压值进行测量；检查测量4 个通道的二极管压降是否偏高。通过以上调整措施，可以提高防滑刹车控制盒的抗干扰能力，实现任何环境温度下的静刹保护功能。