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塞斯纳172R飞机发电机控制系统故障解析

塞斯纳172R飞机发电机控制系统故障解析

[摘要]Cessna 172R型飞机由美国赛斯纳(Cessna)飞机公司生产的单发活塞飞机,具有结构简单、操纵简单、维护使用方便、飞行成本低等特点。其在我院作为初级教练机用于飞行训练。电源系统作为飞机重要系统,其可靠性受到各飞机维修单位的重视。近年,CESSNA172R飞机的发电机控制系统故障多次发生,文章通过对发电机控制系统故障的深入研究,解决其在维护测试中的问题,对提高电源系统的维护能力有重要作用。

[关键词]发电机控制;过压保护;电压调节

中图分类号:S118 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)26-0184-01

1.一次典型的发电机控制系统故障

一架CESSNA172R在飞行中两部VHF无线电单向失效(只能接收、不能发射)。该机去年初也出现过类似情况,更换了双套VHF收发机,其中一台送修后反馈发射机末级功放烧坏。排故中检查发现2*天线驻波比2.5,更换该天线后恢复飞行。之后飞行中再次烧坏2*VHF发射机。飞行时间一个多小时,回来后机务

发现发电机断路器跳出。地面测量中发现发电机过压(约37.2V),ACU在发电机过压时未有效保护,不能断开发电机输出线路,而在使用地面设备进行过压保护测试时,该飞机ACU功能正常。

2.CESSNA172R电源系统简介

172R飞机的电源是一个28V直流电源系统。一个24V主电瓶,提供飞机起动电源和??急情况的备用电源。安装Garmin1000系统的飞机有第二个电瓶,叫做备用电瓶。电源连接盒安装在防火墙的左前边,其内部集中安装了电源继电器、发电机控制组件(ACU)、电流表传感器、外接插插座、以及附加的保险丝和电路。在飞行期间,发动机驱动的发电机是飞机的常规电源,由ACU进行控制。正常飞行中,电源系统保持对电瓶充电,在应急情况下电瓶向飞机应急汇流条提供电源。

发电机控制组件(ACU),用于电源系统电压的控制和电源系统的保护,内有调压器和反流隔断器,主要用于发电机输出电压调节以及实现反流保护、过压保护等电源系统的保护功能。当系统过压时,发电机控制组件(ACU)会自动断开发电机励磁跳开关ALTFLD,即断开发电机的输出。此时转由机载电瓶为系统负载供电,电流表会有放电指示。一段时间后,

电瓶电压可能会低于正常值(时间长短视负载的大小而定),此时VOLTS警告信号会燃亮。可以通过复位ALTFLD跳开关来尝试恢复发电机供电,如果发电机可以恢复正常供电,则VOLTS警告信号会熄灭,否则不得再使用发电机。

3.发电机控制组件功能检查及故障原因分析

按照CESSNA172R维护手册的要求,每两年需要完成发电机控制组件的功能检查工作,具体检查项目如下:

1)发电机调压-ACU控制发电机励磁电路,向主汇流条提供28.5V左右的电压。

2)低电压警告-ACU监控主汇流条电压,低于24.5±0.35V时提供低电压警告信号

3)过压保护-ACU监控主汇流条电压,当电压高于31.75±0.5V时断开发电机系统的电源(断开ALTFIELD断路器、发电机继电器)

4)反流保护-ACU监控发电机输出电流,反流时断开ALTFIELD断路器

5)过励磁保护-ACU监控发电机励磁电流,当出现过大励磁电流时断开ALTFIELD断路器

本次故障主要是由于ACU组件的过压保护功能失效,而我们在进行地面测试时并未发现其功能失效。

根据Cessna维护手册,172飞机过压保护测试是在ACU电压敏感线上施加测试电压,手册提供了两种方式:

1)使用LAMAR公司的TE04测试设备

2)使用飞机电瓶或地面电源,TE04升压到40V 以上进行测试。使用两节9V干电池在飞机电瓶或地面电源串联两个9V电池进行测试。

目前我们使用了第一种方法进行测试,测试的电气连接如图1所示。

经过地面测量发现,以上两种测试方式,模拟的过压状态都高于40V,而CESSNA172R要求的ACU 过压保护点为31.75±0.5V。所以测试时32.25-40V之间的过压故障无法检测。及当一部ACU发生故障,其过压保护点在32.25-40V之间,维护人员无法使用以上两种检查方法发现故障。而32.25V以上的电压,足以损坏VHF通讯机。2017年4月28日的故障就是由于过压保护电压过高(37.2V)而造成的电子设备损伤。

4.使用稳压电源测试过压保护

由于塞斯纳公司推荐的过压保护测试方法都不能准确地进行过压保护点测试,我们研究使用电压可调的稳压电源来进行过压保护测试。其测试的原理就是

使用稳压电源替代TE04进行电压输出,将稳压电源的电压调节至31.75±0.5V,如果在该范围内ACU过压保护功能正常则能满足电压保护的要求。电气连接如图2所示,测试方法如下:

1)将地面稳压电源输出正线连接到电瓶继电器的橙色敏感线。

2)将三用表监控敏感电压。

3)打开地面稳压电源,将输出电压调节至30V。

4)打开飞机电门调节稳压电源输出电压,确保电压为31.75±0.5V时ALTFELD断路器弹出。

5.结束语

塞斯纳172R的电源系统结构较为简单,维护中经常出现故障简单处理,直接换件的情况。由于发生了故障而没有深究故障发生的机理,很容易出现重复故障。这不仅浪费航材,还会降低飞机可靠性。而厂家指导性的维护依据,并不一定都准确可靠,在维护实践中应当带有怀疑的眼光,寻找更可行的方法。在研究系统的基础上提出维护的改良措施,这不仅能提升飞机的维护品质,对维护人员和维修单位发展也会起到积极的促进作用。