劉耀光中航通飛華北飛機工業(yè)有限公司

某飛機電源系統(tǒng)熔斷器異常熔斷原因分析及改進

劉耀光
中航通飛華北飛機工業(yè)有限公司

飛機電源系統(tǒng)工作情況關(guān)系到整機所有的用電設(shè)備，一旦出現(xiàn)空中斷電，將會帶來安全隱患，不容忽視。實例分析電源系統(tǒng)改進。

飛機電源系統(tǒng)；熔斷器；故障

某運輸機大隊反映，某飛機電源系統(tǒng)中JB-10A熔斷器地面試車發(fā)生2次異常熔斷，一次空中熔斷故障現(xiàn)象，并多次發(fā)生JB-10A熔斷器彎曲現(xiàn)象。經(jīng)研究,掌握故障產(chǎn)生機理,提出解決方案。然后組織方案實施及功能試驗。最終完成所有服役飛機改裝。

一、機理分析

1.某飛機電源系統(tǒng)JB-10A熔斷器工作原理

電源系統(tǒng)原理圖

如圖所示，JB-10A跨接在FKH-5M發(fā)電機控制盒與ZF-3發(fā)電機輸出端之間，額定工作電流為10A，限制發(fā)電機勵磁電流不出現(xiàn)過流現(xiàn)象，以達到保護發(fā)電機勵磁繞組和發(fā)電機控制盒的目的。

2.發(fā)電機勵磁電流的調(diào)節(jié)

當發(fā)電機的負載和轉(zhuǎn)速在有效范圍內(nèi)變化時，F(xiàn)KH-5M發(fā)電機控制盒自動調(diào)整ZF-3發(fā)電機輸出電壓在規(guī)定范圍內(nèi)（28.5V附近），調(diào)節(jié)的方法就是通過改變勵磁繞組的勵磁電流來實現(xiàn)。

3.勵磁電流最大值分析

發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速為3800～6500轉(zhuǎn)/分，由于發(fā)電機與發(fā)動機間減速比為2.52，因此發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速對應(yīng)的發(fā)動機轉(zhuǎn)速為1508～2580轉(zhuǎn)/分。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于1500轉(zhuǎn)/分時，隨著發(fā)電機輸出電壓逐漸降低，由于FKH-5M發(fā)電機控制盒作用不斷加大勵磁電流進行補償，最終將出現(xiàn)極值，F(xiàn)KH-5M發(fā)電機控制盒的調(diào)節(jié)特性及ZF-3型發(fā)電機繞組參數(shù)應(yīng)該是影響勵磁電流極值所對應(yīng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速的主要因素。

二、故障排查的試驗數(shù)據(jù)分析

進行發(fā)動機地面開車，在發(fā)動機不同轉(zhuǎn)速和發(fā)電機不同負載情況下，重點是實測發(fā)動機轉(zhuǎn)速900～1500轉(zhuǎn)/分時勵磁電流的變化情況，得到多組采樣數(shù)據(jù)。

通過對數(shù)據(jù)進行分析，我們可以看到：

n發(fā)動機轉(zhuǎn)速900～1100轉(zhuǎn)/分時，勵磁電流偏大，極值基本在此區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)；

n加飛參、空載時測試結(jié)果最大，超過11A，并可保持15秒左右；不加飛參、空載時最大勵磁電流不超過10.6A。

三、故障產(chǎn)生的原因分析

根據(jù)多次實地調(diào)研和開車試驗數(shù)據(jù)分析，認為主要是以下兩個因素造成的：

n因冬季天氣寒冷或做起落飛行訓(xùn)練時，發(fā)電機建壓后，長時間或頻繁在低轉(zhuǎn)速（900～1100轉(zhuǎn)/分）區(qū)間運行，勵磁電流對JB-10A熔斷器沖擊較大，造成彎曲或熔斷。

n在飛機加裝飛參后增大了發(fā)電機接通時的沖擊勵磁電流，超過12A，超出了原設(shè)計狀態(tài)的承受能力。

四、新方案依據(jù)

1.JB-10A、TB-10D、FKH-5M試驗數(shù)據(jù)分析，確定替換成件

針對故障產(chǎn)生的原因和選擇熔斷器原則，解決方案主要是找出一種熔斷器，其安秒特性曲線應(yīng)表明既能承受低速建壓時的12A勵磁電流沖擊，又能保護ZF-3發(fā)電機及FKH-5M發(fā)電機控制盒在過流時不受到熱損傷，根據(jù)對3015廠調(diào)研及共同實測FKH-5M發(fā)控盒結(jié)果，F(xiàn)KH-5M可短時通過18A電流。

JB-10A和TB-10D主要工作特性對比表如下：

電流型號In 1.25In 1.5In 1.8In 2In實測瞬間熔斷電流區(qū)間TB-10D工作20min不熔斷30mi n內(nèi)熔斷10s內(nèi)熔斷1.7～1.75In JB-10A長期工作長期工作不大于20S 1.15～1.2In

2.TB-10D熔斷器合理性分析

根據(jù)TB-10D熔斷器的技術(shù)性能數(shù)據(jù)和試驗數(shù)據(jù)，TB-10D熔斷器的安秒特性曲線符合要求。TB-10D在通過10A電流時可長期工作，12.5A電流時20分鐘內(nèi)不熔斷，17.2A電流時1秒鐘內(nèi)熔斷，說明其既可以承受12A的過載激磁電流，其17.2A的熔斷電流又小于FHK-5M的熱損傷電流。

五、解決方案及驗證情況

1.解決方案

為解決目前某飛機發(fā)電機系統(tǒng)中JB-10A熔斷器異常熔斷問題，同時也為了增強電源系統(tǒng)容錯能力，經(jīng)過認真分析研究，提出如下解決方案：

方案說明：

（1）為避免因改裝造成操作維護失誤，不改變來的使用和維護習(xí)慣，改裝的TB-10D熔斷器仍加裝在原JB-10A位置。

（2）不改變飛機除JB-10A熔斷器之外的結(jié)構(gòu)和電纜敷設(shè)狀態(tài)。改裝部分的結(jié)構(gòu)形式見圖1。

2.驗證情況

1）.機上改裝和地面開車通電試驗：

改裝完成后，在地面按正常試車曲線進行開車試驗，熔斷器TB-10D未出現(xiàn)變形、熔斷等異常情況；發(fā)電機系統(tǒng)正常建壓，輸出電壓穩(wěn)定。

2）.空中試飛驗證：

經(jīng)過337個飛行小時、66個架次的驗證，供電系統(tǒng)正常，其它電子設(shè)備工作穩(wěn)定。證明方案滿足預(yù)期要求。

3.服役飛機改裝

該方案在所有服役的某飛機上實現(xiàn)改裝，并且通過了長期的飛行驗證，滿足使用要求。

六、結(jié)論

針對故障現(xiàn)象，項目組進行了充分的原理分析，多次到現(xiàn)場進行技術(shù)調(diào)研，反復(fù)進行操作模擬復(fù)現(xiàn)故障，認真對排查試驗數(shù)據(jù)進行分析對比，問題定位準確。確定故障原因后，制訂了改進技術(shù)方案，進行了實驗室試驗、裝機地面試驗、試飛試驗驗證，確定了改裝技術(shù)方案的可行性、可靠性、安全性，驗證試驗表明該技術(shù)方案從根本上排除了故障隱患。