摘要：波音787飛機(jī)高壓直流電源（HVDC）分配系統(tǒng)中公共馬達(dá)控制器（CMSC）故障多發(fā)，常引起上游自耦變壓整流器（ATRU）自動(dòng)跳開(kāi)，同時(shí)伴隨多條狀態(tài)信息出現(xiàn)，影響飛機(jī)放行。本文就最常見(jiàn)的由CMSC導(dǎo)致的高壓直流匯流條掉電情況進(jìn)行分析，詳細(xì)介紹了故障源判斷方法，并給出了相應(yīng)的解決方案。此外還對(duì)該故障的航線保留處理最佳實(shí)踐進(jìn)行了探討，以縮短因故障保留造成的航班延誤時(shí)間。

關(guān)鍵詞：高壓直流電源；公共馬達(dá)控制器；自耦變壓整流器

Keywords：high voltage DC；common motor start controllers；autotransformer rectifier

0 引言

波音787飛機(jī)是波音公司當(dāng)今最先進(jìn)的機(jī)型，被稱作夢(mèng)想飛機(jī)，除了采用大量復(fù)合材料外，787飛機(jī)的空調(diào)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和電器系統(tǒng)與傳統(tǒng)機(jī)型有很大不同，其中一個(gè)重要改變就是電器設(shè)備在更多系統(tǒng)的應(yīng)用，傳統(tǒng)機(jī)型中諸如發(fā)動(dòng)機(jī)引氣源、空調(diào)、液壓剎車等均由電氣設(shè)備來(lái)代替。因此，對(duì)于787飛機(jī)來(lái)說(shuō)，24章電源系統(tǒng)的維護(hù)受到格外關(guān)注，地面維護(hù)人員的技術(shù)理念也應(yīng)適應(yīng)此變化。

1 系統(tǒng)介紹

787飛機(jī)有一個(gè)專用的高壓直流電源分配系統(tǒng)（HVDC），安裝在后電子設(shè)備（EE）艙電源面板內(nèi)部。HVDC給馬達(dá)控制器（MC）供電，電源來(lái)自主235V交流AC分配系統(tǒng)、APU電瓶、后外地面電源插座等高壓供電設(shè)備，由電源冷卻系統(tǒng)（PECS）冷卻。

圖1所示為HVDC系統(tǒng)電路示意圖，4個(gè)自耦變壓整流器（ATRU）左一（L1）、左二（L2）、右一（R1）、右二（R2）分別連接4個(gè)高壓直流匯流條，ATRU將HVDC總線的三相、變頻235V交流電轉(zhuǎn)換為±270V直流電，為下游部件供電。每個(gè)高壓直流匯流條下游有3個(gè)MC，典型的如L1的連接有左一電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)泵公共馬達(dá)控制器（L1 EMP CMSC）、左一客艙空氣壓縮機(jī)公共馬達(dá)控制器（L1 CAC CMSC）和沖壓風(fēng)扇馬達(dá)控制器（RFMC）。

每個(gè)CMSC的功能并不一定單一，在特定的工作條件下可執(zhí)行相關(guān)的特定功能，CMSC通常將±270V直流電壓用于連接馬達(dá)的運(yùn)行。CMSC馬達(dá)的輸出和頻率控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，得到選擇的相關(guān)功能系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)。例如，圖1中L1 CAC CMSC提供4路電源，分別是左一客艙空氣壓縮機(jī)（CAC L1）、左一發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)電源（ENG STRT POWER L1）、左側(cè)APU起動(dòng)電源（APU STRT POWER L）以及左側(cè)沖壓風(fēng)扇（RAM FAN L）。

HDVC的主要部件安裝在P700/ E5 RACK設(shè)備架和P800/E6 RACK設(shè)備架上。E5和E6設(shè)備架分別包含4個(gè)CMSC。CMSC在設(shè)備架上的安裝位置決定了CMSC的名稱和具有的功能（CMSC的件號(hào)如果一致，就可以互換）。

2 典型故障現(xiàn)象

某航空公司一架787-9飛機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后出現(xiàn)右液壓需求泵故障（HYD PUMP DEM R）信息，該信息為NO GO信息（不可放行），飛機(jī)滑回。圖2、圖3、圖4分別反映了當(dāng)時(shí)駕駛艙的故障現(xiàn)象。

圖2的“狀態(tài)頁(yè)面”顯示有多個(gè)CMSC的功能狀態(tài)信息。根據(jù)圖5所示，L2 ATRU下游三個(gè)MC的相應(yīng)狀態(tài)信息都在駕駛艙的狀態(tài)頁(yè)面上跳出，表明左二客艙空氣壓縮機(jī)公共馬達(dá)控制器（L2 CAC CMSC）、超控拋油泵馬達(dá)控制器（OJMC）、左二液壓泵公共馬達(dá)控制器（L2 EMP CMSC）三個(gè)部件都不工作。從圖3的“電源維護(hù)頁(yè)面”中得知，L2 CAC CMSC、L2 EMP CMSC輸出功率為0，并且左二270V高壓直流匯流條（270 DC BUS）不工作（OFF）。最后，通過(guò)圖4的“電源系統(tǒng)顯示控制頁(yè)面（ESIC）”確認(rèn)，是左二自耦變壓整流器接觸器（L2 ATRUC）斷開(kāi)造成的這種現(xiàn)象。

3 故障原因分析

結(jié)合故障信息顯示和對(duì)HVDC系統(tǒng)功能的分析，對(duì)故障的可能原因進(jìn)行初步判斷。

1）如圖5所示，在發(fā)電機(jī)控制組件（GCU）、ATRU、CMSC之間有一條相互串聯(lián)的地線，如果接地功能因故障斷開(kāi)，GCU就會(huì)斷開(kāi)自耦變壓整流器接觸器（ATRUC），無(wú)法向ATRU供電。

2）在上述故障模式下，如果一個(gè)CMSC內(nèi)部發(fā)生故障，可能觸發(fā)地線故障，將導(dǎo)致上游的高壓直流匯流條電壓不穩(wěn)，從而跳開(kāi)對(duì)應(yīng)的L2 ATRUC，使相應(yīng)的高壓直流匯流條斷電。L2 ATRU斷電將引起下游包括CMSC和OJMC在內(nèi)的所有部件不工作，最終觸發(fā)多個(gè)部件的故障狀態(tài)信息和提示信息。這就是解釋了單個(gè)CMSC故障也會(huì)引起多個(gè)原本正常的MC功能失效的原因。接下來(lái)，需要從L2 ATRU下游三個(gè)斷電的MC尤其是CMSC中逐一判斷是哪個(gè)部件的故障觸發(fā)了地線斷路，從而導(dǎo)致上游ATRUC的斷電。

4 故障源的判斷與排除

首先恢復(fù)L2 ATRUC跳開(kāi)關(guān)，進(jìn)行相關(guān)CMSC系統(tǒng)測(cè)試。

由于初步判斷L2 CAC CMSC疑似故障，因此，交換安裝L2 CAC CMSC（疑似故障）和L1 EMP CMSC（完好件）。發(fā)現(xiàn)故障轉(zhuǎn)移，如圖6、圖7所示。系統(tǒng)顯示L1 EMP CMSC故障，串件前原本閉合狀態(tài)的L1 ATRU受故障CMSC影響而斷開(kāi)，由此確定L2 CAC CMSC為故障件。復(fù)位后拆下并更換故障件L2 CAC CMSC，執(zhí)行測(cè)試，故障消失。

5 HVDC系統(tǒng)掉電排故總結(jié)

5.1 XX HVDC BUS匯流條間歇性故障

進(jìn)入ESIC頁(yè)面，循環(huán)復(fù)位XX ATRUC接觸器的跳開(kāi)關(guān)。

ATRUC-L1：CK2435501 ATRUCL2：CK2435502；

ATRUC-R1：CK2435503 ATRUCR2：CK2435504；

如果故障信息消失，應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間通電觀察。

5.2 MC組件失效故障

1）斷開(kāi)/重置跳開(kāi)關(guān)法：分別斷開(kāi)XX ATRUC下游2～3個(gè)組件的跳開(kāi)關(guān)（每次斷開(kāi)一個(gè)組件的跳開(kāi)關(guān)，然后重置一次ATRUC接觸器），當(dāng)斷開(kāi)某一組件的跳開(kāi)關(guān)后ATRUC接觸器跳開(kāi)關(guān)可以閉合，即證明該組件故障。

2）對(duì)串CMSC/RFMC隔離法：采用上述案例的排故方法，循環(huán)復(fù)位XX ATRUC接觸器的跳開(kāi)關(guān)，如果故障信息未消除，則無(wú)法判斷故障CMSC/ RFMC，需根據(jù)狀態(tài)信息初步判斷出最有可能發(fā)生故障的CMSC/RFMC，然后對(duì)串CMSC/RFMC進(jìn)行判斷。左右對(duì)串P700板和P800板上相應(yīng)的部件，如果故障隨部件轉(zhuǎn)移，則說(shuō)明被串的CMSC/ RFMC為故障件，可采取更換故障件或進(jìn)行保留的措施。

5.3 RFMC短路或斷路故障

與CMSC故障的判斷一樣，RFMC短路或斷路故障可先根據(jù)維護(hù)信息的觸發(fā)時(shí)間來(lái)判斷具體是哪個(gè)部件發(fā)生了故障。RFMC的短路或斷路會(huì)產(chǎn)生多種故障模式，當(dāng)維護(hù)信息無(wú)法判斷時(shí)，可以優(yōu)先考慮更換RFMC。

6 快速處理外站故障保留放行的探討

外站飛機(jī)維護(hù)人員應(yīng)具備清晰的排故思路及時(shí)間意識(shí)。尤其在判斷故障源時(shí)，應(yīng)通過(guò)總結(jié)上述方法快速判斷出故障源，再對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的工作條件及航站維修能力進(jìn)行整體評(píng)估，以做出最有利于航班運(yùn)行與兼顧飛行安全的決定。必須了解最低設(shè)備清單（MEL）對(duì)各CMSC的放行條件。根據(jù)MEL的要求，L2/R2 EMP CMSC不允許失效保留放行；L1/ R1 EMP CMSC和L/R RFMC只可以安裝失效放行工具保留放行（M項(xiàng)）；4個(gè)CAC CMSC均可被“失效”，僅需斷開(kāi)跳開(kāi)關(guān)或在極低可能性出現(xiàn)部件短路情況下，安裝失效放行工具放行（M項(xiàng)）。根據(jù)重要程度和M項(xiàng)工作量，建議優(yōu)先選擇4個(gè)CAC CMSC作為備用串件源。

當(dāng)飛機(jī)在外站短停時(shí)遇到L2/R2 EMP CMSC故障信息（不能放行），在隔離出故障組件后可能因?yàn)楹讲膫浼倘焙蜁r(shí)間緊迫，為了最大限度地避免航班延誤，可以采取互串CMSC的方法解決。將故障CMSC串至其他允許失效放行并且M項(xiàng)工作量最少的位置，如串至4個(gè)CAC CMSC設(shè)備架上，待執(zhí)行航班后回基地徹底排除，確保L2/R2 EMP CMSC在正常工作的前提下，失效的CAC CMSC空調(diào)在“降級(jí)”工作條件下仍可保證飛機(jī)正常運(yùn)行的用電需求。

7 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)波音787飛機(jī)日常維護(hù)過(guò)程中高壓直流匯流條多次掉電故障進(jìn)行了分析，從系統(tǒng)功能上分析了故障成因；從平時(shí)的維護(hù)實(shí)踐方面探討了判斷故障源的工作方法；從飛機(jī)維護(hù)操作上給出一些快速故障保留放行的技術(shù)建議。希望能為從事787飛機(jī)維護(hù)的同仁提供有價(jià)值的參考。

波音公司發(fā)布了升級(jí)到BP4.0的CMSC軟件，該升級(jí)增強(qiáng)了CMSC的自判斷邏輯，解決了因某個(gè)CMSC故障而頻繁斷開(kāi)ATRUC的問(wèn)題，HVDC系統(tǒng)的可靠性得到了較大提升，提高了飛機(jī)的運(yùn)行可靠性。

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作者簡(jiǎn)介

梅伯浩，技術(shù)員，現(xiàn)從事波音787飛機(jī)的航線維修工作。