宋曉婷，白鵬飛，谷宗輝，蒲鴻瑞，沈鵬飛

（天津杰普遜國(guó)際飛行學(xué)院有限公司飛行模擬中心，遼寧朝陽(yáng) 122400）

0 引言

全動(dòng)模擬機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)能夠模擬起飛、著陸、爬升、轉(zhuǎn)彎的加速度以及飛行中顛簸等多種感覺(jué)。目前，電動(dòng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)正開(kāi)始逐漸替代傳統(tǒng)液壓運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，具有噪聲低、設(shè)備少、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。在電動(dòng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中，RTH（Return To Home，返回原地）系統(tǒng)功能至關(guān)重要，它可以在斷電或者模擬機(jī)發(fā)生Ⅱ類(lèi)故障狀態(tài)下克服作動(dòng)筒執(zhí)行器負(fù)載張力影響，依然使運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)緩慢回落至原位，保障模擬機(jī)上操作人員安全撤離。

1 系統(tǒng)工作原理

1.1 系統(tǒng)組成

RTH系統(tǒng)組成如圖1所示。通過(guò)PLC控制各個(gè)接觸器通斷，實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊聯(lián)合工作，為運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)提供安全保障[1]。

（1）直流配電模塊。為RTH放大器提供48 V直流電源和24 V直流控制電壓。

（2）RTH電池充電器。確保在MCC （Motion Control Cabinet，電機(jī)控制中心）機(jī)柜通電狀態(tài)下持續(xù)為RTH電池組充電，保持RTH電壓達(dá)到48 V以上。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)負(fù)載電阻監(jiān)控充電器無(wú)輸出或者輸出電壓不正常時(shí)，報(bào)出Ⅱ類(lèi)故障。

（3）RTH電池組。由4只12 V、55 A·h鉛酸蓄電池串聯(lián)而成，輸出為48 V。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生Ⅱ類(lèi)故障時(shí)，向RTH放大器提供電源。

圖1 系統(tǒng)組成模塊

（4）負(fù)載電阻。每次啟動(dòng)Moog模擬軟件時(shí)，在運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)加載之前會(huì)對(duì)電池進(jìn)行電壓測(cè)試。在測(cè)試過(guò)程中，負(fù)載電阻接入電路中，由PLC監(jiān)控電池電壓水平，如果電壓降至編程設(shè)定的閾值以下時(shí)，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)將出現(xiàn)Ⅱ類(lèi)故障并報(bào)警，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)無(wú)法啟動(dòng)。

（5）制動(dòng)電阻。共12只，均為可調(diào)電阻，每只阻值設(shè)置為3.5 Ω。按照工作時(shí)序可以分為一階段制動(dòng)電阻（6只）和二階段制動(dòng)電阻（6只）。一階段制動(dòng)電阻由PLC通過(guò)接觸器6K7、6K8、6K9控制，每個(gè)接觸器同時(shí)控制2只，發(fā)生Ⅱ類(lèi)故障時(shí)立即接入電路。二階段制動(dòng)電阻由PLC通過(guò)RTH晶體管控制，在一階段制動(dòng)電阻工作后經(jīng)過(guò)短暫延遲接入電路。2種制動(dòng)電阻同時(shí)工作時(shí)形成并聯(lián)連接，限制作動(dòng)筒執(zhí)行器運(yùn)行速度，使其平穩(wěn)緩慢回至原位。

（6）RTH放大器。是RTH系統(tǒng)核心部件，發(fā)生Ⅱ類(lèi)故障時(shí)，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)將主電切斷，由48 V RTH電池組為RTH放大器供電，通過(guò)控制放大器內(nèi)6個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)工作序列，提供具有特定電壓和頻率的三相交流電壓，驅(qū)動(dòng)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。單個(gè)RTH端子功能如圖2所示。RTH放大器J1引腳和TB1引腳功能見(jiàn)表1和表2。

（7）作動(dòng)筒執(zhí)行器。6只作動(dòng)筒驅(qū)動(dòng)器在各自?xún)?nèi)部直流伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制下，協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)提供6自由度運(yùn)動(dòng)。每只作動(dòng)筒執(zhí)行器內(nèi)部設(shè)置有霍爾傳感器、編碼器和復(fù)位開(kāi)關(guān)，便于向系統(tǒng)反饋位置信號(hào)。

1.2 工作原理

圖2 RTH 端子功能

表1 RTH放大器J1引腳功能

表2 RTH放大器TB1引腳功能

當(dāng)發(fā)生Ⅱ類(lèi)故障時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)PLC控制使主電源斷開(kāi)、接觸器62K1和63K1閉合，48 V RTH電池組與RTH放大器之間的連接被建立。同時(shí)通過(guò)控制接觸器6K7、6K8、6K9，接通第一階段制動(dòng)電阻。RTH放大器接到DYN BRAKE信號(hào)后，接通二階段制動(dòng)電阻。PLC向RTH放大器發(fā)送使能信號(hào)，通過(guò)控制RTH放大器內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電路IGBT開(kāi)關(guān)次序，為電機(jī)提供三相交流驅(qū)動(dòng)電壓，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并克服作動(dòng)筒執(zhí)行器張力負(fù)載。一、二階段制動(dòng)電阻同時(shí)接入電路，將作動(dòng)筒執(zhí)行器緩慢收至原位。

2 典型故障診斷和排除方法

故障1：運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)報(bào)出RTH電池組電壓低，造成運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)無(wú)法正常啟動(dòng)。

（1）可能的原因分析。①此前存在其他Ⅱ級(jí)故障，RTH系統(tǒng)在投入使用過(guò)程中電池組耗電較多，導(dǎo)致電池電壓過(guò)低；②一只或多只電池出現(xiàn)永久性容量損失，導(dǎo)致電壓不足；③負(fù)載電阻阻值有所改變；④接線問(wèn)題。

（2）故障排除流程。①檢查RTH電池充電器5C1和5C2狀態(tài)燈是否為橘黃色常亮，若是則表明其正在為蓄電池充電。此時(shí)需等待，直至充電完成且5C1和5C2狀態(tài)燈變?yōu)榫G色常亮為止，此后可以重新加載運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)；②如果仍然不能啟動(dòng)，需進(jìn)一步檢查每一只電池電壓是否能夠達(dá)到12 V，某一只或者某幾只達(dá)不到，表明電池容量有所損失，需更換電池。如果故障仍未排除，需進(jìn)一步檢查負(fù)載電阻阻值是否正常；③確認(rèn)負(fù)載電阻7R1阻值是否能夠達(dá)到3.80 Ω±10%，若未達(dá)到，需更換7R1。否則進(jìn)一步檢查分壓電阻7R4和7R5；④確認(rèn)7R4阻值能否達(dá)到9.53 kΩ±10%，7R5阻值是否能夠達(dá)到10 kΩ±10%，如達(dá)不到需更換7R4或/和7R5，否則需要全面檢查電路接線是否連接完好，直至故障排除。

故障2：系統(tǒng)報(bào)出充電器輸出丟失，造成運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)無(wú)法啟動(dòng)。

（1）可能的原因分析。①內(nèi)部熔斷器斷開(kāi)；②充電器開(kāi)關(guān)在關(guān)斷位置；③充電器輸入電壓出現(xiàn)問(wèn)題；④接線問(wèn)題；⑤充電器故障。

（2）故障排除流程。①確認(rèn)熔斷器5F2是否完好，若損壞需更換熔斷器；②如果故障未解決，需檢查充電器開(kāi)關(guān)是否在“ON”位置，如果沒(méi)有需手動(dòng)將其打開(kāi)并確認(rèn)故障是否排除；③檢查“240 V”輸入電壓連接器與充電器是否正常連接，如出現(xiàn)松動(dòng)需重新緊固連接，否則需要檢查各處接線是否完好；④檢查充電器輸出至PLC輸入模塊之間連接是否完好，如出現(xiàn)斷點(diǎn)需進(jìn)行修復(fù)，否則需檢查是否為充電器本身?yè)p壞；⑤更換故障充電器，確認(rèn)各處連接良好，直至故障排除。

故障3：系統(tǒng)報(bào)出RTH放大器故障，造成運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)無(wú)法啟動(dòng)。

（1）可能的原因分析。①RTH連接器J1（圖2）沒(méi)有正常連接；②24 V直流控制信號(hào)沒(méi)有正常接入；③接線問(wèn)題；④RTH放大器自身故障。

（2）故障排除流程。①確認(rèn)連接器J1和相關(guān)接線完好連接，如出現(xiàn)松動(dòng)需重新連接J1和相關(guān)接線；②檢查連接器J1端子1和端子2之間電壓是否為24 V，如果不是，需檢查直流供電模塊與RTH放大器連接器J1之間連接是否完好，如果出現(xiàn)斷點(diǎn)，需重新連接固定；③檢查直流供電模塊與RTH放大器J1端子3與4之間連接是否完好，如果出現(xiàn)斷點(diǎn)，需重新連接固定，如故障仍未解決，需要更換RTH放大器；④更換RTH放大器并檢查相關(guān)連接，直至故障解決。

在運(yùn)行過(guò)程中，若因RTH系統(tǒng)故障導(dǎo)致某個(gè)或多個(gè)作動(dòng)筒執(zhí)行器無(wú)法返回原位時(shí)，維護(hù)人員需要按照廠家手冊(cè)要求，對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行整體斷電，并指揮人員利用模擬機(jī)緊急逃生裝備，安全返回地面。