劉暢

摘? 要：電源系統(tǒng)作為最為重要的系統(tǒng)之一，在飛機(jī)正常的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，起著至關(guān)重要的作用。CESSNA525飛機(jī)的電源系統(tǒng)，通過(guò)一些電氣部件，實(shí)現(xiàn)了電能的產(chǎn)生、調(diào)節(jié)、控制和顯示。文章以CESSNA525飛機(jī)電源系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)整個(gè)電源系統(tǒng)的組成、動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及一般故障進(jìn)行分析，以期為行業(yè)維護(hù)人員了解電源系統(tǒng)，有效預(yù)測(cè)故障，高效排除故障提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：電源系統(tǒng)概述;動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析;一般故障分析

中圖分類號(hào)：TL503.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）22-0072-02

Abstract： As one of the most important systems， the electrical power system plays a crucial role in the normal operation of the aircraft. The electrical power system can achieve the power generation， regulation， control and display through some electrical components. In order to provide references for the maintenance crew to understand this system better， effectively predict and eliminate faults， this research takes CESSNA525 aircraft electrical power system as the research object， then analyzes the composition， dynamic response and general faults of the entire electrical power system.

Keywords： overview of electrical power system; dynamic response analysis; general failure analysis

引言

CESSNA525飛機(jī)是美國(guó)塞斯納公司生產(chǎn)的小型通用飛機(jī)，是國(guó)內(nèi)飛行高教機(jī)訓(xùn)練的主力機(jī)型之一。對(duì)于行業(yè)維護(hù)人員而言，該機(jī)型的各個(gè)系統(tǒng)，都具有很高的學(xué)習(xí)、研究?jī)r(jià)值。本文對(duì)CESSNA525飛機(jī)電源系統(tǒng)的組成、工作響應(yīng)、常見(jiàn)故障進(jìn)行理論分析，以期相關(guān)維護(hù)人員能熟悉該系統(tǒng)的理論知識(shí)、維護(hù)特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)故障的診斷、排除提供一定的參考價(jià)值。

1 電源系統(tǒng)的概述

CESSNA525飛機(jī)的電源系統(tǒng)是一個(gè)直流電源系統(tǒng)，主要部件包括1個(gè)鎳鎘電瓶、2臺(tái)起動(dòng)發(fā)電機(jī)、2個(gè)發(fā)電機(jī)控制組件、1個(gè)后部電源盒以及一些控制電門(mén)、顯示裝置等。

CESSNA525飛機(jī)電源系統(tǒng)的控制和保護(hù)，由發(fā)動(dòng)機(jī)控制組件以及一些斷路器、繼電器、限流器來(lái)實(shí)現(xiàn)。保護(hù)裝置的作用是當(dāng)電源系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，切斷發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁和輸出。典型保護(hù)項(xiàng)目有過(guò)壓（OV）、過(guò)流（OC）、反流、過(guò)載等。

2 電源系統(tǒng)的組成

2.1 鎳鎘電瓶

CESSNA525飛機(jī)上裝有一塊24V、28A·h的鎳鎘電瓶。（1）電瓶由20個(gè)單元電池串聯(lián)組成，額定電壓25.2V，額定容量28A·h。（2）鎳鎘電瓶正極為氫氧化鎳，負(fù)極為鎘板，電解液為氫氧化鉀水溶液。充、放電總的化學(xué)反應(yīng)方程式為：

2Ni（OH）3+2KOH+Cd=2Ni（OH）2+2KOH+Cd（OH）2

（其中，從左到右為放電過(guò)程，從右到左為充電過(guò)程）

2.2 起動(dòng)發(fā)電機(jī)

CESSNA525飛機(jī)的直流電，主要由安裝在左、右發(fā)動(dòng)機(jī)上的兩臺(tái)起動(dòng)發(fā)電機(jī)提供。

主要參數(shù)為：額定輸出電壓30V，經(jīng)發(fā)電機(jī)控制組件GCU調(diào)節(jié)后穩(wěn)定在29V，額定電流300A，可承受2min左右超過(guò)50%的過(guò)載。

2.3 發(fā)電機(jī)控制組件GCU

CESSNA525飛機(jī)給每臺(tái)起動(dòng)發(fā)電機(jī)都配置了一部發(fā)電機(jī)控制組件GCU，安裝在尾行李艙內(nèi)。起動(dòng)發(fā)電機(jī)通過(guò)電源分配系統(tǒng)進(jìn)行并聯(lián)供電，通過(guò)GCU實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。

GCU表面有4個(gè)LED燈，用于顯示對(duì)故障信息的判斷：（1）GCU燈亮：GCU內(nèi)部故障;（2）OV燈亮：存在過(guò)壓故障;（3）GF燈亮：存在接地故障;（4）SYS燈亮：檢測(cè)到飛機(jī)某一處線路有故障。

2.4 PCB板和電源接線盒

CESSNA525飛機(jī)采用多個(gè)不同系統(tǒng)的PCB板，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各自系統(tǒng)的邏輯控制。這些PCB板被裝在不同位置的幾個(gè)接線盒內(nèi)。

3 電源系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析

CESSNA525飛機(jī)電源系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)環(huán)節(jié)，包括電瓶接入電網(wǎng)、電瓶開(kāi)關(guān)放置在BATT.位、電瓶起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)為發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)輔助起動(dòng)、空中啟動(dòng)等6個(gè)環(huán)節(jié)。當(dāng)飛機(jī)處于不同環(huán)節(jié)時(shí)，會(huì)發(fā)生不同的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。電源系統(tǒng)電路圖如圖1所示。

3.1 當(dāng)電瓶接入電網(wǎng)時(shí)

（1）電瓶給熱電瓶匯流條供電。（2）熱電瓶匯流條給電瓶繼電器，左、右起動(dòng)匯流條，左、右起動(dòng)PCBK2繼電器供電。

3.2 當(dāng)電瓶開(kāi)關(guān)放置在BATT.位

（1）左、右起動(dòng)PCBPIN16接地，使PCBK2繼電器閉合。（2）熱電瓶匯流條通過(guò)左、右起動(dòng)PCBPIN19分別給左、右

PAL供電。（3）PAL使左、右起動(dòng)PCBPIN17接地，從而使電瓶繼電器吸合。（4）電能從熱電瓶匯流條通過(guò)電瓶繼電器，連接到交輸匯流條。

3.3 機(jī)載電瓶起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)（以右發(fā)為例）

（1）電瓶開(kāi)關(guān)放在BATT位，按下RHSTARTSWITCH，

PCBK1繼電器初始通電，閉合觸點(diǎn)。從而使：a.電能從熱電瓶匯流條經(jīng)過(guò)右起動(dòng)PCBPIN10，傳遞給右GCUPinA，同時(shí)電能還傳遞給燃油PCBPIN7，駕駛艙頂部泛光燈，以及點(diǎn)火PCBPIN5。b.右起動(dòng)PCBPIN21，22之間短接，斷開(kāi)右GCU內(nèi)部的地面故障檢測(cè)電路。（2）電能從右GCUPinA輸入，從

PinJ，L輸出，輸出到右起動(dòng)PCBPIN3，4。（3）接收到來(lái)自PIN3電能的PAL，使PIN6接地，從而使右起動(dòng)繼電器吸合。（4）同時(shí)，右起動(dòng)繼電器電路和右起動(dòng)PCBK1繼電器電路鎖定為ON。

3.4 起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)為發(fā)電機(jī)模式（以右發(fā)為例）

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速到大約40%N2時(shí)：

（1）起動(dòng)結(jié)束：a.速度傳感單極子給右GCU的PinX，Y提供輸入。b.右GCU邏輯中斷PinJ輸出。c.此時(shí)，右起動(dòng)PCBPIN3無(wú)輸入，這導(dǎo)致：右起動(dòng)PCBK1繼電器斷電，觸點(diǎn)分離;右起動(dòng)PCBPIN6口無(wú)地信號(hào)，起動(dòng)繼電器斷開(kāi)。

（2）發(fā)電模式：當(dāng)Gen.Switch放在ON位時(shí)：a.電能提供給右起動(dòng)PCBPIN12。b.右起動(dòng)PCBPIN4，12共同作用，給PIN14提供地信號(hào)，從而使電源繼電器吸合。

（3）右起動(dòng)PCBPIN18的輸入，給PAL提供發(fā)電機(jī)電能。

3.5 發(fā)電機(jī)輔助起動(dòng)（以左發(fā)為例）

（1）飛機(jī)在空中，空地邏輯給左、右起動(dòng)PCBPIN7提供地信號(hào)。（2）右起動(dòng)發(fā)電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，右GCU的PinL的輸出加載到左PCBPIN15。（3）按下LHSTARTSWITCH，使：a.左起動(dòng)PCBPIN23接地，PIN17無(wú)接地信號(hào)。b.左起動(dòng)PCBK1繼電器初始通電。（4）左起動(dòng)PCBPAL的輸出，使左起動(dòng)

PCBK1繼電器觸點(diǎn)閉合，從而使：a.電能從熱電瓶匯流條經(jīng)過(guò)左起動(dòng)PCBPIN10，傳遞給左GCUPinA，駕駛艙頂部泛光燈，點(diǎn)火PCBPIN5，同時(shí)電能還傳遞給燃油PCBPIN7，使燃油泵處于ON位。b.左起動(dòng)PCBPIN21，22之間短接，斷開(kāi)左GCU內(nèi)部的地面故障檢測(cè)電路。（5）電能從左GCUPinA輸入，從

PinJ，L輸出，輸出到左起動(dòng)PCBPIN3，4和右起動(dòng)PCBPIN5，15。（6）從左起動(dòng)PCBPIN3輸入的電能：a.在PIN37無(wú)輸入后，使PIN6接地。b.使左起動(dòng)繼電器電路和左起動(dòng)PCBK1繼電器電路鎖定為ON。（7）右起動(dòng)PCB在PIN5，15，

4，12共同作用下：a.右起動(dòng)PCBPIN17無(wú)地信號(hào)，從而斷開(kāi)電瓶繼電器。b.當(dāng)右起動(dòng)PCBPIN37無(wú)輸入時(shí)，使PIN6接地，從而右起動(dòng)繼電器閉合。

3.6 空中啟動(dòng)（以左發(fā)發(fā)電機(jī)模式，起動(dòng)右發(fā)為例）：

（1）飛機(jī)處于空中時(shí)，左起動(dòng)PCBPIN7無(wú)地信號(hào)，防止左起動(dòng)繼電器吸合。（2）當(dāng)右起動(dòng)PCBPIN3，4，15和左起動(dòng)

PCBPIN4，12，5，15有輸入，使各自端的PIN17無(wú)地信號(hào)時(shí)：電瓶繼電器斷開(kāi)。（3）當(dāng)按下RHSTARTSWITCH后，右起動(dòng)PCBK1繼電器初始通電，閉合觸點(diǎn)。從而使：a.電能從熱電瓶匯流條經(jīng)過(guò)右起動(dòng)PCBPIN10，傳遞給右GCUPINA，同時(shí)電能還傳遞給燃油PCBPIN7，駕駛艙頂部泛光燈，以及點(diǎn)火PCBPIN5。b.右起動(dòng)PCBPIN21，22之間短接，斷開(kāi)右GCU內(nèi)部的地面故障檢測(cè)電路。（4）電能從右GCUPINA傳遞到

PINJ，L，然后輸送到右起動(dòng)PCBPIN3，4。（5）接收到來(lái)自右起動(dòng)PCBPIN3電能的PAL，使PIN6接地，從而使右起動(dòng)繼電器閉合。（6）同時(shí)，右動(dòng)繼電器電路和右起動(dòng)PCBK1繼電器電路鎖定為ON。

4 電源系統(tǒng)一般故障分析

（1）主電瓶故障。主電瓶故障包括電瓶電壓低、電瓶超溫等故障。這類由于電瓶本身問(wèn)題引起的故障，我們通常會(huì)選擇更換主電瓶。（2）起動(dòng)故障。起動(dòng)故障包括按壓起動(dòng)開(kāi)關(guān)后無(wú)反應(yīng)、起動(dòng)困難、起動(dòng)完成后起動(dòng)開(kāi)關(guān)常亮等故障。這類故障需結(jié)合電路圖綜合考慮，常見(jiàn)的故障原因包括：起動(dòng)繼電器損壞、起動(dòng)繼電器粘連、起動(dòng)開(kāi)關(guān)失效、起動(dòng)發(fā)電機(jī)控制線路故障、起動(dòng)發(fā)電機(jī)本身故障等。（3）輸配電故障。起動(dòng)故障：包括發(fā)電機(jī)不發(fā)電、兩臺(tái)發(fā)電機(jī)輸出電流不均衡、發(fā)電機(jī)失效等故障。這類故障主要是和發(fā)電機(jī)及GCU的狀況有關(guān)，常見(jiàn)的故障原因包括：起動(dòng)發(fā)電機(jī)故障、發(fā)電機(jī)的輸出接線樁出現(xiàn)銹蝕、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁導(dǎo)線短路、發(fā)電機(jī)碳刷磨損超標(biāo)、發(fā)電機(jī)碳刷防塵蓋磨損導(dǎo)致短路擊穿、GCU失效等。（4）其它故障。電源系統(tǒng)常見(jiàn)的其它故障還包括：備用地平儀應(yīng)急電源失效、電流表、電壓表無(wú)指示或指示誤差大、電瓶電門(mén)故障等等。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文著重對(duì)CESSNA525飛機(jī)電源系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了分析，并根據(jù)該系統(tǒng)中主要部件的特點(diǎn)，總結(jié)、歸納了常見(jiàn)的故障和一般例行維護(hù)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)檢查的環(huán)節(jié)。動(dòng)態(tài)響應(yīng)的詳細(xì)分析可為該系統(tǒng)故障的診斷、排除提供思路和參考，常見(jiàn)故障和重要維護(hù)環(huán)節(jié)的歸納、總結(jié)，能為該系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供一定的理論基礎(chǔ)和參考。

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