劉建波 張?jiān)龀?張鵬君 謝向成 翟鋒廣 邵德志

摘要：飛機(jī)故障的發(fā)生并不是孤立的，人為差錯(cuò)占據(jù)著很大的比例，本文通過對(duì)某型飛機(jī)一起勵(lì)磁繼電器燒毀故障的分析，通過現(xiàn)象看本質(zhì)，從中吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷提高維修人員的素養(yǎng)和能力。

關(guān)鍵詞：人為差錯(cuò)；勵(lì)磁繼電器；燒毀；故障分析

Keywords：human error；excitation relays；burnt out；failure analysis

0 引言

一架某型飛機(jī)定檢后首次雙發(fā)起動(dòng)未發(fā)現(xiàn)異常，左發(fā)起動(dòng)時(shí)間為43s，右發(fā)起動(dòng)時(shí)間為46s，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后一切工作正常；第2次地面雙發(fā)起動(dòng)過程中，左右發(fā)N2轉(zhuǎn)速在22%～25%之間上升緩慢（與正常相比），雙發(fā)起動(dòng)時(shí)間約為53s（規(guī)定地面電源起動(dòng)時(shí)間應(yīng)不大于55s）；發(fā)動(dòng)機(jī)停車?yán)鋮s后，第3次雙發(fā)起動(dòng)在進(jìn)入第三級(jí)升壓過程中，座艙內(nèi)“左直斷電”“右直斷電”信號(hào)燈先后燃亮，雙發(fā)起動(dòng)失敗。

1 故障檢查

檢查電源艙繼電器盒（產(chǎn)品插頭：C84、C83）發(fā)現(xiàn)27DZ、28DZ（JKB-S2C）左右直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繼電器內(nèi)有嚴(yán)重的燒焦氣味發(fā)出，測量該繼電器的④、⑤常閉觸點(diǎn)之間電阻為無窮大（見圖1），表明該觸點(diǎn)之間被燒斷，晃動(dòng)該繼電器內(nèi)部有金屬撞擊聲。對(duì)繼電器進(jìn)行分解檢查，發(fā)現(xiàn)連接在⑤號(hào)觸點(diǎn)上的轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)支臂從觸點(diǎn)端被熔斷約三分之一，⑥號(hào)常開觸點(diǎn)被燒熔約二分之一變成橢圓形，說明燒熔是發(fā)生在27DZ、28DZ繼電器加電轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)⑤與常開觸點(diǎn)⑥閉合的情況下。

2 故障再現(xiàn)檢查

雙發(fā)起動(dòng)系統(tǒng)原理如圖2所示。檢查燒熔涉及的工作電路，未找到故障發(fā)生原因；檢查電源艙繼電器盒線路，也未發(fā)現(xiàn)異常。為確認(rèn)故障，更換了兩件燒毀的27DZ、28DZ繼電器，在27DZ繼電器的⑤、⑥常開觸點(diǎn)支路（C83的①號(hào)）外接引線串聯(lián)一個(gè)電流表（置于50A檔），在28DZ繼電器的⑤、⑥常開觸點(diǎn)支路（C84的13號(hào)）外接引線并聯(lián)一個(gè)電壓表（置于100V檔），將電源艙繼電器盒裝機(jī)，重新進(jìn)行試車檢查，同時(shí)由專人記錄電壓表、電流表的指示情況。

第一次雙發(fā)起動(dòng)2s后電壓表指示28V，7.1～43s電壓表指示為56V左右；第一次雙發(fā)起動(dòng)2s后電流表指示20A，7.1～12.6s電流表指示約40A左右，12.6～43s電流表指示為26A左右；發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)成功后，電壓表指示28V左右，電流表指示在6～9A之間。

發(fā)動(dòng)機(jī)完全冷卻后進(jìn)行第二次起動(dòng)，電壓表、電流表指示重復(fù)上述現(xiàn)象，只是在持續(xù)時(shí)間上有所差異。

發(fā)動(dòng)機(jī)完全冷卻后第三次起動(dòng)，電壓表、電流表指示同上，但在7.1～12.6s之間時(shí)電流表指示由40A左右跳開為零，同時(shí)電壓表指示56V持續(xù)約35s后跳變?yōu)?8V。

3 故障定位與排除

根據(jù)故障再現(xiàn)情況分析得知，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)7.1s后起動(dòng)電壓由28V變?yōu)?6V串聯(lián)供電，55FQ轉(zhuǎn)換接觸器工作，此時(shí)，從中心匯流條來的正電經(jīng)55FQ轉(zhuǎn)換接觸器的①和③觸點(diǎn)、地面電源插銷④到D3轉(zhuǎn)換接觸器工作線圈回負(fù)，使D3轉(zhuǎn)換接觸器工作，則兩組地面電源一路經(jīng)地面電源插銷①號(hào)繼續(xù)向中心匯流條供電，另一路經(jīng)D3轉(zhuǎn)換接觸器的①、③觸點(diǎn)到一組電源負(fù)、一組電源正、D1接觸器閉合觸點(diǎn)到供電插銷②號(hào)，實(shí)現(xiàn)兩組電源串聯(lián)向起動(dòng)發(fā)電機(jī)供電，串聯(lián)升壓56V正電加到43FQ1、43FQ3、44FQ1、34DZ4導(dǎo)線及55FQ的②號(hào)觸點(diǎn)上，電壓表測量的直流電壓為前下艙匯流條上的電壓（見圖2），正常應(yīng)為28V，實(shí)測電壓表顯示為56V，說明串聯(lián)升壓56V正電此時(shí)錯(cuò)誤地加到了前下艙匯流條上。因此，只要找出錯(cuò)誤加到前下艙匯流條上高壓的原因，就找到了故障發(fā)生的根源。

用三用表檢查43FQ1、43FQ3、44FQ1、34DZ4導(dǎo)線及55FQ的②號(hào)觸點(diǎn)高壓線路，發(fā)現(xiàn)44FQ1導(dǎo)線錯(cuò)接在55FQ轉(zhuǎn)換接觸器的①號(hào)觸點(diǎn)，55FQ1導(dǎo)線錯(cuò)接在55FQ轉(zhuǎn)換接觸器的②號(hào)觸點(diǎn)，即44FQ1導(dǎo)線與55FQ1導(dǎo)線發(fā)生相互錯(cuò)接。將錯(cuò)接的兩根導(dǎo)線進(jìn)行更正，進(jìn)行地面電源三次雙發(fā)起動(dòng)試車檢查，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)工作良好，故障徹底排除。

4 故障分析

4.1 地面電源起動(dòng)原理簡述

如圖2所示，在地面電源雙發(fā)起動(dòng)過程中，飛機(jī)采用了四級(jí)起動(dòng)，即降壓起動(dòng)、28V起動(dòng)、56V升壓起動(dòng)（7.1s后）、12.6s后減少磁通（并激線圈串聯(lián)3Ω電阻）起動(dòng)。當(dāng)按下起動(dòng)按鈕2～42.7s時(shí)，左發(fā)從38FQ定時(shí)機(jī)構(gòu)的16孔來電，經(jīng)C84插頭的8孔使27DZ繼電器工作，使常開觸點(diǎn)⑤、⑥吸合，右發(fā)從38FQ定時(shí)機(jī)構(gòu)的1孔來電，經(jīng)C84插頭的11孔使28DZ繼電器工作，使常開觸點(diǎn)⑤、⑥吸合，激磁電流從前下艙匯流條經(jīng)49FQ、50FQ熔斷器分兩路，一路經(jīng)左4FQ插頭的45孔、J17（1）、J17（2）的常閉觸點(diǎn)從44孔輸出，經(jīng)C84插頭的2孔、27DZ繼電器的常開觸點(diǎn)⑤、⑥到1DZ（QF-12D）左直流起動(dòng)-發(fā)電機(jī)的B+并激線圈；另一路經(jīng)右4FQ插頭的45針、J18（1）、J18（2）的常閉觸點(diǎn)從44針輸出，經(jīng)C84插頭的7孔、28DZ繼電器的常開觸點(diǎn)⑤、⑥到2DZ（QF-12D）右直流起動(dòng)-發(fā)電機(jī)的B+并激線圈，完成起動(dòng)激磁工作。

4.2 原因分析

因?yàn)?4FQ1導(dǎo)線與55FQ1導(dǎo)線相互錯(cuò)接，使44FQ1與55FQ2導(dǎo)線同接于55FQ接觸器的①號(hào)觸點(diǎn)上，當(dāng)7.1s后56V正電經(jīng)44FQ1、55FQ2導(dǎo)線加到前下艙匯流條上，使前下艙匯流條此時(shí)帶56V正電。

升壓后的激磁電流從前下艙匯流條經(jīng)49FQ、50FQ熔斷器分兩路，一路經(jīng)左4FQ插頭的45孔、J17（1）、J17（2）的常閉觸點(diǎn)從44孔輸出，經(jīng)C84插頭的2孔、27DZ繼電器常開觸點(diǎn)⑤與⑥、C84插頭的1孔、1DZ（QF-12D）左直流起動(dòng)-發(fā)電機(jī)的B+并激線圈回負(fù)極；另一路經(jīng)右4FQ插頭的45針、J18（1）、J18（2）的常閉觸點(diǎn)從44針輸出，經(jīng)C84插頭的7孔、28DZ繼電器的常開觸點(diǎn)⑤與⑥、C84插頭的13孔、2DZ（QF-12D）右直流起動(dòng)-發(fā)電機(jī)的B+并激線圈回負(fù)，完成起動(dòng)激磁工作。增加后約2倍的激磁電流造成27DZ繼電器常開觸點(diǎn)⑤與⑥、28DZ繼電器常開觸點(diǎn)⑤與⑥燒蝕，三次起動(dòng)造成觸點(diǎn)燒熔，使勵(lì)磁支路電流指示為零，電壓指示由56V變?yōu)?8V。

發(fā)動(dòng)機(jī)地面起動(dòng)完畢后，后續(xù)對(duì)飛機(jī)正常工作將不受影響。這是因?yàn)樵陲w機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)地面起動(dòng)結(jié)束后，55FQ接觸器斷電觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換，使55FQ接觸器的①、②觸點(diǎn)處于常閉連通狀態(tài)，連接于①、②觸點(diǎn)的44FQ1和55FQ1導(dǎo)線相互連通，因此飛機(jī)后續(xù)工作不受影響。

4.3 第3次雙發(fā)起動(dòng)燒毀繼電器常開觸點(diǎn)的原因

當(dāng)44FQ1、55FQ1導(dǎo)線在定期檢修時(shí)相互錯(cuò)接后，第1次、第2次地面電源雙發(fā)起動(dòng)時(shí)，27DZ、28DZ繼電器處于性能良好狀態(tài)，故此，可以承受地面兩次起動(dòng)大電流過載的短時(shí)沖擊，但其性能受大電流過載影響，繼電器觸點(diǎn)出現(xiàn)燒蝕接觸電阻增大現(xiàn)象，造成觸點(diǎn)壓降增大。當(dāng)?shù)?次雙發(fā)起動(dòng)時(shí)，27DZ、28DZ繼電器的觸點(diǎn)受接觸電阻增大影響，一方面觸點(diǎn)壓降增大產(chǎn)生高溫，另一方面觸點(diǎn)壓降增大導(dǎo)致起動(dòng)并激線圈電流下降，使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間延長。兩者的共同影響導(dǎo)致27DZ、28DZ繼電器常開觸點(diǎn)⑤、⑥被持續(xù)大電流燒熔。

由于44FQ1、55FQ1導(dǎo)線相互錯(cuò)接，導(dǎo)致7.1s時(shí)前下艙匯流條加入直流高壓使激磁電流增加約一倍，使并激線圈中的實(shí)際電流值增加到35～40A（正常值應(yīng)為20A），對(duì)27DZ、28DZ繼電器的工作觸點(diǎn)造成嚴(yán)重?zé)g。實(shí)際上，并激線圈電路中35～40A電流的持續(xù)時(shí)間為12.6s-7.1s=5.5s，在12.6～42.7s期間激磁電路中串入了一個(gè)3Ω降壓電阻，激磁電流顯示為26A，起動(dòng)期間電流比正常起動(dòng)勵(lì)磁電流增加約一倍，因此造成繼電器觸點(diǎn)燒毀。

4.4 繼電器故障再現(xiàn)試驗(yàn)

取一件性能良好的JKB-S2C繼電器（額定電流10A，允許觸點(diǎn)流經(jīng)兩倍的額定電流2min），進(jìn)行破壞性試驗(yàn)得知：對(duì)觸點(diǎn)施加20A負(fù)載電流2min，繼電器工作正常；第一次對(duì)觸點(diǎn)施加40A負(fù)載電流5～6s，之后持續(xù)施加26A負(fù)載電流30s，繼電器觸點(diǎn)產(chǎn)生輕微冒煙現(xiàn)象；冷卻至常溫，第二次對(duì)觸點(diǎn)施加40A負(fù)載電流5～6s，之后持續(xù)施加26A負(fù)載電流30s，觸點(diǎn)冒煙并產(chǎn)生變形；冷卻至常溫，第三次對(duì)觸點(diǎn)施加40A負(fù)載電流5～6s，轉(zhuǎn)為持續(xù)施加26A負(fù)載電流30s，觸點(diǎn)嚴(yán)重冒煙后轉(zhuǎn)換支臂被燒斷、觸點(diǎn)被燒熔。

4.5 慣性保險(xiǎn)絲未燒毀原因

由于導(dǎo)線錯(cuò)接導(dǎo)致前下艙匯流條7.1s后加入了56V高壓，在并激線圈支路產(chǎn)生超大電流，電流經(jīng)49FQ、50FQ左右起動(dòng)發(fā)電機(jī)激磁電路慣性保險(xiǎn)絲約有35～40A的電流，持續(xù)時(shí)間約為5.5±0.55s，當(dāng)12.6s第四級(jí)起動(dòng)時(shí)在并激線圈支路中串入了一個(gè)3Ω的降壓電阻，之后30s電路中電流下降至約26A左右，根據(jù)慣性保險(xiǎn)絲具有承受短時(shí)大電流的特點(diǎn)可知，49FQ、50FQ（GB-20）慣性保險(xiǎn)絲不會(huì)被短時(shí)大電流燒毀。

4.6 密封繼電器未燒毀原因

在雙發(fā)起動(dòng)時(shí)，與27DZ、28DZ繼電器常開觸點(diǎn)⑤、⑥處于同一支路中的QDX-15A起動(dòng)箱（4FQ）內(nèi)的J17（1）、J17（2）、J18（1）、J18（2）密封繼電器（JKM-S2M）的四對(duì)常閉觸點(diǎn)未被燒毀。這是因?yàn)?7DZ、28DZ為JKB-S2C型非密封繼電器，J17（1）、J17（2）、J18（1）、J18（2）為JKM-S2M型密封繼電器，兩種繼電器的技術(shù)性能基本相同，額定電壓均為27V，額定電流均為10A，觸點(diǎn)壓降≤90mV，允許觸點(diǎn)流經(jīng)兩倍額定電流2min，但還存在兩個(gè)不同。

區(qū)別1：JKB-S2C型繼電器為非密封繼電器，內(nèi)部為空氣；JKM-S2M型為密封繼電器，殼體內(nèi)充有99.99%的惰性氣體氮?dú)狻Ｔ谙嗤箅娏髫?fù)載條體下，處于空氣中的觸點(diǎn)會(huì)與空氣中的可燃?xì)怏w發(fā)生作用，產(chǎn)生燒蝕、氧化、高溫直至燒毀；反之，密封條件下的觸點(diǎn)在純氮?dú)獗Ｗo(hù)下不會(huì)產(chǎn)生燒蝕、氧化及觸點(diǎn)壓降異常增大。

區(qū)別2：J17（1）、J17（2）與J18（1）、J18（2）密封繼電器的四個(gè)觸點(diǎn)分別與一個(gè)3Ω的限流電阻并聯(lián)，限流電阻在大電流流過時(shí)起到了分流作用，故此，在相同負(fù)載電流條件下流經(jīng)J17（1）、J17（2）、J18（1）、J18（2）密封繼電器4個(gè)觸點(diǎn)的電流遠(yuǎn)小于流經(jīng)27DZ、28DZ常開觸點(diǎn)的電流。

5 改進(jìn)措施

5.1 導(dǎo)線標(biāo)識(shí)

為避免上述人為差錯(cuò)的發(fā)生，達(dá)到在外部感觀上的區(qū)別，對(duì)前設(shè)備艙右側(cè)接觸器盒的連接導(dǎo)線55FQ1進(jìn)行標(biāo)識(shí)，將55FQ1導(dǎo)線的標(biāo)識(shí)套綁線由“黑色”改為“紅色”。

5.2 排故后檢查

此類故障排除后，應(yīng)檢查49FQ、50FQ（GB-20）慣性保險(xiǎn)絲的電氣性能，電阻值約為3.5～4.0mΩ。在額定電壓28VDC條件下，20A額定電流時(shí)測量其電壓降應(yīng)不大于85mV；不符合上述要求時(shí)應(yīng)更換為新品。同時(shí)，檢查55FQ2導(dǎo)線是否存在高溫?zé)g現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)更換。

5.3 人為差錯(cuò)故障判斷

由于44FQ1和55FQ1導(dǎo)線相互錯(cuò)接故障只影響飛機(jī)的起動(dòng)過程，且前兩次不會(huì)燒毀27DZ、28DZ繼電器，故此危害較大。且44FQ1和55FQ1導(dǎo)線相互錯(cuò)接故障在起動(dòng)過程中不易被發(fā)現(xiàn)，只能根據(jù)27DZ、28DZ繼電器觸點(diǎn)被燒熔來間接判斷，因此必須核查43FQ1、43FQ3、44FQ1、34DZ4等升壓導(dǎo)線的具體錯(cuò)接部位。