■ 梁二明 韋松 楊萍/國(guó)營(yíng)四達(dá)機(jī)械制造公司

1 故障描述

某型飛機(jī)在外場(chǎng)進(jìn)行地面試車，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)逐漸推至最大時(shí)，受發(fā)動(dòng)機(jī)工作頻率影響，機(jī)輪產(chǎn)生泄壓，飛機(jī)靜剎車瞬間產(chǎn)生掉電壓現(xiàn)象，靜剎功能失效，導(dǎo)致飛機(jī)向前滑行了一段距離，未造成嚴(yán)重?fù)p失。

2 防滑剎車控制盒的組成及工作原理

2.1 防滑剎車控制盒組成

防滑剎車控制盒是電子防滑剎車系統(tǒng)的中樞，主要由盒體、盒蓋、主控板、內(nèi)部檢測(cè)板盒、電源檢測(cè)板組成。其中，4 塊主控板分別控制每一個(gè)機(jī)輪的剎車壓力。盒體上的兩個(gè)航空插座分別為檢測(cè)插座和工作插座，檢測(cè)插座用于控制盒與外部檢測(cè)儀連接，進(jìn)行故障和試驗(yàn)曲線記錄；工作插座用于連接電源、輸入信號(hào)和輸出控制信號(hào)。

2.2 工作原理

防滑剎車控制盒的調(diào)節(jié)過(guò)程采用PID 控制，是現(xiàn)代控制過(guò)程中常用的控制方法。防滑剎車控制盒包括機(jī)輪速度級(jí)、比較級(jí)、驅(qū)動(dòng)級(jí)和控制級(jí)。其中，控制級(jí)又可分為偏壓級(jí)、微分級(jí)、瞬時(shí)級(jí)3 種最普遍的控制方法[1，2]。將速度信號(hào)與基準(zhǔn)速度進(jìn)行比較，形成誤差信號(hào)，也被稱為機(jī)輪的滑動(dòng)信號(hào)。偏壓級(jí)可以在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)使剎車壓力非常接近但是又小于臨界剎車壓力，只是在極短的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)剎車壓力大于臨界值時(shí)會(huì)導(dǎo)致機(jī)輪打滑。因此，偏壓級(jí)可提高控制剎車壓力的準(zhǔn)確度。瞬時(shí)級(jí)也稱為比例調(diào)節(jié)，是在誤差信號(hào)幅值較大而時(shí)間較短時(shí)向伺服閥輸出一個(gè)高速增益信號(hào)，快速調(diào)整機(jī)輪的剎車壓力。微分級(jí)的作用是對(duì)誤差信號(hào)變化率進(jìn)行放大，輸出一個(gè)快速超前信號(hào)，對(duì)機(jī)輪速度進(jìn)行有效控制，該過(guò)程也稱作微分調(diào)節(jié)[3-5]。三種調(diào)節(jié)方式構(gòu)成了現(xiàn)代控制理論中的PID 控制。

防滑剎車控制盒控制原理圖如圖1所示。機(jī)輪速度信號(hào)經(jīng)過(guò)方波形成器后將近似正弦波變成同頻率的方波，減少干擾造成的影響。機(jī)輪速度級(jí)將該方波信號(hào)變成與機(jī)輪速度信號(hào)的頻率成正比的直流電壓信號(hào)。基準(zhǔn)速度級(jí)模擬飛機(jī)速度信號(hào)，該信號(hào)和機(jī)輪速度級(jí)信號(hào)同時(shí)輸入速度誤差放大器。速度誤差放大器對(duì)這兩個(gè)信號(hào)的差值進(jìn)行放大，輸入瞬時(shí)級(jí)、微分級(jí)和偏壓級(jí)進(jìn)行處理。輸出信號(hào)經(jīng)綜合放大器進(jìn)行功率放大，推動(dòng)伺服閥工作，達(dá)到調(diào)節(jié)剎車壓力的作用。

圖1 防滑剎車控制盒控制原理圖

3 故障定位

3.1 故障檢查情況

利用專用設(shè)備對(duì)防滑剎車盒進(jìn)行通電檢查，常溫狀態(tài)下向4 塊主控板輸入由560Hz 緩慢降低的交流信號(hào)。當(dāng)交流信號(hào)頻率降低到233Hz 以下時(shí)，靜剎保護(hù)正常工作，靜剎燈亮。在高溫（70±5）℃和低溫（-55±5）℃條件下，向剎車控制盒輸入由560Hz 緩慢降低的交流信號(hào)。當(dāng)頻率降到233Hz 以下時(shí)，靜剎保護(hù)異常，靜剎燈無(wú)法正常點(diǎn)亮。

3.2 分解檢查

由于防滑剎車盒常溫下工作正常，高低溫狀態(tài)下工作異常，因此對(duì)剎車盒進(jìn)行分解檢查（見(jiàn)圖2），檢查外部電纜與插座之間接觸良好，未發(fā)現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象。打開(kāi)防滑剎車盒檢查內(nèi)部接線，插座與電路板之間連線牢固，無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象。對(duì)電路板外觀進(jìn)行檢查，電路板表面未出現(xiàn)異常。由于電子元器件對(duì)溫度比較敏感，在高溫和低溫狀態(tài)下元器件隨時(shí)都有可能出現(xiàn)損壞，因此使用萬(wàn)用表對(duì)主控板、檢測(cè)板和電源板上的元器件進(jìn)行測(cè)量，元器件的電氣屬性正常。

圖2 防滑剎車控制盒

4 故障分析及應(yīng)對(duì)措施

對(duì)防滑剎車控制盒進(jìn)行外觀檢查及元器件檢查，未發(fā)現(xiàn)異常，因此判定電路本身存在問(wèn)題。通過(guò)對(duì)防滑剎車控制盒故障現(xiàn)象以及原理進(jìn)行分析，判斷該故障出現(xiàn)在內(nèi)部檢測(cè)板上，因此對(duì)該電路板的電路進(jìn)行分析。靜剎保護(hù)電路如圖3 所示。

圖3 靜剎保護(hù)電路原理圖

1）靜剎保護(hù)電路是具有施密特特性的電壓比較器，測(cè)量發(fā)現(xiàn)電路的遲滯回線電壓低于規(guī)定值。遲滯回線電壓是影響電路穩(wěn)定的滯回特性兩翻轉(zhuǎn)點(diǎn)電壓差（R40 兩翻轉(zhuǎn)點(diǎn)電壓），遲滯回線電壓過(guò)低，將導(dǎo)致防滑控制盒抗干擾能力減弱。當(dāng)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推至最大時(shí)，受發(fā)動(dòng)機(jī)工作頻率干擾，靜剎車會(huì)出現(xiàn)瞬間掉電壓現(xiàn)象，導(dǎo)致防滑剎車控制盒出現(xiàn)靜剎保護(hù)異常。

因此，調(diào)節(jié)R41 的阻值可實(shí)現(xiàn)對(duì)遲滯回線電壓的調(diào)節(jié)，增強(qiáng)防滑剎車控制盒的抗干擾能力，防止靜剎車出現(xiàn)瞬間掉電壓現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)靜剎保護(hù)。

2）在高低溫狀態(tài)下，由于電路中存在熱敏電阻，對(duì)溫度的變化比較敏感。同時(shí)其他電子元器件受溫度影響也會(huì)產(chǎn)生變化，導(dǎo)致電路中阻值變化，引起電路中不同點(diǎn)的電位產(chǎn)生變化。由于靜剎保護(hù)電路是反相端輸入且具有滯回特性的電壓比較器，當(dāng)U1＞U2時(shí)，輸出Uo為高電平。當(dāng)遲滯回線電壓大于1.5V，高低溫狀態(tài)下靜剎保護(hù)仍然存在故障，可適當(dāng)降低電阻R40 的值，使反相端電壓U1大于正相輸入端電壓U2，從而使飛機(jī)在不同環(huán)境下實(shí)現(xiàn)靜剎保護(hù)。

3）導(dǎo)致靜剎保護(hù)的原因也可能是二極管壓降過(guò)高，使反相輸入電壓U1小于正相輸入電壓U2。此時(shí)，電路輸出低電平，高低溫狀態(tài)下靜剎保護(hù)失效。

當(dāng)單個(gè)通道的靜剎保護(hù)出現(xiàn)故障 時(shí)， 可 調(diào) 節(jié) 二 極 管D31、D32、D33、D34 壓 降， 確 保 運(yùn) 算 放 大器的輸入電壓大于參考電壓，比較器輸出高電平，從而使對(duì)應(yīng)通道在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)靜剎保護(hù)。

5 總結(jié)

通過(guò)對(duì)防滑剎車控制盒的工作原理進(jìn)行介紹，分析故障產(chǎn)生的機(jī)理，并對(duì)靜剎保護(hù)電路進(jìn)行分析，找出了故障產(chǎn)生的原因。針對(duì)此類防滑剎車控制盒故障現(xiàn)象提出檢查措施，完善防滑剎車控制盒修理工藝；對(duì)待修產(chǎn)品進(jìn)行檢查時(shí)，利用萬(wàn)用表檢查靜剎保護(hù)電路遲滯回線電壓是否在規(guī)定范圍內(nèi)，同時(shí)對(duì)運(yùn)算放大器正相輸入端和負(fù)相輸入端電壓值進(jìn)行測(cè)量；檢查測(cè)量4 個(gè)通道的二極管壓降是否偏高。通過(guò)以上調(diào)整措施，可以提高防滑剎車控制盒的抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)任何環(huán)境溫度下的靜剎保護(hù)功能。