通航飞机发电机电压故障处理研究

杜涛

摘 要：用于通航飞机飞行过程中通信，导航和照明等众多领域的发电机的正常工作在保障飞机飞行安全方面具有十分重要的意义。文章对通航飞机发电机的结构和工作原理进行了介绍，在此基础上对常见的引起电压故障的原因进行了分析，并提出了相应的解决方案，在指导通航飞机发电机电压故障排除方面具有一定的参考价值。

关键词：通航飞机；交流-直流发电机；电压故障

中图分类号：TP15 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）21-0193-02

1 概述

CESSNA 172型飞机和PA-44-180型飞机是典型的、应用最为普遍的通航领域飞机，其电源系统的稳定工作可以提高其出勤率和保障其飞行训练任务的安全性。通航飞机的电源系统包括主电源（交流-直流发电机）、应急电源以及接线盒和供电网络等[1]。用于通航飞机上的发电机主要功能是为飞机上的各种电子设备进行供电，或者将电能转化为热能进行加热操作，如对皮托管加温，还有就是电能和机械能的转换，带动起动机和各种型号泵的工作，以及为飞机提供照明服务[2，3]。这种发电机对飞机的通讯，导航，照明灯都具有重要的意义，如果在发电机工作时发生电压故障会对飞机的飞行安全造成严重的影响，酿成不可挽回的重大飞行事故。因此通航飞机发电机电压故障的检测和排除在飞机的日常维护工作中意义重大。本文对通航飞机发电机结构和工作原理进行了阐述，在此基础上对几种常见的电压故障进行了分析并对提出了相应的故障排除解决方案，为保障通航飞机发电机的正常工作，解决电压故障提供了指导参考。

2 通航飞机发电机结构及工作原理

图1所示为通航飞机发电机结构示意图，主要包括：主发电机和励磁机，如图1所示，并且主发电机的励磁绕组和励磁机的电枢绕组通过旋转整流器连接，当励磁机的电枢绕组产生感应电动势时，这时通过整流桥给主发电机的励磁绕组供电。在交流励磁能力小于直流励磁能力，将切换成直流励磁，通过二极管整流后，使得励磁机的励磁电流能从交流电转换成直流电，是一个可实现的平滑过渡过程。目前CESSNA172型通航飞机主要采用一种9910591-11型电机，主要参数为28V直流，60A额定电流，这种发电机的转子上装有励磁线圈，电刷和滑环将励磁电流加载与线圈上，磁场处于不停旋转的状态，电枢线圈以三项星型的方式连接，位于定子上交流可以通过二极管（6只）被整流成直流电，之后输出。

3 通航飞机发电机常见电压故障分析及处理方法

3.1 碳刷问题导致的电压故障

发电机中碳刷的作用是将位于励磁线圈上的导电环连接起来，而发电机在工作时以较高的转速不断旋转，励磁线圈起到转子的作用，此时，碳刷与位于励磁线圈上的导电环摩擦剧烈，所以会导致电压故障的产生。针对这种故障形式的处理方法见图2。

3.2 ACU问题导致的电压故障

发电机控制组件ACU安装在飞机电源接线盒内，电源接线盒（J-BOX）安装在发动机舱防火墙的左侧。发电机控制组件的功能包括了电压的自动调节、过压保护、低压警告、反流割断等控制和保护功能，飞机正常发电时，自动控制电压的大小保持在规定的范围内，所以当飞机供给的电压过高或过低时，可以采取更换新的ACU来排除电压故障。

3.3 线路短路问题导致的电压故障

线路短路将導致发电机保护装置作动，使发电机发电失效，针对问题应进行相应的线路检查。检查发电机B导线是否短路接地，查找场效导线和发电机B导线之间是否短路，根据需要修理或更换。检查发电机和ACU之间的连接线路是否短路接地。断开PB018接线盒接头的连接，查找从JB018插口C到发电机继电器和ACU的红线是否短路接地。查找在发电机开关和接线盒之间的发电机开关导线是否短路。针对短路或破损的线路，根据需要进行修理或更换，从而排除电压故障。

3.4 发电机继电器问题导致的电压故障

飞机的发电机继电器损坏也将影响飞机的供电，一般更换为新件后电压恢复正常。在地面飞机不开车，将发电机开关打开，对发电机继电器的两个大接头的电瓶电压进行检查，如果只有一个大接头上检测有电瓶电压，则更换新的发电机继电器，电压故障排除。

3.5 线圈问题导致的电压故障

位于发电机定子、转子上的线圈的绝缘性决定了发电机的使用寿命，线圈发生破损后导致绝缘性能下降会对发电机的输出电压造成影响。

对于线圈问题导致的电压故障的处理方法如图3所示，在进行该类电压故障的检修时，应将电阻检测、肉眼检测和性能检测三种检测方法相结合，当线圈电阻减小、绝缘漆层损坏和性能检测结果不合格时，需要对绝缘层进行修补。这种修补方法可以修补线圈的绝缘漆层，达到改善线圈绝缘性能的目的。

3.6 电容问题导致的电压故障

电容在通航飞机发电机中起到滤波的作用，这种电容可以将波动的起伏电流过滤掉，使控制飞机的精密仪表和器械免于波动电流的干扰。当电容受损时会使飞行设备无法正常工作，同时还会使发电机的输出电压产生波动。

针对上述问题进行故障检测，处理方法流程见图4，在进行电容问题导致的电压故障检修时，应当同时进行电容容量和接线片的检测，前者主要检测电容的大小变化，后者侧重于接线片是否发生腐蚀。当电容大小变化剧烈时必须更换新的电容，而对于接线片发生腐蚀的情况，需要对接线片打磨后涂抹油脂防止其腐蚀。

3.7 轴承问题导致的电压故障

图5为轴承问题导致电压故障的处理方法流程。

轴承是通航飞机发电机的重要组成部分，其作用是减小摩擦和支撑发电机主轴，当轴承发生损毁时转子和定子会发生扫膛和对地等现象，导致发电机发生损坏，影响电压的输出。

4 结束语

综上所述， 造成通航飞机发电机电压故障的主要故障区域有发电机内电刷、线圈、电容和轴承等。本文在分析发电机结构和工作原理的基础上对相应电压故障的产生原因进行了分析，并提出了对应的解决方案。日常维修对于通航飞机的飞行安全和使用寿命意义重大，故障排除不仅要求工作者能够遵照维修手册进行操作，还要求维修者善于总结日常工作中的经验，提高维修工作的质量和效率。

参考文献：

[1]董希建.飞机交流发电机控制器的技术研究[D].南京航空航天大学，2008.

[2]Jia Y，Rajashekara K.An Induction Generator based AC/DC Hybrid Electric Power Generation System for More Electric Aircraft[J].IEEE Transactions on Industry Applications，2017，99：1.

[3]刘志敏，李赈，金明智.某型飞机发电机供电系统一起典型故障的分析[J].西安航空学院学报，2014，32（3）：28-30.