CAE R4 系列飞行模拟机运动系统故障分析

于安兴

（东航技术应用研发中心有限公司，上海 201707）

0 引言

运动系统（Motion System）是模拟机制造厂商加拿大CAE 公司D 级全动飞行模拟机（Full Flight Simulator,Level D）的重要组成部分（图1），对模拟飞行的真实性起到至关重要的作用。运动系统由1 个MOOG 运动控制柜和6 支电动作动筒组成，通过电动执行机构和相关部件将驾驶舱内飞行控制动作转化为电动作动筒的物理运动[1]以模拟6 个自由度的飞行运动，包括俯仰、倾斜、偏航3 个姿态角运动和升降、纵向、侧向3 个线型运动[2]。

1 故障现象

运行系统工作异常，模拟驾驶舱无法升起，检查运动控制柜PC 机发现Motion Base Software 报错，显示：“48 VDC Battery Low”。

2 故障分析

图1 CAE 公司D 级全动飞行模拟机

MOOG 运动控制柜内部有4 块12 V 55 AH 电池，为运动柜部分电器元件提供电源，并在市电突然断电时为作动筒提供回位电源，“48 VDC Battery Low”故障与4 块电池有必然联系。此故障分析可分3 步：电池本身是否正常；充放电电路是否正常；电路中其他元件是否正常。

（1）检查电池是否正常。断开运动控制柜总电源，用万用表测量BT1 至BT4 每块电池单体的电压以及总串联电压，其中BT1、BT3 和BT4 的电压13.2～13.5 VDC，BT2 电压17.2 VDC，4 块电池串联电压57.6 VDC。从测得的电压值判断，电池电压满足最小13.2VDC 的要求，初步判断电池没有故障。

（2）检查电池充放电电路是否正常。通过OEM 系统电路图查到与电池充放电相关的保险丝为F19、F20、F24 和F25。用万用表依次检测，发现F24 损坏，更换F24，故障依旧（其中F24和F25 构成电池充电回路，见图2；F19 构成4 块电池电量监控回路，由IFB（Interface Box）和PLC 监控，见图3；BT3 和BT4 经F20 连接到IFB，在运动控制柜掉电时为IFB 提供24 VDC，见图3）。

继续检查充放电回路，发现充电器BC1 的指示灯处于闪烁状态，根据BC1 侧面张贴的关于指示灯闪烁情况的解释“GREEN FLASH:OUTPUT NOT CONNECTED”，初步判断为BC1 的充电回路出现问题。为进一步确定问题，采用部件交换法调换BC1 和BC2 位置，BC2 的指示灯出现闪烁状态，故障转移，至此判定BC1 充电回路故障。

结合图纸再次检查运动控制柜内与电池充电相关的F24、F25，及与电池电量监控相关的F19、ABB 交流接触器CRL、热敏电阻R19，以及4节电池。发现BT2 有轻微爆浆痕迹，怀疑问题还是出在电池本身。

图2 F24 和F25接线图

图3 F19 和F20 接线图

多次测量BT1、BT3和BT4的电压仍为13.2～13.5 VDC，而BT2 的电压不稳定，大部分情况为17 VDC 以上，偶尔低于12 VDC。当接通F19 和SW13 将电池串入闭合回路时，再次测量电池电压，发现BT2 只有不到5 VDC，其他三块电池电压均在12 VDC以上。结合图4 及图5[3]，BC2 仅与BT3 和BT4 构成一个充电回路，而BC1 与BT1 至BT4 构成一个回路。由此可见BT2 仅在BC1 的充电回路中，所以导致BC1 报“OUTPUT NOT CONNECTED”，而BC2 不会报错，理论与实际相吻合。至此判定BT2 故障，总结出之前在BT2 未串入闭合回路时测量的17.2 VDC 为虚电，一旦闭合电路虚电立刻释放，以致系统报“48 VDC Battery Low”。

图4 BC1 和BC2 接线

图5 BT1 至BT4 接线

按照OEM 手册操作程序更换BT2 电池。给运动控制柜上电，检查MOTION BASE Software 软件，报错信息消失，运动系统恢复正常。

3 结束语

飞行模拟机运动系统是一个复杂的系统，相同的故障现象可能由多种因素引起，只有对其工作原理进行细致分析方能快速缩小排故范围。在找出导致故障发生的各种可能原因后，根据原因可能性的大小及工作难易程度，合理安排检查次序，力争缩短维修周期，为飞行训练管理、节约模拟机的训练成本发挥积极作用。