某型飞机继电器失效导致发电机不入网故障分析

■ 迟福海 刘城志 赵志强 顾笑媛/ 大连长丰实业总公司 9333部队

0 引言

某型飞机直流电源系统由发电机、发电机控制盒、主接触器、发电机电门和地面电源供电继电器等组成，向飞机直流汇流条提供28.5V直流电，保证机上直流用电设备的正常工作。该型飞机直流电源系统作为主电源系统，对飞行安全至关重要，发电机不入网将使其无法向直流汇流条供电，飞机无法完成主要任务。

1 故障情况

该型飞机在地面试车过程中，发动机起动成功后，断开地面电源时发现前、后舱出现断电告警信号，主告警灯闪烁，综合告警显示器内“断电”灯亮，耳机内出现“发电机断电”语音告警，前、后舱电压表指示蓄电池电压。判读飞参显示断开地面电源后出现断电告警信号，电压记录为蓄电池电压25.2V，发电机没有入网记录，与座舱内断电告警信号一致。后续多次试车，故障不复现，更换发电机、发电机控制盒、主接触器、发电机电门等成品附件，排查机上线路。完成保障性工作后飞机停放一段时间，再次地面试车，故障复现，现象与之前一致。

2 故障分析

2.1 直流电源系统工作原理

系统工作原理图如图1所示。将地面电源插头插入机上地面电源插座，地面电源供电继电器工作，常闭触点Pin4-Pin5断开，断开机上发电机供电控制电路，同时地面电源开始向全机电网供电。

图1 系统工作原理图

发电机的工作由发动机带动，发电机控制盒与发电机配套工作，具有电压调节、过压保护及复位、压差接通、反流保护及过压自检等功能。接通发电机电门，发动机起动成功，拔下地面电源，地面电源供电继电器线圈断电，常闭触点Pin4-Pin5接通；当发电机发电符合要求后，发电机控制盒输出+27V信号，控制主接触器工作，发电机入网，向飞机直流汇流条提供28.5V直流电。

2.2 故障原因分析

该型飞机直流电源系统包括发电机、发电机控制盒、主接触器、发电机电门和地面电源供电继电器等成品附件。通过对故障现象、系统工作原理的分析以及线路排查，与该故障有关的成品附件仅有地面电源供电继电器没有更换，判断应是地面电源供电继电器的常闭触点Pin4-Pin5偶发出现不导通失效所致。

3 地面电源供电继电器失效分析

3.1 外观检查

为了检查继电器在安装、使用等过程中引起的损坏，对继电器的外观进行目视检查。经检查，标识清晰，未见明显异常。继电器引脚定义如图2所示，其中，A-B对应线圈，Pin1-Pin2、Pin4-Pin5、Pin7-Pin8、Pin10-Pin11对 应 常闭 触 点，Pin2-Pin3、Pin5-Pin6、Pin8-Pin9、Pin11-Pin12对应常开触点。

图2 继电器外观图

3.2 X射线检查

为了检查继电器封装内的缺陷、损伤，对继电器进行X射线检查。经检查，继电器内部未发现异常现象，如图3所示。

图3 继电器X射线图

3.3 电特性测试

为了确定继电器的失效特性，鉴别失效模式，对继电器的动作电压、释放电压以及触点电压降等参数进行测试，结果如表1所示。

由表1数据可知，继电器的各项参数均符合要求，未发现常闭触点Pin4-Pin5存在不导通或触点电压降增大的异常。

表1 参数测试结果

3.4 粒子碰撞噪声测试（PIND测试）

为了检查继电器内部是否存在可动多余物，根据标准GJB 65B—1999，对继电器进行PIND测试。结果表明，未发现继电器内部存在可动的多余物。

3.5 密封测试

根据标准GJB 65B—1999及GJB 360B—2009，对继电器进行密封试验，试验结果如表2所示。由表2数据可知，继电器的密封性符合要求。

表2 密封试验结果

3.6 内部气氛分析

对继电器进行内部气氛分析试验，试验结果如表3所示。由表3数据可知，继电器内部水汽含量超标（要求水汽含量不超过0.5%）。

表3 气氛分析结果

3.7 开封后内部目视

为了检查继电器内部是否存在与失效模式相关的结构异常或缺陷，确定失效位置，采用机械方法对继电器进行开封，展现内部全貌。

经检查，继电器内部未发现存在明显的多余物，继电器的衔铁部位无明显卡阻，内部结构未见异常；对继电器线圈进行通电测试，其触点能够正常切换，如图4所示。

图4 继电器开封后外观图

对继电器的触点、簧片进行检查，未发现继电器的簧片有明显裂纹或损伤（见图5、图6）。SEM检查结果显示，在常闭触点Pin4-Pin5的接触区域表面吸附有明显的异物，EDS分析结果显示，异物具有较高含量的碳（C）、氧（O）、铝（Al）等元素，检查结果如图7、图8所示。

图5 静触点整体外观图

图6 动触点Pin5外观图

图7 触点Pin4的检查结果

图8 触点Pin5的检查结果

3.8 综合分析

继电器的常闭触点Pin4-Pin5偶发出现不导通的情况，电参数测试结果显示，触点电压降在正常范围内，继电器的故障现象已消失。

外观检查结果显示，未见继电器的玻璃绝缘子存在明显裂纹或损伤，也未发现其引脚存在异常松动。因此，可排除继电器由于引脚松动引起常闭触点Pin4-Pin5不导通的可能。

继电器的不导通失效并不是在低温下出现，因此可排除水汽结霜引起常闭触点Pin4-Pin5不导通的可能。

X射线检查、PIND和开封检查均未观察到继电器的封装内部有明显的多余物，因此可排除由于多余物引起常闭触点Pin4-Pin5不导通的可能。

开封检查结果显示，继电器的衔铁结构未见明显结构异常或卡阻形貌，触点簧片未见明显的裂纹或损伤。因此，可排除由于行程不足引起常闭触点Pin4-Pin5不导通的可能。

开封检查结果显示，继电器的常闭触点Pin4-Pin5表面接触位置可见吸附明显异物。EDS分析结果显示，触点表面吸附的异物主要含碳（C）、氧（O）、铝（Al）等元素，从其组成及形貌分析，应为导电性不好的物质。触点的接触表面吸附不导电的物质后会引起接触不良，从而造成继电器的该组触点在吸合后不导通失效。

综上分析，故障原因是继电器常闭触点Pin4-Pin5表面吸附了不导电的异物，导致其不导通而失效。

4 结束语

更换地面电源供电继电器，对飞机进行恢复，检查线路连接的正确性、可靠性、导通性，符合要求。

地面试车检查共计3次，试车过程中进行了接通、断开发电机电门和插拔地面电源等试验，飞机电源系统工作正常。经试飞验证，飞机各系统工作正常，故障排除。

该型继电器为国产型号，统计其近几年故障情况发现，该型继电器使用一个翻修期后性能会不稳定，导致不导通失效故障频发。建议飞机进厂大修时对地面电源供电继电器进行固定换新，以保证飞机直流电源系统可靠工作。