空客飛機電瓶緩慢自放電故障分析

■ 陳明政/四川航空股份有限公司工程技術(shù)分公司

0 引言

電瓶作為啟動飛機的關(guān)鍵部件，不正常的緩慢自放電會導(dǎo)致電瓶低壓，從而影響飛機的正常啟動甚至導(dǎo)致航班延誤。本文系統(tǒng)介紹了A320 系列飛機的電瓶供電原理，對線路和供電邏輯進行分析，結(jié)合現(xiàn)場排故經(jīng)驗，確定了電瓶緩慢自放電的原因，同時根據(jù)故障的隱蔽性、復(fù)雜性、難以重現(xiàn)等特點，提出了有效的排故思路和解決方案。

1 總體思路

綜合空客公司飛機維修手冊和現(xiàn)場排故經(jīng)驗，總結(jié)導(dǎo)致電瓶緩慢自放電的主要原因有以下幾點。

1.1 電瓶自身故障或性能衰減

A320 系列飛機使用的是鎳鎘蓄電池，額定電壓24V，額定容量23Ah，由20 個鎳鎘電池模塊組成。電瓶接頭臟污、極板活性物質(zhì)脫落、電解液有雜質(zhì)等情況均會導(dǎo)致電瓶出現(xiàn)緩慢自放電故障，因此需要對電瓶表面及周圍環(huán)境進行檢查，若無異常發(fā)現(xiàn)，可通過更換電瓶確認故障是否排除。目前公司A320機隊涉及電瓶緩慢自放電的飛機，大部分是通過更換電瓶排除故障的。

1.2 有較大耗電的負載

當電路中出現(xiàn)耗電較大的負載時，會導(dǎo)致電瓶放電電流增加，縮短放電時間，使電瓶電壓很快到達截止電壓，此時電瓶還會處于過放電狀態(tài)。此類故障又分為如下幾種情況。

1）SEC 故障導(dǎo)致的不正常放電

根據(jù)空客公司回復(fù)，擾流板升降舵計算機（SEC）和升降舵副翼計算機（ELAC）共同接收壓力開關(guān)信號，如果SEC 故障，可能導(dǎo)致ELAC 處于熱匯流條供電狀態(tài)。

可按以下步驟逐步確認故障源：

a.使飛機的三個液壓系統(tǒng)不增壓；

b.使所有ELAC 和SEC 計算機都處于上電狀態(tài)；

c.斷開ELAC 正常供電跳開關(guān)（15CE1/15CE2）， 此 時ELAC 按 鈕“FAULT”燈應(yīng)點亮；

d.若ELAC 按 鈕“FAULT”燈 在30s 后熄滅，則依次拔出SEC 1/2/3（當ELAC 處于熱匯流條供電時，ELAC 按鈕“FAULT”燈會熄滅）；

e.每 拔 出 一 部SEC， 若30s 后ELAC 按鈕“FAULT”燈重新點亮，則更換相應(yīng)的SEC。

2）液壓系統(tǒng)壓力開關(guān)故障導(dǎo)致電瓶不正常放電

ELAC 接收三套液壓系統(tǒng)壓力開關(guān)信號，通過這些輸入端口接收壓力開關(guān)高壓/低壓信號。當壓力開關(guān)閉合時，ELAC 收到地信號，導(dǎo)致ELAC 認為相關(guān)的液壓系統(tǒng)處于增壓狀態(tài)，熱匯流條備用供電被接入。

可按以下步驟逐步確認故障源：

a.使飛機的三個液壓系統(tǒng)不增壓；

b.拆下所有的ELAC 和SEC；

c.如圖1 所示，在ELAC 后部插座測量離散輸入端口（DSI40/42/32）對地的阻值；

圖1 ELAC1通過壓力開關(guān)接收對地信號

d.若對地阻值不是無窮大，壓力開關(guān)故障的可能性最大，需要檢查相應(yīng)的線路和壓力開關(guān)。

3）電瓶下游高耗電負載不正常接入

當測量到放電電流超過400mA時，熱匯流條可能存在高耗電負載。一號電瓶為701PP、703PP 的熱匯流條，二號電瓶為702PP、704PP 的熱匯流條，這兩處匯流條主要為飛控、導(dǎo)航、剎車等重要系統(tǒng)供電。各系統(tǒng)都與一個跳開關(guān)相連，為了縮減排故時間，可以通過逐個斷開跳開關(guān)，觀察電流表的電流變化量來判斷耗電較高的負載。

1.3 系統(tǒng)其他部附件

電瓶充放電系統(tǒng)中還有幾處電路并不受跳開關(guān)的控制，如電瓶充電限制器（BCL）、接觸器6PB、頭頂面板的電瓶電壓表等，這些部件直接和電瓶相連。若將電瓶熱匯流條相關(guān)的所有跳開關(guān)都斷開后，電瓶仍然存在較高放電電流，可考慮這些部件是否存在過度耗電的情況。

2 案例驗證

2.1 案例一：B-67XX 壓力開關(guān)故障導(dǎo)致雙電瓶熱匯流條不正常放電

1）排故過程

8 月24 日B-67XX 停場期間先后出現(xiàn)兩個電瓶低壓現(xiàn)象，隨后更換兩個電瓶，測量放電電流均小于手冊標準值，正常執(zhí)行后續(xù)航班。

8 月27 日該飛機停場期間再次出現(xiàn)電瓶間斷性低壓現(xiàn)象，觀察發(fā)現(xiàn)一號電瓶掉電量比二號電瓶高，測量放電電流正常，更換BCL1 和接觸器6PB1，將SEC 2/3 與其他飛機互串。

完成上述排故后一段時間（>24h）飛機停場監(jiān)控雙電瓶電壓正常，但在兩次執(zhí)行維護工作后（兩次工作均為液壓系統(tǒng)增壓）又出現(xiàn)不正常掉電（每小時減少約0.5V）。之后將35CE、37CE 和48CE、SEC1 與其他飛機互串。

8 月30 日進一步排故發(fā)現(xiàn)，飛機斷 電 大 于2h 后，ELAC1、ELAC2、SEC1 以 及35CE、37CE 繼 電 器 仍 然存在發(fā)熱現(xiàn)象，判斷熱匯流條持續(xù)在對三個計算機供電，因此明確了排故方向。

后續(xù)通過分析線路邏輯，模擬出故障狀態(tài)下的電流異常現(xiàn)象，最終確認為飛控綠系統(tǒng)壓力開關(guān)10CE2 故障，導(dǎo)致飛機斷電后無法斷開ELAC1/2 和SEC1的熱匯流條供電邏輯。將10CE2 串件至其他飛機，確認故障轉(zhuǎn)移。

本次故障表現(xiàn)不穩(wěn)定，多次長時間停場監(jiān)控電瓶電壓正常，給排故工作帶來了一定的干擾。在確認斷電后ELAC1、ELAC2 和SEC1 出現(xiàn)持續(xù)發(fā)熱現(xiàn)象后，才將關(guān)注點集中在能夠?qū)е露鄠€計算機上電的壓力開關(guān)上，通過分析熱匯流條計算機供電的觸發(fā)邏輯，最終完成排故。

2）故障分析

A320 系列飛機安裝了兩個電瓶與熱匯流條相連，應(yīng)急情況下可為重要系統(tǒng)供電。正常情況下熱匯流條耗電量較低，是為了防止飛機在停放期間電瓶過度放電。一號電瓶與701PP、703PP 相連，二號電瓶與702PP、704PP 相連。每個熱匯流條向不同的系統(tǒng)供電，系統(tǒng)之間沒有關(guān)聯(lián)。

本次故障是由壓力開關(guān)故障導(dǎo)致的ELAC1、ELAC2 和SEC1 不正常上電。ELAC1 和SEC1 與703PP 相 連，使 用BAT1 熱匯流條。ELAC2 與704PP 相連，使用BAT2 熱匯流條。一號電瓶由于有更多的耗電負載，導(dǎo)致其電壓下降比二號電瓶更快，這也解釋了幾次檢查中都發(fā)現(xiàn)一號電瓶電壓更低的情況。在模擬故障情況進行驗證時得出，故障狀態(tài)下一號電瓶的放電電流為3A，二號電瓶的放電電流為1.8A。

在計算機供電電路中，計算機接收三套液壓系統(tǒng)共6 個壓力開關(guān)的離散信號。以ELAC1 為例（見圖2），當計算機收到某系統(tǒng)的高壓信號后，計算機內(nèi)部開關(guān)吸合，從而使熱匯流條供電繼電器35CE 吸合。一旦飛機失去正常供電，電瓶能讓計算機繼續(xù)保持上電狀態(tài)，確保重要的飛控系統(tǒng)工作正常（ELAC2 原理參考圖3）。空客公司為了防止因單個壓力開關(guān)故障產(chǎn)生的誤觸發(fā)，在計算機內(nèi)部設(shè)置了與門觸發(fā)邏輯，即任意一套液壓系統(tǒng)的飛控壓力開關(guān)10CEx 和液壓壓力開關(guān)x151GN 同時探測到系統(tǒng)增壓使開關(guān)閉合時，才能觸發(fā)計算機熱匯流條供電條件。若要切斷熱匯流條供電，則需要6 個壓力開關(guān)均斷開，延遲30s后解除。若此時某個壓力開關(guān)仍處于閉合狀態(tài)，則熱匯流條依舊會向計算機供電，這就是單個壓力開關(guān)故障導(dǎo)致不正常放電的原因。

圖2 ELAC1備份供電

圖3 ELAC2備份供電

本案例中，在飛機進行維護工作時，液壓系統(tǒng)增壓使計算機內(nèi)部熱匯流條供電邏輯觸發(fā)，導(dǎo)致35CE 和37CE 繼電器處于吸合狀態(tài)。增壓結(jié)束后，由于仍有壓力開關(guān)處于閉合狀態(tài)，熱匯流條供電未斷開，結(jié)束維護工作斷電后由飛機電瓶持續(xù)供電，導(dǎo)致航前兩個電瓶電壓均很低。

前期排故操作過程中，在接入電流表測量放電電流時，會暫時斷開電瓶與地之間的連接，破壞了電瓶的回路狀態(tài)，使熱匯流條被人為斷開。因無法持續(xù)向計算機供電，計算機也不再接收任何壓力開關(guān)的信號，35CE 和37CE 繼電器將無法保持，使計算機恢復(fù)正常狀態(tài)。這就導(dǎo)致每次按照排故手冊接入電流表后測量放電電流均正常，后續(xù)長時間監(jiān)控電壓也均正常，直至下次進行維修工作使液壓系統(tǒng)增壓時，再次觸發(fā)計算機內(nèi)部熱匯流條供電邏輯，故障才會再現(xiàn)。

為了模擬故障現(xiàn)象，在接入電流表進入回路之后，再對飛機進行上電，液壓系統(tǒng)增壓（此步驟使計算機內(nèi)部熱匯流條供電邏輯觸發(fā)），然后再整機斷電，正常狀態(tài)下熱匯流條放電電流應(yīng)在30s內(nèi)降低至正常值100 ～150mA（所有壓力開關(guān)均探測到低壓信號后，延遲30s后邏輯解除，熱匯流條停止供電）。而本機熱匯流條放電電流持續(xù)維持在1.9A左右，斷開10CE2 跳開關(guān)后，熱匯流條放電電流下降至正常值，因此確認故障。

2.2 案例二：B-99XX 高耗電負載導(dǎo)致單電瓶不正常放電

1）排故過程

B-99XX 飛機二號電瓶異常放電，前期通過拔出跳開關(guān)確認13WN 跳開關(guān)（702PP熱匯流條供電）下游存在故障，現(xiàn)象為合上13WN 測得二號電瓶放電電流為1.5A，拔出13WN 后二號電瓶放電電流下降到0.25A，確認13WN 下游存在高耗電負載。

單獨斷開L4 門預(yù)位燈，故障消失，電流降低為0.25A。判斷L4 門余壓燈故障，測量L4 門余壓燈A 到G 的電阻為1.2MΩ，對比其他余壓燈阻值偏小，確認故障。

2）故障分析

如圖4 所示，飛機斷電情況下，702PP 通過13WN 跳開關(guān)分別向飛機左右側(cè)客艙門預(yù)位燈供電：左側(cè)L1、L2、L3、L4 門預(yù)位燈串聯(lián)，且每個門的預(yù)位燈向相應(yīng)門的余壓燈供電；右側(cè)R1、R2、R3、R4 門預(yù)位燈串聯(lián)，且每個門的預(yù)位燈向相應(yīng)門的余壓燈供電。

圖4 艙門預(yù)位燈供電邏輯

正常情況下，飛機的預(yù)位燈和余壓燈均不工作，負載電流很小。本次故障中穩(wěn)定測量出現(xiàn)較大負載電流，說明線路中出現(xiàn)了低阻值導(dǎo)致電流變大，再根據(jù)線路圖逐個斷開下游部件，即可確認故障源。

3 排故提示

1）排故中接入電流表不規(guī)范將導(dǎo)致電流測量值不準確，需按照手冊要求正確連接萬用表（見圖5）。

圖5 萬用表正確接法

2）使用電瓶啟動APU 后，由于負載較大，電瓶電壓會快速下降，且消耗電瓶電量較多，因此在大負載下使用電瓶后，需保證電瓶充電完畢再斷電（電瓶電壓大于26V 且充電電流小于1A）。

3）空客服務(wù)信函ISI 24-38-0003 和AMM 均建議，停場超過兩天的飛機應(yīng)按照AMM 手冊斷開電瓶和熱匯流條的連接，防止電瓶持續(xù)放電。

4）對于不穩(wěn)定、較難重現(xiàn)的故障，需要仔細觀察，抓準故障現(xiàn)象，確認排故方向。若發(fā)現(xiàn)電瓶出現(xiàn)持續(xù)放電現(xiàn)象且測量放電電流無異常時，可以采用觸摸的方式確認計算機和相關(guān)繼電器是否存在發(fā)熱現(xiàn)象，幫助確認故障情況。