導(dǎo)語：飛機燃油油量測量系統(tǒng)調(diào)零問題分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：燃油油量測量系統(tǒng)作為燃油油量數(shù)據(jù)指示的重要組成部分，通過各組油量傳感信號器發(fā)送液面信號，由油量測量計算機進(jìn)行C/V轉(zhuǎn)換并與內(nèi)部H-V曲線比對，從而輸出燃油油量。油量測量系統(tǒng)因設(shè)備精度需求高，電容值也存在個體差異，故在安裝后需進(jìn)行調(diào)零、調(diào)滿工作。當(dāng)其調(diào)零不成功時將無法準(zhǔn)確指示飛機油量，直接影響后續(xù)任務(wù)出動。文章針對油量測量系統(tǒng)調(diào)零不成功問題，對其故障原因進(jìn)行分析，提出了系統(tǒng)內(nèi)統(tǒng)一接地線的控制措施，為實現(xiàn)油量準(zhǔn)確指示提供有益借鑒。

關(guān)鍵詞：油量測量；油量測量計算機；調(diào)零；原因分析

飛機燃油油量的測量數(shù)值是預(yù)估飛行續(xù)航時間和確保飛行安全的重要參數(shù)[1]，其功能由燃油測量系統(tǒng)實現(xiàn)。燃油測量系統(tǒng)主要設(shè)備見圖1，主要包括油量傳感器、油量傳感器信號器和油量測量計算機等設(shè)備，其功能框圖見圖2。目前飛機燃油測量多使用電容式油量傳感器。它安裝在油箱內(nèi)，浸入燃油的高度不同其電容值就產(chǎn)生了相應(yīng)的變化，再通過C/V轉(zhuǎn)化電路將電容值轉(zhuǎn)化為電壓值傳遞至油量測量計算機[2]，油量測量計算機將不同電壓值對應(yīng)的油量值進(jìn)行比對計算和溫度修正再輸出，從而得到飛行儀表上的燃油數(shù)據(jù)。因設(shè)備精度高，電容值存在個體差異，故在安裝后需對燃油油量測量系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)零、調(diào)滿工作。某飛機在執(zhí)行燃油系統(tǒng)調(diào)零操作后，一線檢測設(shè)備顯示調(diào)零成功，但機上油量顯示并未歸零。故針對這一問題進(jìn)行原理研究和技術(shù)改進(jìn)，解決調(diào)零不成功問題。

1故障原因分析

為解決該問題，首先進(jìn)行FTA分析，故障樹見圖3。首先針對調(diào)零后機上油量未歸零問題，梳理出該故障的3個底事件如下：①一線檢測設(shè)備故障；②檢測設(shè)備通訊電纜故障；③油量測量計算機故障。

1.1一線檢測設(shè)備故障底事件分析

一線檢測設(shè)備故障，可能存在未成功發(fā)送調(diào)零指令卻錯誤顯示調(diào)零成功的情況，導(dǎo)致一線檢測設(shè)備顯示調(diào)零成功，實際油量測量計算機未執(zhí)行調(diào)零操作，機上油量未歸零的故障現(xiàn)象。一線檢測設(shè)備是用于在地面給油量測量系統(tǒng)調(diào)零調(diào)滿的設(shè)備。在飛機空油和滿油的情況下，通過RS422A通訊方式向燃油測量系統(tǒng)發(fā)送燃油油量零位和滿位的校準(zhǔn)指令，并通過RS422A通訊方式接收燃油測量系統(tǒng)反饋的校準(zhǔn)結(jié)果信息，隨后再通過ARINC429通訊接收油位校準(zhǔn)后的油量數(shù)據(jù)并發(fā)送至屏幕顯示。因其功能較多，故一線檢測設(shè)備采用雙CPU設(shè)計，分別為數(shù)據(jù)處理模塊A和數(shù)據(jù)處理模塊B,二者之間通過IIC通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。數(shù)據(jù)處理模塊A負(fù)責(zé)接收燃油測量系統(tǒng)發(fā)出的油量數(shù)據(jù)，采用循環(huán)接收的模式，周期為300ms。接收到的油量數(shù)據(jù)信息經(jīng)過處理后，通過IIC通訊以300ms的周期向數(shù)據(jù)處理模塊B循環(huán)發(fā)送。數(shù)據(jù)處理模塊B負(fù)責(zé)與燃油測量系統(tǒng)進(jìn)行RS422通訊信息交互，只有在觸發(fā)調(diào)零或調(diào)滿操作期間，數(shù)據(jù)處理模塊B向燃油測量系統(tǒng)發(fā)送燃油油量零位和滿位的校準(zhǔn)指令，并通過RS422A通訊方式接收燃油測量系統(tǒng)反饋的校準(zhǔn)結(jié)果信息。同時，數(shù)據(jù)處理模塊B可通過RS232通訊向其顯示屏發(fā)送校準(zhǔn)結(jié)果信息和油量數(shù)據(jù)信息。該一線檢測設(shè)備具有自檢功能，包括硬件自檢和通訊自檢。硬件自檢方式為實時監(jiān)測檢測設(shè)備重要硬件線路工作狀態(tài)；通訊自檢方式為可以實現(xiàn)自發(fā)自收，判斷自身通訊模塊工作狀態(tài)?，F(xiàn)場人員對一線檢測設(shè)備進(jìn)行自檢和返廠功能檢查，結(jié)果均正常，故可排除一線檢測設(shè)備故障底事件。

1.2檢測設(shè)備通訊電纜故障底事件分析

檢測設(shè)備通訊電纜故障，調(diào)零指令可能未成功發(fā)送至油量測量計算機，亦會導(dǎo)致一線檢測設(shè)備顯示調(diào)零成功，但實際油量測量計算機未執(zhí)行調(diào)零操作，機上油量未歸零的故障現(xiàn)象。為排查上述底事件，現(xiàn)場人員對檢測設(shè)備通訊電纜進(jìn)行通斷檢查，結(jié)果均無異常，故繼續(xù)分析油量測量計算機故障底事件。

1.3油量測量計算機故障底事件分析

燃油油量測量系統(tǒng)采用電容式測量原理，油量傳感器輸出電容量與油量傳感器的浸油高度呈線性正比關(guān)系。機上調(diào)零的目的在于記錄空油時油量傳感器的電容量，機上調(diào)滿的目的在于記錄滿油時油量傳感器的電容量。知道了油量傳感器空油與滿油時的電容量，就可以計算出線性正比關(guān)系的斜率。根據(jù)測量到的油量傳感器電容量，計算出油量傳感器的浸油高度，油量測量計算機再根據(jù)浸油高度和油箱曲線進(jìn)行對比即可計算出油箱剩余油量。根據(jù)本次故障現(xiàn)象，以下3點問題可引發(fā)機上調(diào)零不成功故障，詳述如下。1.3.1C/V芯片故障分析C/V芯片是油量測量計算機內(nèi)部用于采集傳感器電容值的核心元器件，C/V芯片故障可能導(dǎo)致采集到的傳感器電容值不停變化，導(dǎo)致油量測量計算機在成功完成調(diào)零操作后，油量無法歸零。1.3.2鐵電存儲器故障分析油量測量計算機使用鐵電存儲器儲存零滿數(shù)據(jù)，鐵電存儲器失效會導(dǎo)致零滿數(shù)據(jù)無法寫入，可能導(dǎo)致油量測量計算機在成功完成調(diào)零操作后，油量仍無法歸零。為詳細(xì)分析本底事件，特對故障油量測量計算機進(jìn)行專用檢測設(shè)備檢查，其C/V芯片轉(zhuǎn)換功能和鐵電存儲器儲存零滿數(shù)據(jù)功能均正常，故可以排除C/V芯片故障和鐵電存儲器故障。1.3.3地線未良好連接分析由于油量傳感器輸出的電容信號是個微小的弱電信號，極小的信號波動都會引起測量到的油量傳感器電容量跳變，導(dǎo)致機上油量測量的不穩(wěn)定。又因為油量信號測量的數(shù)值大小是以其參考地為零點進(jìn)行計算，故為了保證測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定可靠，就必須確保油量傳感器與油量測量計算機一點穩(wěn)定接地并實現(xiàn)參考地絕對統(tǒng)一，避免因為參考地不一致或不穩(wěn)定引起測量錯誤或跳變。油量測量計算機與油量傳感器在機上安裝時，分別就近與飛機結(jié)構(gòu)搭接，以提高產(chǎn)品的電磁屏蔽性能與抗干擾性能。同時，油量測量計算機與油量傳感器之間通過電纜實現(xiàn)地線連接，達(dá)到油量測量計算機與油量傳感器測量共地的設(shè)計要求。分解檢查故障油量測量計算機，根據(jù)檢查結(jié)果，繪制出故障油量測量計算機接線狀態(tài)如圖4所示。由上圖可發(fā)現(xiàn)電纜引入的油量傳感器測量地未與計算機殼體搭接，油量測量計算機系統(tǒng)地只能通過28V電源地線與飛機的殼體地搭接。在此情況下，油量測量計算機與檢測設(shè)備會共用地線，這樣油量測量計算機的地電位會受到檢測設(shè)備工作電流的影響。設(shè)油量測量計算機工作電流為I1，檢測設(shè)備工作電流為I2，油量測量計算機與檢測設(shè)備共用地線電阻為R。由此，檢測設(shè)備未工作時，油量測量計算機地電位電壓為I1*R；檢測設(shè)備工作時，地電位電壓為（I1+I2）*R。即檢測設(shè)備工作時，油量測量計算機地電位電壓會上升I2*R。由此可知，油量傳感器測量地未在油量測量計算機內(nèi)部與殼體搭接，二者測量不共地，電容值受不共地因素的影響產(chǎn)生波動，即使在油量測量計算機完成調(diào)零操作后，機上油量也無法歸零。進(jìn)而該問題原因可定位，是由油量傳感器測量地引入油量測量計算機內(nèi)部的地線未與機箱連接地線搭接所致。

2解決措施

如圖5所示，將油量測量計算機內(nèi)部地線和機箱連接地線搭接后，油量傳感器殼體地、油量測量計算機殼體地與機上28V電源地都與飛機殼體地接通；油量傳感器的測量地通過機上電纜接到油量測量計算機內(nèi)部后接系統(tǒng)地，同時通過增加的接地線再接油量測量計算機殼體地；28V電源地進(jìn)入油量測量計算機后，連接油量測量計算機系統(tǒng)地，通過增加的接地線接油量測量計算機殼體地；28V電源地進(jìn)入檢測設(shè)備，經(jīng)過檢測設(shè)備內(nèi)部開關(guān)電源轉(zhuǎn)換輸出檢測設(shè)備5V電源地，檢測設(shè)備5V電源地通過檢測設(shè)備電纜連接到油量測量計算機系統(tǒng)地。在這種接線狀態(tài)下，油量測量計算機系統(tǒng)地通過油量測量計算機殼體地實現(xiàn)與飛機殼體地的搭接，可以保證搭接良好可靠。為驗證上述分析，特將故障油量測量計算機返修增加內(nèi)部地線后裝機進(jìn)行驗證，經(jīng)確認(rèn)可以成功完成調(diào)零、調(diào)滿工作。后續(xù)已對油量測量計算機進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，將油量測量計算機的內(nèi)部接地線和機箱連接地線穩(wěn)定搭接，問題得以解決。

3原因總結(jié)

此次燃油油量測量系統(tǒng)調(diào)零不成功的原因為油量測量計算機內(nèi)部未接系統(tǒng)地到殼體的地線，調(diào)零前接上檢測設(shè)備，受到檢測設(shè)備用電影響，油量測量計算機系統(tǒng)地電平上升，導(dǎo)致油量傳感器采樣值降低，油量降低。調(diào)零工作完成后，油量“假象歸零”。當(dāng)檢測設(shè)備斷電后，油量測量計算機系統(tǒng)地不再受到檢測設(shè)備用電影響，油量測量計算機系統(tǒng)地電平恢復(fù)，油量傳感器采樣值恢復(fù)正常，油量顯示數(shù)值又上漲。最終導(dǎo)致的問題現(xiàn)象就是機上完成調(diào)零后油量顯示歸零，檢測設(shè)備下電后油量又出現(xiàn)了上漲，故障即表現(xiàn)為機上調(diào)零不成功。經(jīng)原因分析和實際驗證后，將油量測量計算機系統(tǒng)地通過內(nèi)部接地線與殼體統(tǒng)一連接，繼而實現(xiàn)與飛機殼體地的搭接。連接檢測設(shè)備時，油量測量計算機與檢測設(shè)備共用地線電阻為R=0。這時即使檢測設(shè)備工作時，油量測量計算機地電位電壓也不會變化，也不會導(dǎo)致油量傳感器采樣值變化，即可解決機上調(diào)零不成功問題。

4結(jié)論

燃油油量測量系統(tǒng)調(diào)零、調(diào)滿功能是否有效將直接影響燃油測量系統(tǒng)的顯示精度，對飛行安全和任務(wù)的完成造成一定影響。本文針對燃油油量測量系統(tǒng)調(diào)零不成功問題進(jìn)行理論詳細(xì)分析，論證了統(tǒng)一有效接地對高精度設(shè)備的重要影響，保障了飛機燃油系統(tǒng)的正常工作。

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[3]陳哲，李建峰，嚴(yán)豪杰，等.飛機燃油測量系統(tǒng)典型故障分析解決[J].通訊世界，2021，28（5）：305-306.

作者：王捷 朱書月 王凱 單位：中航西安飛機工業(yè)集團(tuán)股份有限公司