葛俊　乐婷　宋冬

【摘 要】环控系统保障飞行员及电子设备的工作环境，出现故障将会影响飞行安全。针对某型飞机环控系统调节活门故障，分析其工作原理，排查其故障原因，并对故障原件——微动开关进行深入分析，并提出改进措施，为同类型产品维修工作提供参考及借鉴。

【关键词】环控系统;调节活门;微动开关;故障

中图分类号： V245.3 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）29-0024-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.29.010

在飞行过程中，飞机环控系统向座舱输入一定压力、温度的新鲜空气，满足飞行员的生理需求，同时防止飞机挡风玻璃凝结水汽。同时，环控系统冷却设备舱，保证电子设备的正常工作。某型飞机环控系统自高压压气机第七级引气，高温高压引气分为“冷路”和“热路”两条流路，“热路”空气经过调节活门后与“冷路”空气汇合，输送到飞机座舱中，并使座舱温度自动保持在15～25℃。调节活门通过电动机构驱动机械活门，调节热空气的流量，从而保证座舱温度满足要求。

由于调节活门工作环境温度较高，在飞机外场工作过程中，经常出现调节活门故障，影响飞机环控系统的正常工作，甚至危及飞行设备乃至飞行人员的安全。因此，针对该型飞机出现的调节活门，本文对故障现象进行深入分析，并提出排故措施，为环控系统排故提供参考。

1 故障现象描述

某型飞机在外场地面开车过程中，环控系统工作出现故障。改变调节活门的活门开度以调节进入座舱的热空气流量时，发现调节活门极限位置指示灯无法正常工作，活门关闭位置处指示灯始终未亮。在外场初步判断调节活门发生了卡滞现象，因此更换调节活门并将其故障件返回公司修理。

2 调节活门工作原理

调节活门由机械活门与调节电机组成，其原理图如图1所示，图中零件5为电机，零件11为球形阀门。电机输出轴与球形阀门啮合，带动球形阀门转动。调节活门工作时，按照温度调节规律向电机提供电操纵信号，电机输出轴从而向右或向左旋转并转动球形阀门，以减小或增大机械部分热空气流道的面积，从而改变进入飞机环控系统热空气的流量。

3 故障排查

根据调节活门工作原理，编制调节活门故障树如图2所示，引起调节活门卡滞、极限位置指示灯未亮的原因可能有以下几种情况。

图1 调节活门原理图

图2 调节活门故障树

1）机械故障：机械部分球形阀门旋转过程中与壳体之间的摩擦阻力过大，球形阀门在某一位置发生卡滞，导致极限位置指示灯不亮。

2）电机故障：由于碳刷、转子或机械传动部分出现故障导致直流电机无法正常工作，从而导致指示灯工作失常。

3）电器故障：电机电路上导线、插头或微动开关等故障，导致指示器所在线路无法形成通路，导致故障发生。

图3 调节活门卡滞故障排查流程

调节活门故障件返回公司后，检查球形阀门处于中间位置，按照图3排查流程进行故障排查。

将调节活门插头连接控制试验箱，线路顺利接通，并可以施加“左转”、“右转”指示信号，排除插头故障。

线路接通后，向调节活门施加“左转”、“右转”信号，电机正常旋转，排除电机故障。

调节活门运转过程中，球形阀门运转灵活无卡滞，排除活门机械故障。

当向调节活门施加“左转”信号，使其向“开”的方向工作，到达极限位置处，“打开”指示灯点亮;再向活门施加“右转”信号球形阀门关闭时，到达极限位置处，电机停止工作，观察球形阀门处于关闭状态，但未能点亮“关闭”指示灯。因此将产品故障点定位在“关”指示灯所在的电机线路中，回路中导线或微动开关接触不良或断路，从而导致故障现象的发生。考虑到导线断路难以定位，在排故过程中更换了关闭位置处的微动开关，重新运转调节活门，活门运转正常，“打开”、“关闭”位置处指示灯均能正常点亮，故障排除。

4 故障原因分析

从调节活门原理及实验情况分析，故障点基本定位在微动开关上。为了进一步查找微动开关的故障原因，对微动开关工作原理进行分析，并继续对微动开关进行相关实验。

4.1 工作原理

调节活门依靠电机带动旋转工作，通过凸轮将外部机械力作用于开关柱塞上，从而压缩簧片使之运动使得动触点与定触点快速接触或脱离。如图4所示，为调节活门上微动开关原理图，当球形阀门运动到极限位置时，在凸轮施加的动作力作用下，开關柱塞向下运动，压缩簧片使微动开关动触点与定触点2、3快速接触，接通指示器所在回路;撤去作用力后，簧片上产生反向的释放力，在释放力的作用下开关柱塞回归原位，微动开关回归自由状态，接通微动开关1、4触点，指示灯熄灭，电机开始旋转运动。

图4 微动开关原理图

4.2 性能测试

图5 微动开关主要性能参数

图5所示为微动开关主要性能参数示意图，拆下调节活门的微动开关后，采用专业千分尺测试分别测量样件的预行程、超行程、差动行程，采用测力计测试产品作动力和释放力，测量结果如表1所示，样件的测量结果在技术要求范围之内。

表1 微动开关样件测试数据

拆下微动开关并标记开、关位置，用直流低电阻测试仪测量产品的接触电阻。分别对故障产品和新品进行20次对比测量实验，结果如表2所示。

对于此微动开关，正常工作时接触电阻要 求不大于50。从表2测量结果中可以看出，在20次测量过程中，故障件样品有8次发生瞬时电阻超差现象，而稳定电阻均在要求范围之内。因此，本文判断微动开关故障点在接触点处，从而导致瞬时接触电阻超差，并继续对微动开关分解检查。

4.3 分解检查

对微动开关进一步分解，检查内部结构，弹簧、凸块未发现明显的异物、污染情况，但由于微动开关依靠电弧工作，在触点处有明显的积碳现象，分别如图6、图7所示。

图6 微动开关触点积碳

图7 微动开关触点积碳情况（右侧触点）

由于微动开关触点积碳，使得微动开关触点接触面凹凸不平，只有少数接触点与簧片形成真正的接触，电流流经开关时导流截面变小，收缩电阻增大，从而导致微动开关瞬时接触电阻增大。当调节活门旋转到关闭位置时，由于微动开关触点存在积碳，接触不良，不能输出正确的关闭信号给飞机座舱，导致座舱内指示灯未能点亮，故飞行员判定调节活门处于卡滞状态。

5 改进措施

当前条件下，修理调节活门时，仅要求检查微动开关的外观是否有裂纹，检测接通时接触电阻不大于50（且未考虑瞬时接触电阻超差的情况）。而在微动开关工作过程中，随着工作次数的增加，触点在电弧作用下极易积碳，导致回路接触不良从而故障频发，但修理过程中未对微动开关拆解检查触点积碳情况。相较于深修而言，该型微动开关采购单价较低，因此建议在调节活门大修过程中将微动开关列为必换件，从而降低故障率。

6 结论

通过分析调节活门的工作原理，准确定位了故障点，并对故障元件微动开关进一步深入剖析，确定触点积碳是导致调节活门指示灯不能正常工作的根本原因。考虑到微动开关价值低、深修意义不大，提出了在大修过程中更换微动开关的建议，有助于降低调节活门的故障率，保障了飞机环控系统的安全工作。

【参考文献】

[1]赵维义，张泰峰，杨晓华.飞机环控典型故障分析[J].装备环境工程.

[2]张忠州，符鹏.某型飞机环控系统引气中断故障诊断[J].航空维修与工程.