通用測(cè)試設(shè)備在機(jī)載設(shè)備維修的應(yīng)用

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摘要：隨著三代戰(zhàn)機(jī)裝備陸續(xù)進(jìn)入二翻期，配套機(jī)載設(shè)備內(nèi)部電路板出現(xiàn)損傷的情況呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。本文旨在通過(guò)X射線分析儀和紅外成像儀等通用測(cè)試設(shè)備檢測(cè)損傷電路板內(nèi)部缺陷及修復(fù)后效果，并完成某機(jī)載慣導(dǎo)損傷電路板修復(fù)。

關(guān)鍵詞：通用設(shè)備；損傷修復(fù)；機(jī)載設(shè)備

在人類發(fā)展進(jìn)程中，測(cè)量、測(cè)試一直扮演著重要角色，工業(yè)生產(chǎn)以及科學(xué)技術(shù)的開(kāi)拓創(chuàng)新都離不開(kāi)測(cè)量、測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用［1］。測(cè)試也是保證工程質(zhì)量的有力武器，它決定了一個(gè)工程最終成敗與否，可以說(shuō)，測(cè)試技術(shù)已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家科技水平的重要標(biāo)志。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各學(xué)科領(lǐng)域都對(duì)測(cè)試技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求，任何一個(gè)新的學(xué)科理論和現(xiàn)代裝備，如果沒(méi)有先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)和儀器支持，其研究、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)都是不可能的［2］。而通用測(cè)試儀器和設(shè)備的發(fā)展直接體現(xiàn)了測(cè)試技術(shù)的發(fā)展水平。通用測(cè)試設(shè)備水平的提升，對(duì)軍用飛機(jī)修理檢測(cè)提供了有效支持［3］。某軍用飛機(jī)配套X型慣導(dǎo)部件在使用過(guò)程中突發(fā)掉電故障，通過(guò)分解檢查，發(fā)現(xiàn)該慣導(dǎo)部件母線板、電源板嚴(yán)重?zé)g。現(xiàn)實(shí)條件下，X型慣導(dǎo)部件已陸續(xù)退出主戰(zhàn)裝備，修復(fù)X型損傷慣導(dǎo)所需專用器材大都停產(chǎn)，欲恢復(fù)裝備，只能開(kāi)展攻關(guān)修復(fù)。

1故障基本情況

1.1故障發(fā)生時(shí)機(jī)

該套X型慣導(dǎo)部件在外場(chǎng)通電約20min時(shí)，設(shè)備艙冒煙，儀器顯示“故障”燈亮，故障確定為慣導(dǎo)部件內(nèi)部短路導(dǎo)致。技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)用數(shù)字三用表測(cè)量地檢插頭的115V/400Hz和穩(wěn)地之間的阻值逐漸變?yōu)闊o(wú)窮，與正常情況下直接為無(wú)窮的情況有差異，說(shuō)明慣導(dǎo)部件絕緣性變差。測(cè)量電源插座X1的115V輸出絕緣正常。現(xiàn)場(chǎng)分解電子腔上下蓋板，可見(jiàn)電子腔內(nèi)母線板上XA9插座的17a與19a接觸偶燒蝕，燒蝕最嚴(yán)重的接觸偶為18a，并形成大量積碳（見(jiàn)圖1和圖2）。圖1母線板燒蝕

1.2故障排查情況

對(duì)損傷的X型慣導(dǎo)部件短路故障進(jìn)行檢查，列出了故障樹（見(jiàn)圖3），依據(jù)檢查修復(fù)方案開(kāi)展了絕緣檢查、分解檢查、修復(fù)驗(yàn)證等工作。以故障樹為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)各底事件逐一進(jìn)行檢查分析，相關(guān)底事件因素相繼排除，基本確定為母線板虛焊所致1.3故障機(jī)理分析檢查母線板其他電路板插座接觸偶的焊接無(wú)明顯松動(dòng)和焊接不牢靠的情況，無(wú)法確定XA9插座上19c、21c、21b、32c接觸偶焊點(diǎn)虛焊是原機(jī)狀態(tài)還是此次產(chǎn)品受高溫?zé)g過(guò)程的影響所致，但一定程度上反映了產(chǎn)品XA9插座的各接觸偶焊接質(zhì)量不高，產(chǎn)品報(bào)故即為虛焊導(dǎo)致。產(chǎn)品在外場(chǎng)首次通電瞬間，A9板上K1繼電器吸合（1和7常開(kāi)觸點(diǎn)閉合）18a與19a接觸偶經(jīng)匯流條導(dǎo)通，兩組接觸偶相當(dāng)于一組。受18a或19a接觸偶虛焊的影響，17a與18a（或19a）插孔接觸偶與母線板印制板之間在飛機(jī)通電瞬間大電流的作用下，產(chǎn)生電弧，導(dǎo)致母線板出現(xiàn)碳化，絕緣性下降。隨著通電時(shí)間的延長(zhǎng)（外場(chǎng)通電時(shí)間大于20min），碳化越來(lái)越嚴(yán)重，碳化處相當(dāng)于在XA9插座的17a與18a（或19a）接觸偶間串聯(lián)了一個(gè)阻值逐漸變小的電阻（Rx）。引起短路故障的機(jī)理圖如圖4所示。隨著Rx變小，回路中的電流逐漸增大，直至XA9插座的17a與19a底部徹底燒成積碳，Rx的阻值瞬間由十幾歐姆變?yōu)?，此時(shí)回路電流可由1A瞬間增加到20A。當(dāng)回路中2CK37E二極管燒穿后，控制儀器顯示“故障”燈亮。現(xiàn)場(chǎng)以燒蝕部位為切入點(diǎn)，通過(guò)導(dǎo)通測(cè)試、拍攝X光圖片、與正常件對(duì)比測(cè)試等方法，繪制母線板和A9入口濾波器、DC/DC（直流/直流）電源組件電路板損壞部位走線原理框圖（見(jiàn)圖5），拍攝X光圖片（見(jiàn)圖6）。經(jīng)測(cè)試，圖5中2CK37E二極管已擊穿、繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)常閉，檢測(cè)模塊上的場(chǎng)效應(yīng)管源極S端與漏極D端已導(dǎo)通，場(chǎng)效應(yīng)管已被擊穿。產(chǎn)品XA9插座的18a或19a接觸偶虛焊也可能導(dǎo)致該問(wèn)題的發(fā)生。

2通用設(shè)備輔助條件下的損傷電路板修復(fù)

2.1通用設(shè)備選擇

此次產(chǎn)品修復(fù)的主體是電路板基材。為降低測(cè)試過(guò)程對(duì)電路板的二次損傷，選用的通用儀器應(yīng)具備無(wú)損檢測(cè)功能。在電子企業(yè)生產(chǎn)中，X光已廣泛應(yīng)用于電路板缺陷的檢測(cè)。利用X光能有效檢測(cè)出印制電路板（Print⁃edCircuitBoard，PCB）的虛焊、粘連、銅箔脫落等缺陷。紅外熱成像技術(shù)是當(dāng)前一種非常重要的設(shè)備故障診斷方法，是一種無(wú)損檢測(cè)判斷評(píng)估方法，在電路板故障診斷和排除過(guò)程中發(fā)揮著重要作用［4］。常用電路板故障的發(fā)生都會(huì)伴隨著電子元件溫度的變化，利用觀測(cè)到的電路板、電子元件的溫度變化，可以檢測(cè)電路板故障。此次電路板損傷狀態(tài)檢查和修復(fù)，可以利用X光檢測(cè)缺陷，利用紅外線溫度場(chǎng)的差異檢測(cè)電路板修復(fù)后的效果，X光機(jī)和紅外成像儀設(shè)備優(yōu)先選用。

2.2損傷電路板基本情況排查

刮除所有可見(jiàn)的燒蝕點(diǎn)，用酒精擦洗其他熏黑部位，重新焊接X(jué)A9插座底部的導(dǎo)線，首次重新焊接導(dǎo)線并清理積碳后，實(shí)物圖如圖7所示。按《X型慣導(dǎo)部件查線表》規(guī)定的接線關(guān)系，對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)另一慣導(dǎo)部件，檢查損傷電路板周圍的接觸偶接線，未發(fā)現(xiàn)明顯異常，擴(kuò)展逐個(gè)導(dǎo)通母線板接線關(guān)系，清查缺損接線，發(fā)現(xiàn)原本應(yīng)導(dǎo)通的四路接觸偶不導(dǎo)通。通過(guò)在相關(guān)接觸偶間飛線，母線板接線關(guān)系均正常。利用數(shù)字多用表，通過(guò)慣導(dǎo)部件地檢插頭測(cè)試各輸出電壓的對(duì)地阻值時(shí)發(fā)現(xiàn)，27V電源對(duì)地電阻實(shí)測(cè)值為18Ω，規(guī)定應(yīng)大于300Ω。可見(jiàn)，母線板XA9插座底部積碳清除不徹底，仍存在近似短路部位。分析產(chǎn)品原理，并查閱慣導(dǎo)部件供電關(guān)系后，在地檢1插座的45號(hào)和52號(hào)針間加1.0～2.5V電壓。用紅外成像儀對(duì)母線板拍攝紅外圖像，發(fā)現(xiàn)XA9插座編號(hào)32號(hào)插孔附近的鎖緊螺釘外側(cè)溫度明顯高于其他位置，其他位置為22℃左右，該位置隨通電時(shí)間的延長(zhǎng)已達(dá)到25℃。用5倍放大鏡觀察，可見(jiàn)加電后溫度明顯高的位置有黑色積碳，簡(jiǎn)單清除后，地檢1插座的45號(hào)針與52號(hào)針之間的阻值已增至兆歐級(jí)。針對(duì)性檢查XA9插座的32號(hào)接觸偶附近，發(fā)現(xiàn)XA9插座底部仍有未清除的積碳，用刮刀、鑷子、酒精等工具重新清理擦拭后，計(jì)電+15V電壓對(duì)地電阻變?yōu)樯锨W，符合規(guī)定要求。

2.3修復(fù)方案制定

測(cè)試損傷母線板功能正常后，嘗試在不分解XA9插座的基礎(chǔ)上，直接對(duì)損傷部位涂膠灌封，如灌封后相關(guān)阻值不符合要求，需要分解XA9插座后再對(duì)電路板損傷部位進(jìn)行灌封。清除母線板上原XA9插座安裝位置的積碳和污物，更換某型計(jì)算機(jī)電源插座，并在缺損位置飛線（見(jiàn)圖7），按導(dǎo)線標(biāo)記焊接X(jué)A9插座背面導(dǎo)線，焊接完成后，用三用表按《X慣導(dǎo)部件查線表》導(dǎo)通各接線關(guān)系正常。首次測(cè)量產(chǎn)品絕緣異常，經(jīng)排查測(cè)量發(fā)現(xiàn)，XZ3薄膜電纜25號(hào)針飛線處焊點(diǎn)偏大，在底蓋板壓緊時(shí)與底蓋板觸碰短接，重新焊接25號(hào)針的飛線，不絕緣故障排除。確定母線板功能正常后，擬選擇膠料灌封母線板缺損部位。經(jīng)過(guò)綜合比較和分析，選擇在缺損部位灌封HG-11環(huán)氧灌封料。該膠料為混合配方環(huán)氧樹脂類膠料，用于某系列慣導(dǎo)平臺(tái)插座的灌封，硬度高、耐高溫、絕緣性好。封固效果實(shí)物圖如圖8所示。圖8母線板封膠實(shí)物圖2.4修復(fù)效果檢查基于通用測(cè)試設(shè)備對(duì)損傷部位的準(zhǔn)確判定和修復(fù)后效果的有效檢測(cè)，產(chǎn)品修復(fù)完成。產(chǎn)品修復(fù)后，在進(jìn)行常規(guī)試驗(yàn)基礎(chǔ)上，補(bǔ)充進(jìn)行高低溫、綜合冷熱天、機(jī)載等試驗(yàn)，確定慣導(dǎo)部件修復(fù)可靠，驗(yàn)證試驗(yàn)充分，將產(chǎn)品裝機(jī)使用后，性能和功能均滿足要求，攻關(guān)修復(fù)成功。

3結(jié)語(yǔ)

航空修理作為航空產(chǎn)業(yè)鏈末端環(huán)節(jié)，對(duì)老舊裝備的攻關(guān)修復(fù)是企業(yè)生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，更是航空修理企業(yè)長(zhǎng)期存在的意義所在。近年來(lái)，隨著通用設(shè)備制造技術(shù)的提升，其在航空機(jī)載設(shè)備產(chǎn)品故障診斷過(guò)程中發(fā)揮著越來(lái)越顯著的作用［5］。本文選取了航空修理工廠實(shí)際修理過(guò)程中所遇損傷電路板修復(fù)案例，利用X射線分析儀設(shè)備、紅外成像儀等通用設(shè)備開(kāi)展診斷分析，最終成功修復(fù)了損傷部位，實(shí)現(xiàn)了X型慣導(dǎo)部件的完好交付，經(jīng)部隊(duì)驗(yàn)證，效果良好。

參考文獻(xiàn)：

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［5］鄭東良.航空維修理論［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2007：78.

作者：宋文瑰 焦梅素 周彥凱 貢志波 單位：石家莊海山實(shí)業(yè)發(fā)展總公司