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摘 要：为解决某型直升机制冷系统报E02故障，提出了基于故障树的故障诊断方法，并结合制冷系统原理，建立了故障树模型。将故障树模型结合实例进行了故障诊断分析，通过对底事件的逐一排除，定位了产生故障的根本原因，通过故障原理分析得出了故障处理方案，实施故障处理方案有效解决了该故障。在整个故障诊断过程中，最大限度地减少了测量、试验次数，提高了故障诊断的效率。

关键词：直升机；制冷系统；底事件；故障树

分类号：V275.1

引言

直升机是20世纪航空领域下极具特色的飞行器之一，且随着直升机的不断开拓，其在各个领域下都有着不可埋没的作用，其广泛应用在低高度作战、运输、巡逻、旅游、救护等多个领域。

本文以某型直升机制冷系统中驾驶舱制冷系统报E02故障为研究对象，运用故障树分析方法并结合工程实际进行推理，找出了产生故障的根本原因，提高了直升机制冷系统的故障诊断效率。

1、制冷系统故障实例

1.1驾驶舱制冷系统的组成和工作原理

驾驶舱制冷系统由蒸发循环制冷装置、制冷电控盒和制冷控制盒等部分组成；由图1可知蒸发循环制冷装置主要由蒸发器组件、冷凝器组件、压缩机、膨胀阀和制冷剂管路组成。

制冷时，电控盒发信号给压缩机、冷凝风机、蒸发风机，压缩机、冷凝风机、蒸发风机开始运转，压缩机抽吸蒸发器出口的低温低压制冷剂蒸汽，将其压缩至高温高压的气体，并排至冷凝器；该高温高压制冷剂气体在冷凝器中被风机抽吸的外界大气冷却，冷凝成温度和压力较高的液体，然后经储液器进入膨胀阀节流膨胀，温度和压力急剧下降，变为一种低温气液混合物；该混合物流入蒸发器，与蒸发风机抽吸的驾驶舱暖湿空气进行热交换，吸热蒸发变成低压蒸汽，重新回到压缩机中，完成一个循环。同时舱内暖湿空气在蒸发器中放热冷却，通过各送风口供给驾驶舱制冷，如此往复从而达到制冷的目的。

通风时，压缩机不运转，蒸发风机搅动驾驶舱内空气循环流动。

1.2故障情况描述

某日某型直升机在一次地面开车时，发现将驾驶舱制冷操纵盒由“通风”位置于“制冷”位时，驾驶舱制冷操纵盒显示E02故障代码（故障代码含义为：驾驶舱冷凝风机断路故障），直升机关车后进行地面通电，发现地面通电时将驾驶舱制冷操纵盒由“通风”位置于“制冷”位时，也能使驾驶舱制冷操纵盒显示E02故障代码。

随后对该批次的另外3架同型号直升机进行地面通电，发现将驾驶舱制冷操纵盒由“通风”位置于“制冷”位时，均会在驾驶舱制冷操纵盒上显示E02故障代码。

2、故障树模型构建

故障树分析法具有层次性强、因果关系明确等特点，所以本文采用故障树分析方法对某型机制冷系统故障进行故障诊断与分析。故障树分析的过程是一个对系统更深入认识的过程，需要把握系统的内在联系，弄清各种潜在因素对故障发生的影响，以便在分析过程中发现问题，找出零部件故障与系统的逻辑关系。

由驾驶舱故障代码定义表1可知：E02代表驾驶舱冷凝风机断路故障。本文对直升机制冷系统的“驾驶舱冷凝风机断路故障”故障进行分析，并选取这一故障作为顶事件，找出系统中顶事件发生的所有直接和间接原因作为第二级事件，然后根据演绎分析法，再找出造成第二级事件发生的原因，这样逐级查找下去，直至追查到顶事件发生的根本原因（底事件）。

根据分析，此故障顶事件的发生从产生原因看主要可能由2个原因引起：成品故障和线路故障。成品故障指冷凝风机故障、电控盒故障和操纵盒故障，线路故障指插头故障和导线故障。两者只要出现其一，就会导致驾驶舱制冷系统报E02，因此用“或门”将它们与顶事件相关联。按照此分析方法，建立故障树，如图2所示。

其中： T—顶事件，

A、B—中间事件，

X—底事件。

3、故障诊断及分析

运用前文所建立的故障树模型对本次直升机的“冷凝风机断路”故障进行诊断分析，并选取这一故障作为顶事件T，从图2的故障树模型可以看出，此顶事件的发生主要可能由2个原因引起：A1（成品故障）和A2（线路故障）。

3.1线路排查及分析

首先，针对导致A2（线路故障）发生的所有底事件进行分析，考虑了下列方面的影响因素：

a）X8—电控盒插头缩针。检查驾驶舱电控盒插头，无缩针现象，可排除电控盒插头缩针造成冷凝风机断路。

b）X9—操纵盒插头缩针。检查驾驶舱操纵盒插头，无缩针现象，可排除操纵盒插头缩针造成冷凝风机断路。

c）X10—冷凝风机插头缩针。检查冷凝风机插头，无缩针现象，可排除冷凝风机插头缩针造成冷凝风机断路。

d）X11—操纵盒与电控盒不导通。用万用表对操纵盒与电控盒之间线路进行导通，发现导通正常，可排除操纵盒与电控盒不导通造成冷凝风机断路。

e）X12—电控盒与冷凝风机不导通。用万用表对操纵盒与电控盒之间线路进行导通，发现导通正常，可排除电控盒与冷凝风机不导通造成冷凝风机断路。

f）X13—冷凝风机与地不导通。用万用表对冷凝风机与地之间线路进行导通，发现导通正常，可排除冷凝风机与地不导通造成冷凝风机断路。

因此，A2（线路故障）的因素可以排除。A1（成品故障）的因素应该是导致冷凝风机断路的主要原因。

3.2冷凝风机排查及分析

a）X1—冷凝风机安装固定性不良。检查驾驶舱冷凝风机，其安装牢靠无松动，可排除冷凝风机安装固定性不良造成冷凝风机断路。

b）X2—冷凝风机针脚定义错误。将所里发放的制冷系统接线图中的冷凝风机针脚定义与厂家设计图中的冷凝风机针脚定义进行对比无误，可排除冷凝风机针脚定义错误造成冷凝风机断路。

c）X3—冷凝风机性能不足。配合冷凝风机厂家用两根测试线将冷凝风机的正负端与地面稳压源的正负端相连，打开地面稳压源直接给冷凝风机供电，冷凝风机能持续工作，故排除冷凝风机性能不足造成冷凝风机断路。

由于不通过电控盒和操纵盒，用地面稳压源直接给冷凝风机供电，冷凝风机能正常工作，所以将故障定位为B2（电控盒故障）和B3（操纵盒故障），后续首先对电控盒进行排查与分析。

3.3电控盒排查及分析

a）X4—电控盒断路电流设置过高。配合电控盒厂家用外场测试设备对三台电控盒分别测试冷凝风机断路的电流触发值，测得本机三台电控盒冷凝风机断路的电流触发值为0.2A～0.3A，此结果说明电控盒的断路电流并未设置过高，可排除电控盒断路电流设置过高造成冷凝风机断路。

b）X5—电控盒针脚定义错误。将所里发放的制冷系统接线图中的电控盒针脚定义与厂家设计图中的电控盒针脚定义进行对比无误，可排除电控盒针脚定义错误造成冷凝风机断路。

综上所述，可以初步判定本次冷凝风机断路的主要原因是B3（操纵盒故障），发生B3主要由2个原因：底事件X6（驾驶舱和客舱操纵盒干扰）和底事件X7（操纵盒针脚定义错误）。下面将针对两个底事件X6和X7进行重点排查，查出本次冷凝风机断路的根本原因，才能真正完成故障诊断任务。

3.4操纵盒排查及分析

a）X6—驾驶舱和客舱操纵盒干扰。不闭合客舱制冷系统的断路器，只闭合驾驶舱制冷系统的断路器，即只开驾驶舱制冷系统进行地面通电，发现冷凝风机断路故障依旧复现，可排除驾驶舱和客舱操纵盒干扰造成冷凝风机断路。

b）X7—操纵盒针脚定义错误。将所里发放的制冷系统接线图中的操纵盒针脚定义与厂家设计图中的操纵盒针脚定义进行对比后发现：厂家设计图中操纵盒的“冷凝风机启/停控制”针脚和“压缩机启/停控制”针脚与所里发放的“制冷系统接线图”中的针脚定义相反，通过以上分析，初步确定本次冷凝风机断路的故障原因为操纵盒针脚定义错误。

3.5故障原理分析

所里发放的“制冷系统接线图”中驾驶舱制冷操纵盒与驾驶舱制冷电控盒的接线关系及针脚定义如图3所示；厂家成品设计接线图中的驾驶舱制冷操纵盒与驾驶舱制冷电控盒的接线关系及针脚定义如图4所示。

由图3和图4可见，所里和厂家的接线关系一致，都是驾驶舱制冷操纵盒的“1”点连接驾驶舱制冷电控盒的“3”点、驾驶舱制冷操纵盒的“2”点连接驾驶舱制冷电控盒的“4”点，因此在针对X11：“操纵盒与电控盒不导通”的故障点排查中导通正常。

但所里“制冷系统接线图”中驾驶舱制冷操纵盒的“1”为“压缩机启/停控制”，“2”为“冷凝风机启/停控制”与厂家设计图中的“1”为“冷凝风机启/停控制”，“2”为“压缩机启/停控制”相反，就导致实际控制启/停冷凝风机的针脚去启/停了压缩机，而实际启/停压缩机的针脚去启/停了冷凝风机，就会导致冷凝风机和压缩机的控制逻辑与设定好的控制逻辑相反，即：先启动了压缩机，后启动了冷凝风机，而正常启动逻辑程序是：先启动冷凝风机后启动压缩机。驾驶舱制冷电控盒依据“压缩机处于工作状态，冷凝风机不处于工作状态”这种情况，得出了“冷凝风机断路”的判断结果，同时将这种判断结果以“E02”代码的形式显示在驾驶舱制冷操纵盒的显示屏上。

因此排除故障需将驾驶舱制冷操纵盒“压缩机启/停控制”和“冷凝风机启/停控制”针脚进行互换。

3.6故障处理方案

通过故障原理分析得出的故障处理方案为将驾驶舱制冷操纵盒“压缩机启/停控制”和“冷凝风机启/停控制”针脚进行互换。通过协调成品厂家发函，配合厂家的售后人员将该批次4架直升机装机使用的CZH-25驾驶舱制冷操纵盒的“压缩机启/停控制”和“冷凝风机启/停控制”针脚进行互换。

3.7方案验证

配合厂家的售后人员将该批次4架直升机装机使用的CZH-25驾驶舱制冷操纵盒的“压缩机启/停控制”和“冷凝风机启/停控制”针脚进行互换后，对该批次4架直升机驾驶舱制冷系统进行了多次地面通电与地面开车验证，驾驶舱制冷操纵盒不再显示任何故障代码，并在后续的飞行架次也未报故，因此，故障处理方案有效。

某型直升机驾驶舱制冷系统批次性报“E02”的故障得到了解决。

4、结束语

故障树分析法具有层次性强、因果关系明确等特点，对“驾驶舱制冷系统报E02”这一故障采用了故障树分析法，结合制冷系统原理和制冷系统故障诊断经验构建出故障树，明确直观地反映出了所诊断系统内部的逻辑关系，准确分析定位了故障点。

将定位出的故障点通过故障原理分析，得出了故障处理方案，经过方案验证，证实了故障处理方案的有效性和通过故障树分析法定位出的故障点的准确性，成功解决了某型直升机驾驶舱制冷系统批次性报“E02”的故障。

参考文献：

[1] TN QB391G5001C01 《XX直升机制冷系统通电技术条件》

[2] 陈康，刘建新．直升机结构与系统［M］．北京： 清华大学出版社，2016

作者简介： 帅京（1998—），男，本科，助理工程师。