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摘要：飞控操纵台是飞控系统核心部件之一，主要完成系统各功能的通/断控制输入、指示，控制数据输入及系统状态、重要故障信息告警显示等功能，用于辅助提高直升机的飞行品质。其正常工作的能力关系到飞行员对飞控系统运行状况的了解以及处置，提供错误信息会影响直升机完成任务的能力，如引发飞行员不当处置甚至可能会影響飞行安全。
关键词：直升机;飞控操纵台;点灯故障;排故机理
中图分类号：TP277
文献标识码：A
引言
直升机的飞控系统是一个比较复杂的系统，包含了许多部件。在实际的故障检测中，可以对检测的内容分为直升机控制计算机，飞控系统相关部件，以及相关功能的按钮和指示灯。此外，由于飞控系统交联的部件比较多，通过飞控操纵台功能指示灯可以判断飞控系统的工作状态。
1飞控操纵台概述
随着直升机技术的发展和对直升机性能要求的不断提升，对直升机飞控系统的要求也越来越高。飞行控制系统的作用是控制直升机的飞行，起着阻尼、增稳和控制增稳等作用，可以提升飞行员对直升机的操控能力，减轻飞行员的工作负担，增加机动性和稳定性，影响整个直升机飞行的品质和安全性。同时，直升机飞控系统的稳定性对直升机的安全性至关重要。
飞控操纵台是飞控系统核心部件之一，主要完成系统各功能的通/断控制输入、指示，控制数据输入及系统状态、重要故障信息告警显示等功能，用于辅助提高直升机的飞行品质。其正常工作的能力关系到飞行员对飞控系统运行状况的了解以及处置，提供错误信息会影响直升机完成任务的能力，如引发飞行员不当处置甚至可能会影响飞行安全。
2某型直升机飞控操纵台过渡功能点灯故障分析
2.1故障现象
某型直升机飞行时，飞控操纵台过渡功能指示灯自动点亮，按压按键，指示灯熄灭，在飞行过程中反复出现。
2.2故障定位
在地面飞控操纵台振动时，故障复现，确认为操纵台故障。
上述故障现象可能由以下4方面造成：
1） 导光板功能指示灯故障，导致指示灯显示不正常;
2） 母板和插件板之间的插座连接不可靠，导致指示灯控制信号传递不正常;
3） IO插件板上的指示灯电路故障，导致的指示灯控制信号不正常;
4）DSP插件板上控制指示灯点亮的DSP故障，导致的指示灯控制信号不正常。
针对以上4个原因按以下步骤进行排查：
1） 更换导光板，振动状态下故障仍存在，对故障产品的导光板在振动状态下进行测试，导光板点灯正常，排除了导光板的问题;
2） 对插件板重复插拔，故障始终出现;将IO插件板、DSP插件板插头上功能指示灯的控制信号与母板插座对应插针的焊接点用飞线短接，故障仍复现;可以排除印制板插头和母板插座接触不可靠的问题;
3） 将IO插件板与另一台正常产品进行替换，故障随IO插件板转移，初步确认为IO板功能指示灯的控制电路问题;
4） 将DSP插件板与另一台正常产品进行替换，故障不随DSP插件板转移，可以排除DSP插件板的DSP故障;
5） 根据电路原理，对IO插件板上过渡功能的控制信号的传递路径进行多点测试，确认故障点在电平转换芯片;
6） 根据逻辑分析，拆下芯片，重新焊接牢固，按产品要求对产品进行功能振动试验，故障消除。
综上，确认故障原因为芯片的焊接问题
2.3机理分析
飞控操纵台功能接通时，接收飞控计算机发送的功能指示灯接通信号，DSP解码后发出点灯指令，并根据功能指示灯接通信号控制电路点亮指示灯。功能指示灯控制电路如图1所示。
图1 功能指示灯控制电路
说明：
1）光耦合器开关电路由电平转换芯片的输出端信号控制（控制信号为高电平时接通）;
2）电平转换芯片将输入端的3.3V信号转换为5V的控制信号输出，具体功能如下：
a.输入为3.3V时输出5V（对应功能指示灯点亮）;
b.输入为0V输出0V（对应功能指示灯熄灭）;
c.输入开路时输出为5V（对应功能指示灯点亮）。
根据故障树排查结果，定位故障原因为电平转换芯片的过渡指示灯信号输入端针脚焊接不可靠，导致芯片管腿在振动时与焊盘脱离，使芯片输入信号开路，从而自动点亮过渡功能指示灯。
因此故障的直接原因是飞控操纵台IO插件板电平转换芯片过渡指示灯的管腿与焊盘接触不良。对故障原因做如下验证：
1）拆下电平转换芯片并重新焊接，焊接时保留过渡指示灯的管腿不焊，按压该管腿，该功能指示灯会间歇性点亮;
2）对电平转换芯片进行补焊接，确认该管腿焊接牢固;
3）飞控操纵台在振动试验中工作正常。
2.4虚焊分析
本型飞控操纵台内部IO插件板上选用的电平转换芯片下侧靠近印制板插头，烙铁操作空间较小。为满足操纵台内部尺寸，选用的电平转换芯片管腿间距较小，堆锡多时容易桥连，且管腿长度较短，与焊盘接触面积小;又因管腿表面镀金，对管腿上锡较难，必须用烙铁重复接触才能挂上焊锡，在焊盘上焊接时芯片管腿的浸润效果较差。因此该电平转换芯片的焊接难度较大，易出现虚焊的情况。
2.5解决措施
完善焊接工艺如下：
1）先焊接电平转换芯片，后焊接印制板插头;
2）焊接前对芯片管腿和焊盘充分搪锡;
3）焊接方式由通常的拉焊（用刀型烙铁）改为点焊（用尖形烙铁）。
3结论
通过对飞控操纵台过渡功能点灯故障的排查，明确了故障机理，针对故障原因进行工艺改进，尤其是对相似型号电平转换芯片提供了翔实的使用及维护经验，对日后类似产品的研制有一定的工程借鉴意义。
1）优化器件焊接顺序，先焊接电平转换芯片，后焊接印制板插头;
2）焊接前对芯片管腿和焊盘充分搪锡;
3）焊接方式由通常的拉焊（用刀型或马蹄形烙铁）改为点焊（用尖形烙铁）;
4）焊接完成后，使用20倍以上的显微镜进行检查，电平转换芯片的管腿应被焊锡充分包裹。
参考文献
[1]孟文杰，史青海.某型直升机飞控操纵台自动点灯故障及排故原理[J].中国科技信息，2018（15）：42-43.
[2]某型飞行控制系统机载设备维护手册[Z].1998.
[3]刘京津.基于滑模观测器的故障诊断技术及其在飞控系统中的应用研究[D].南京：南京航空航天大学，2008.
作者简介：夏国民 1985.3月 25日，男，湖北安陆，汉，大学本科，工程师，研究方向：直升机飞控人机交互界面
关键词：直升机;飞控操纵台;点灯故障;排故机理
中图分类号：TP277
文献标识码：A
引言
直升机的飞控系统是一个比较复杂的系统，包含了许多部件。在实际的故障检测中，可以对检测的内容分为直升机控制计算机，飞控系统相关部件，以及相关功能的按钮和指示灯。此外，由于飞控系统交联的部件比较多，通过飞控操纵台功能指示灯可以判断飞控系统的工作状态。
1飞控操纵台概述
随着直升机技术的发展和对直升机性能要求的不断提升，对直升机飞控系统的要求也越来越高。飞行控制系统的作用是控制直升机的飞行，起着阻尼、增稳和控制增稳等作用，可以提升飞行员对直升机的操控能力，减轻飞行员的工作负担，增加机动性和稳定性，影响整个直升机飞行的品质和安全性。同时，直升机飞控系统的稳定性对直升机的安全性至关重要。
飞控操纵台是飞控系统核心部件之一，主要完成系统各功能的通/断控制输入、指示，控制数据输入及系统状态、重要故障信息告警显示等功能，用于辅助提高直升机的飞行品质。其正常工作的能力关系到飞行员对飞控系统运行状况的了解以及处置，提供错误信息会影响直升机完成任务的能力，如引发飞行员不当处置甚至可能会影响飞行安全。
2某型直升机飞控操纵台过渡功能点灯故障分析
2.1故障现象
某型直升机飞行时，飞控操纵台过渡功能指示灯自动点亮，按压按键，指示灯熄灭，在飞行过程中反复出现。
2.2故障定位
在地面飞控操纵台振动时，故障复现，确认为操纵台故障。
上述故障现象可能由以下4方面造成：
1） 导光板功能指示灯故障，导致指示灯显示不正常;
2） 母板和插件板之间的插座连接不可靠，导致指示灯控制信号传递不正常;
3） IO插件板上的指示灯电路故障，导致的指示灯控制信号不正常;
4）DSP插件板上控制指示灯点亮的DSP故障，导致的指示灯控制信号不正常。
针对以上4个原因按以下步骤进行排查：
1） 更换导光板，振动状态下故障仍存在，对故障产品的导光板在振动状态下进行测试，导光板点灯正常，排除了导光板的问题;
2） 对插件板重复插拔，故障始终出现;将IO插件板、DSP插件板插头上功能指示灯的控制信号与母板插座对应插针的焊接点用飞线短接，故障仍复现;可以排除印制板插头和母板插座接触不可靠的问题;
3） 将IO插件板与另一台正常产品进行替换，故障随IO插件板转移，初步确认为IO板功能指示灯的控制电路问题;
4） 将DSP插件板与另一台正常产品进行替换，故障不随DSP插件板转移，可以排除DSP插件板的DSP故障;
5） 根据电路原理，对IO插件板上过渡功能的控制信号的传递路径进行多点测试，确认故障点在电平转换芯片;
6） 根据逻辑分析，拆下芯片，重新焊接牢固，按产品要求对产品进行功能振动试验，故障消除。
综上，确认故障原因为芯片的焊接问题
2.3机理分析
飞控操纵台功能接通时，接收飞控计算机发送的功能指示灯接通信号，DSP解码后发出点灯指令，并根据功能指示灯接通信号控制电路点亮指示灯。功能指示灯控制电路如图1所示。
图1 功能指示灯控制电路
说明：
1）光耦合器开关电路由电平转换芯片的输出端信号控制（控制信号为高电平时接通）;
2）电平转换芯片将输入端的3.3V信号转换为5V的控制信号输出，具体功能如下：
a.输入为3.3V时输出5V（对应功能指示灯点亮）;
b.输入为0V输出0V（对应功能指示灯熄灭）;
c.输入开路时输出为5V（对应功能指示灯点亮）。
根据故障树排查结果，定位故障原因为电平转换芯片的过渡指示灯信号输入端针脚焊接不可靠，导致芯片管腿在振动时与焊盘脱离，使芯片输入信号开路，从而自动点亮过渡功能指示灯。
因此故障的直接原因是飞控操纵台IO插件板电平转换芯片过渡指示灯的管腿与焊盘接触不良。对故障原因做如下验证：
1）拆下电平转换芯片并重新焊接，焊接时保留过渡指示灯的管腿不焊，按压该管腿，该功能指示灯会间歇性点亮;
2）对电平转换芯片进行补焊接，确认该管腿焊接牢固;
3）飞控操纵台在振动试验中工作正常。
2.4虚焊分析
本型飞控操纵台内部IO插件板上选用的电平转换芯片下侧靠近印制板插头，烙铁操作空间较小。为满足操纵台内部尺寸，选用的电平转换芯片管腿间距较小，堆锡多时容易桥连，且管腿长度较短，与焊盘接触面积小;又因管腿表面镀金，对管腿上锡较难，必须用烙铁重复接触才能挂上焊锡，在焊盘上焊接时芯片管腿的浸润效果较差。因此该电平转换芯片的焊接难度较大，易出现虚焊的情况。
2.5解决措施
完善焊接工艺如下：
1）先焊接电平转换芯片，后焊接印制板插头;
2）焊接前对芯片管腿和焊盘充分搪锡;
3）焊接方式由通常的拉焊（用刀型烙铁）改为点焊（用尖形烙铁）。
3结论
通过对飞控操纵台过渡功能点灯故障的排查，明确了故障机理，针对故障原因进行工艺改进，尤其是对相似型号电平转换芯片提供了翔实的使用及维护经验，对日后类似产品的研制有一定的工程借鉴意义。
1）优化器件焊接顺序，先焊接电平转换芯片，后焊接印制板插头;
2）焊接前对芯片管腿和焊盘充分搪锡;
3）焊接方式由通常的拉焊（用刀型或马蹄形烙铁）改为点焊（用尖形烙铁）;
4）焊接完成后，使用20倍以上的显微镜进行检查，电平转换芯片的管腿应被焊锡充分包裹。
参考文献
[1]孟文杰，史青海.某型直升机飞控操纵台自动点灯故障及排故原理[J].中国科技信息，2018（15）：42-43.
[2]某型飞行控制系统机载设备维护手册[Z].1998.
[3]刘京津.基于滑模观测器的故障诊断技术及其在飞控系统中的应用研究[D].南京：南京航空航天大学，2008.
作者简介：夏国民 1985.3月 25日，男，湖北安陆，汉，大学本科，工程师，研究方向：直升机飞控人机交互界面