某飞机惯性检查盒指示灯异常燃亮故障分析

阮小芹

中航西安飞机工业集团股份有限公司

摘要：针对某飞机接通通电开关后，发生惯性检查盒“检查”指示灯瞬时燃亮故障现象，详细介绍了故障排查和分析过程，确定了造成该故障的根本原因，针对故障提出排除方法，为类似故障的排除提供了思路。

关键词：惯性检查盒；毁钥装置；PMOS管电路

1. 引言

飞机上越来越多的电子设备中存储有保密的数据或密钥，当在境外出现异常情况时，为保守军事机密，必须将这些密钥毁掉，毁钥设备就是用于向这些保密的机载电子设备提供毁钥信号并销毁密钥的。虽然出现毁钥现象的概率较低，但由于毁钥系统涉及面较广，一旦发生毁钥现象将对整机电子设备产生较大影响。此类与毁钥设备相关故障的分析不容忽视。某飞机连续多架机机上地面试验时，机上通电检查时出现以下故障现象：当接通通电开关，惯性检查盒上电成功，“检查”指示灯瞬时燃亮一下。针对该故障，结合系统原理，建立故障树一一进行排查和分析，最终确定了故障产生的原因，为类似故障的排除提供了思路。

2. 工作原理介绍

惯性检查盒通过电缆直接连接至毁钥控制盒，与毁钥控制盒共同组成了机上毁钥装置。毁钥装置与机载设备交联关系见图1。其接收飞机应急电源供电，驾驶舱照明系统提供毁钥控制盒导光板照明，对其进行点亮和亮度控制；毁钥时由惯性检查盒将毁钥电流导至存储保密信息的综合处理器、显示器、加卸载设备等设备实现密钥销毁。以下对毁钥控制盒和惯性检查盒的工作原理进行介绍。

图1 毁钥设备与机载设备交联关系图

2.1 毁钥控制盒

毁钥控制盒由手动按键和指示灯组成，通过手动按键手动触发惯性检查盒内的二极管反向隔离保护电路，并通过指示灯显示毁钥工作过程。

2.2 惯性检查盒

惯性检查盒由惯性接触器、二极管反向隔离保护电路、瞬态电压抑制保护电路、混合延时电路、熔断器保护电路和续通开关等组成，为密钥设备提供毁钥电流，确保毁伤效果。

1）具有“检查”和“工作”两个档位，可手动进行切换，分别通过“检查”指示灯、“工作”指示灯显示工作状态；

2) 惯性检查盒设置在“检查”档，按下毁钥控制盒手动按键，通过“检查”档实现人工自检测功能；

3) “工作”档时：

（1）在加速度达到闭合加速度值时，含有加速度传感器的惯性接触器惯性触发二极管反向隔离保护电路，依次接通内部瞬态电压抑制保护电路、混合延时电路、熔断器保护电路和续通开关，接通与负载接口连接的电路通路，实现自动密钥销毁。

（2）通过接收毁钥控制盒上的手动触发信号完成毁钥。

3. 故障树排查及分析

3.1 故障树及隔离排查

根据毁钥装置电路工作原理，结合系统原理，对发生故障的可能原因建立了故障树，如图2所示。

图 2 惯性检查盒指示灯异常燃亮故障树

首先判断前端给出毁钥信号的毁钥控制盒是否故障，如果毁钥控制盒正常，则应该继续判断是否为惯性检查盒的内部电路故障，并逐步分析。

1. E1 毁钥控制盒故障

毁钥控制盒通过单刀开关控制28V 供电正线输出至OUT，同时毁钥指示灯点亮。

如果毁钥控制盒发生故障，并输出毁钥触发信号，在通电开关接通后，未按下毁钥控制盒上的按钮，控制盒上的毁钥指示灯会点亮。

故障出现后，观察毁钥控制盒，在通电开关闭合/断开瞬间毁钥指示灯未发现非预期燃亮现象，毁钥控制盒故障引起检查指示灯异常燃亮的故障模式基本可排除。

2. E2 惯性接触器触发开关电路故障

惯性接触器触发开关电路由控制器和开关电路组成，惯性接触器通过控制器发送触发信号来控制开关电路的打开或关断，对外输出未触发的高电平信号或触发的低电平信号，如果上电有瞬变的触发信号，会造成开关电路瞬间打开，形成电平变化，使PMOS 管有瞬间的打开动作。

为排除惯性接触器开关电路故障引起的指示灯异常燃亮，接通机上开关电源，实际测量惯性接触器开关输出信号无跳变现象。惯性接触器开关电路故障引起检查灯异常燃亮的故障模式可排除。

3. E3 瞬态抑制电路故障

惯性检查盒当输入电压超过最大工作电压时，会由瞬态抑制电路进行保护，保证控制电路工作电压稳定。当瞬态抑制电路发生故障时，输入端超过最大工作电压时，控制电路无法正常工作。

使用直流电源在惯性检查盒输入端输入一个超过正常工作电压的瞬态冲击，产品处于过电压状态，检测产品各项功能正常。瞬态抑制电路故障引起检查灯异常的故障模式可排除。

4. E4 指示灯故障

惯性检查盒使用的指示灯，若出现故障，在通电时，应为长亮或不亮，与机上联试时出现的燃亮一下的故障现象不相符。指示灯故障引起异常燃亮的故障模式可排除。

5. E5 电压接地端串扰电压反灌

惯性检查盒使用的指示灯无极性，在上电瞬间，机上若存在大的串扰，串扰电压通过电压接地端反灌到检查灯，可引起灯亮现象。

在工艺件上将检查灯后端串入防反二极管，消除反向电压影响。措施落实后，通电验证，指示灯燃亮的现象未发生改变，故障现象未消除。电压接地端串扰电压反灌引起指示灯异常燃亮的故障模式可排除。

6. E6 PMOS 管故障

单独对PMOS 管进行测试，对栅极和源极分别施加相同电压，测试PMOS 无输出，PMOS 管工作正常。PMOS 管故障导致检查指示灯燃亮的故障模式可排除。

7. E7 PMOS 管电路设计缺陷

PMOS 开关电路如图3 所示，当控制器接收到外部触发信号时，惯性接触器传递给PMOS 管栅极一个低电平电压，PMOS 管栅极电压低于源极电压，PMOS管开启，输出28VDC 信号。当未收到外部触发信号时，惯性接触器始终传递给PMOS 管栅极一个高电平电压，PMOS 管始终处于闭合状态无输出。

图3 PMOS 开关电路

根据PMOS管的工作原理，PMOS管源极和漏极之间可等效为一个寄生电容，为PMOS 管的固有特性，通电开关上电瞬间产生的瞬态电压中的高频成分，可通过该等效寄生电容，直接传递给漏极及后端电路。毁钥装置试验时，机上的上电方式为热脱扣模式，通电开关上电瞬间，产生瞬态电压，连接示波器观察，电压为作用于PMOS 源极，在其后端产生的电压脉冲串入指示灯中，指示灯中发光二极管过于灵敏，出现异常燃亮的现象。

模拟机上上电方式，再次单独对 PMOS 管进行测试，对栅极和源极分别施加相同电压，测量到PMOS 后端有电压输出。可以判断 PMOS 管电路设计存在缺陷，导致检查指示灯燃亮的故障模式不可排除。

3.2 故障原因分析

惯性检查盒机上通电试验时，上电方式为热脱扣模式，通电开关上电瞬间，产生瞬态电压，电压作用于PMOS 源极，在其后端产生的电压脉冲串入指示灯中，指示灯中发光二极管过于灵敏，出现异常燃亮的现象。

4. 故障处理措施及实验验证

针对故障原因分析，对惯性检查盒进行返修，并结合PMOS 管的固有特性，提出故障处理建议：在检查指示灯两端并联和串联电阻，当PMOS管因浪涌电压产生干扰信号输出时，通过电容旁路干扰信号，再通过接地回路泄放干扰能量，提高电路抗干扰能力，解决因电路设计缺陷容易被干扰信号影响导致检查指示灯燃亮的问题。

惯性检查盒返修完成后按规范要求进行验收，验收合格后重新装机，机上进行了通电试验，惯性检查盒检查指示灯未发生燃亮，试验结果正常，故障排除。

5. 结束语

本文通过对惯性检查盒指示灯异常燃亮故障的详细分析，定位故障原因为惯性检查盒内部PMOS 管电路缺陷，为今后含PMOS管的机载电子设备电路设计提供了参考，也为飞机上类似故障的排除提供了思路。

参考文献

[1] 王博,刘帅,白晨, 任务管理计算机关键数据毁钥技术研究与实现[J].数字通信世界,2018,(5).

[2] 王国荣,非正常输出毁钥信号的定位与排除[J]. 航空维修与工程,2018,(7).