雷擊后飛機長時間多系統(tǒng)故障的相關(guān)性分析

陳繼雄

摘 要：通過總結(jié)大量的飛行實踐，發(fā)現(xiàn)飛機在遭受雷擊之后經(jīng)常會發(fā)生系統(tǒng)故障。文章主要針對當(dāng)前雷擊后飛機長時間多系統(tǒng)故障的相關(guān)性進行分析，希望給大家一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：飛機；系統(tǒng)故障；相關(guān)性

1 概述

B-XXXX飛機在2013-7-24日，?？磕硻C場118號廊橋，被雷擊后，在BOEING等技術(shù)專家支持下完成了排故工作，但該機此后長達1年的時間，連續(xù)發(fā)生多起返航、備降等嚴(yán)重機械故障。期間，長時間、多維度、持續(xù)性的數(shù)據(jù)分析證實了該機后續(xù)發(fā)生的故障跟2013年的雷擊具備強相關(guān)性，為該機的系統(tǒng)故障排除提供了完整、全面的數(shù)據(jù)分析，并獲得成功。本篇文章將以時間軸為順序，重點闡述數(shù)據(jù)的多維度分析在飛機系統(tǒng)排故中的有效運用，為飛機的機隊管理，為單機的長時間大跨度的離散型故障進行關(guān)聯(lián)分析提供樣板，不妥之處，歡迎交流指正。

2 背景材料

2013-7-24，B-XXXX飛機執(zhí)行MU5840航班，飛機在地面?？?18號廊橋，接通118號橋載地面電源，由于18：30開始雷雨天氣，118廊橋附近出現(xiàn)雷電現(xiàn)象，隨后飛機斷電，之后電源接不通。

2.1 現(xiàn)場情況

B-XXXX飛機短停停放118號廊橋，飛機短停放行工作已完成，飛機使用地面橋載電源并整機通電，APU未啟動供電。機務(wù)在飛機客艙等待過程中突然發(fā)現(xiàn)機外強烈的閃電并伴隨巨大的雷聲，飛機客艙突然斷電，機務(wù)趕到駕駛艙，發(fā)現(xiàn)駕駛艙地面電源指示燈熄滅，地面電源脫開，立即關(guān)閉了飛機電瓶電源。

2.2 地面檢查發(fā)現(xiàn)多項故障

（1）飛機斷電，且無法恢復(fù)地面供電，檢查發(fā)現(xiàn)C811跳開關(guān)跳出，更換BPP。

（2）APU電源無法接上，檢查發(fā)現(xiàn)C6跳開關(guān)跳出，無法復(fù)位。更換APU GCU。

（3）右前風(fēng)擋加溫指示燈“ON”燈不管加溫電門在任何位置，綠色“ON”燈都點亮。更換右前加溫控制組件。

（4）正副駕駛的兩邊VHF只能發(fā)話不能收聽。更換故障的REU。

（5）加油站左主油箱的油量表指示為0，而駕駛油量指示正常。更換故障的左主油箱油量表。

（6）備用磁羅盤誤差較大，為13度。重新校準(zhǔn)備用磁羅盤。

由于飛機機身表面沒有雷擊損傷，考慮到故障特殊，完成以上故障處理后，將檢查和排故情況報告波音，波音建議對飛機系統(tǒng)進行全面檢查，主要檢查內(nèi)容為：對地面電源面板及相關(guān)線路進行檢查；對P6/P18板跳開關(guān)進行檢查；對飛機系統(tǒng)進行全面的檢查，至少應(yīng)包括空調(diào)、引氣、液壓、飛控、飛行管理、通訊、自駕、內(nèi)艙燈光、廚房供電、防滯剎車、慣導(dǎo)等系統(tǒng)。

根據(jù)波音的建議，對B-XXXX飛機進行進一步檢查，完成了大量的工作。

3 雷擊知識及調(diào)查分析

雷擊是在對流旺盛的積雨云團之間、云團內(nèi)部上下或云團與地面之間形成強的正負(fù)電荷放電及爆震的天氣現(xiàn)象。

雷擊是電場放電，電場感應(yīng)不能進入金屬屏蔽層內(nèi)部，飛機是金屬薄壁結(jié)構(gòu)，電場只能影響飛機外部蒙皮等結(jié)構(gòu)，不能進入機體內(nèi)部。因此，飛機空中遭受雷擊，一般是外部損傷，因為能擊穿空氣的電壓量也在數(shù)萬伏特至上億伏特，雷電電流平均約為數(shù)萬安培，短時間如此大的電流通過金屬，會出現(xiàn)燒蝕，特別是進入點和出點（此兩處電阻大），同時由于瞬間大電流產(chǎn)生磁場巨大，可能對附近金屬產(chǎn)生磁化，影響導(dǎo)航等設(shè)備（B-XXXX機身外表檢查未發(fā)現(xiàn)任何燒蝕損傷，判斷未直接遭受雷擊）。

當(dāng)雷擊在設(shè)備設(shè)施或動力線路的附近發(fā)生，閃電釋放電荷，也就是雷電落在電力線路上造成的高電壓或雷電落在電力線路附近造成的感應(yīng)高電壓，在電源和數(shù)據(jù)傳輸線路及金屬管道金屬支架上感應(yīng)生成過電壓（雷電浪涌）。即：B-XXXX飛機，初步判斷為雷電直接擊在地面電源線上產(chǎn)生高電壓或者雷電擊在地面電源附近，地面電源線纜上感應(yīng)出高電壓（雷電浪涌），由于飛機當(dāng)時連接地面電源，高電壓進入飛機電源系統(tǒng)造成損傷（據(jù)說發(fā)生在100米范圍內(nèi)的雷擊，浪涌電壓可達數(shù)千伏，浪涌電流達數(shù)千安培）。

分析認(rèn)為：根據(jù)本次事故的現(xiàn)象和飛機系統(tǒng)的故障，分析認(rèn)為雷擊的進入點未直接發(fā)生在B-XXXX飛機機身上，但通過機場登機橋的橋載電源連接饋線，強大的雷電流流向B-XXXX飛機，飛機作為導(dǎo)體成為了雷擊放電路徑上一部分，電流經(jīng)機身各部份后排放到了外部，因此B-XXXX飛機的確遭遇了雷擊。

分析造成B-XXXX飛機多個電源跳開關(guān)跳出的原因是強大的雷電電流電源電路，同時造成匯流條保護面板BPP故障，APU GCU故障，飛機無法供電。同時電雷電流周圍會產(chǎn)生的電流磁場，這樣電磁場的沖擊性波動會損壞飛機機載設(shè)備，電磁場也會導(dǎo)致飛機部件中的鐵磁材料成為磁性，造成飛機通訊導(dǎo)航系統(tǒng)故障。這是造成本次事件中B-XXXX飛機主油箱油量表、加溫控制組件發(fā)生故障，正副駕駛的兩邊VHF不能收聽，REU故障，磁羅盤出現(xiàn)較大的誤差的原因。

4 單機數(shù)據(jù)及維度對比

首次在廠家的指導(dǎo)下，完成了全面的排故工作，但在該機后續(xù)數(shù)月的營運中，多次發(fā)生故障，甚至導(dǎo)致了返航、備降等事件的持續(xù)發(fā)生，發(fā)生故障的類型也很分散，沒有規(guī)律，特別是此期間，該機隊已經(jīng)采取了重要部件送修OEM的措施后，該機單機整機狀況仍然改善不明顯。為此，長時間、多維度的進行數(shù)據(jù)分析，確認(rèn)了該件后續(xù)發(fā)生的故障跟2013年的雷擊有強相關(guān)性，并通過數(shù)據(jù)分析，指導(dǎo)進行系統(tǒng)排故。典型分析如下：

圖1為單機及機群的發(fā)布情況、年度對比情況：BXXXX飛機電子、電氣、電源系統(tǒng)的不正常航班、SDR均在雷擊前后變化顯著。

雷擊前后（2013-7）航班不正常事件單機數(shù)量前后對比圖（雷擊前，月均1起不正常航班；雷擊后：月均3.5起不正常航班）如圖2所示。

關(guān)于ATA分布如下（雷擊前，月均1起不正常航班，ATA系統(tǒng)離散、無規(guī)律；雷擊后：月均3.5起不正常航班，ATA主要集中在22、34、24等電子電氣電源系統(tǒng)）如圖3所示。

SDR前后對比情況（雷擊前，3個月發(fā)生一起SDR；雷擊后：月均發(fā)生1.4起，上升非常明顯）如見圖4所示。

5 機隊數(shù)據(jù)分析

單機SDR與機隊SDR分布如圖5所示。

2014年機械原因航班不正常分布如圖6所示。

2013-7-24后，機隊整體情況分布圖如下（BXXXX均顯著變化）如圖7所示。

6 部件數(shù)據(jù)分析

按照ATA進行分類，時間段：2013-1-1至今，被雷擊后、ATA22、24、34的部件拆換數(shù)據(jù)，并舉例典型部件進行佐證。

典型部件，名稱：A/T計算機，件號：755SUE2-4，序號：6261，雷擊前后對比情況如圖8所示。

需要強調(diào)的是：已經(jīng)執(zhí)行了14項送OEM修理的要求，修后部件的裝機情況在其他飛機上使用情況均在可接受范圍，但BXXXX飛機除外，且集中體現(xiàn)為電子、電氣、電源系統(tǒng)部件，上述多圖從多個維度證明了雷擊后依然存在未知故障的相關(guān)性分析。

雷擊后部件送修報告分析佐證（GCU：PN：948F458-5，SN：TT7735），該件2013年因BXXXX遭雷擊后右發(fā)電源無法接通換下送修，2014-4-6裝于BXXXX（APU GCU），測試APU供電異常。后分析修理報告，更換了電容、二極管。此內(nèi)容符合電子電氣件的雷擊特征，且修后該件的固有可靠性將顯著降低。此時，質(zhì)量管理部直接下令報廢此部件。

7 排故過程

該機此后至2014-4-5，仍然存在電源、電氣、電路系統(tǒng)多部件故障高發(fā)，此后的一次排故，拆開AGB1外殼，觀察發(fā)現(xiàn)APU上電吸和AGB1時，AGB1內(nèi)部跳火嚴(yán)重，判斷為AGB1故障。（在此前，測試多次均好，后來重新測了幾次偶有不好，此后，連續(xù)幾十次測試均好?！侠讚艉蟮奶卣?。）

8 驗證故障排除

自2014-4-8后，故障未再反映，并監(jiān)控至2014-6-4均正常。確認(rèn)故障已徹底排除。此后的繼續(xù)監(jiān)控正常。故障排除前后的對比如圖9所示。

9 排故成功后效果顯示

BXXXX被雷擊后專項工作的開展，自2014-4月排故成功后，至少避免了2起返航、或備降事件，至少避免了5起SDR事件，至少避免了7起航班不正常事件。

關(guān)于數(shù)據(jù)分析，需要工作者熟練掌握各種數(shù)據(jù)分析工具的運用，并在實際工作中，保持高度的職業(yè)敏感性，對所有存在的可能性進行排查，找出其中潛在的相關(guān)性，對工程部門、對一線部門提供強大的數(shù)據(jù)支持。

對該事件分析過程的深度剖析，就是希望能給不同飛機維修工作者提供一個思路，隨著機隊規(guī)模的不斷擴大，數(shù)據(jù)的處理及分析將在日常維護工作中使用更廣泛、更深入。