民機座艙溫度控制系統維修任務分析

況薇

【摘 要】維修性分析作為民用飛機系統設計的重要內容之一， 其分析方法是否合理與正確事關飛機的運營成本及安全。選擇了目前被廣泛應用和接受的MSG-3方法對座艙溫度控制系統進行了維修任務分析，通過分析過程展示了該方法在系統中應用的合理和正確性。

【關鍵詞】座艙溫度控制系統；維修性分析；MSG-3

1 座艙溫度控制系統介紹

當旅客機在萬米高空巡航時，機艙外的高空氣溫會降到零下50℃以下[1]，飛機要在此高度安全飛行，必須要保證飛機座艙的溫度能滿足乘員的需要。

座艙溫度控制功能主要由組件溫度控制和區域溫度控制功能共同實現。組件溫度控制通過溫度傳感器和溫度控制活門來調節組件出口溫度。設計工況下，制冷組件出口溫度通過溫度控制活門可以在-9℃到79℃范圍內調整。區域溫度控制主要通過配平系統來確保駕駛艙和客艙區域溫度的獨立控制。因為組件溫度控制屬于制冷組件的子功能，一般單獨在制冷系統中進行分析，因此在民用飛機上座艙溫度控制系統通常僅指區域溫度控制[2]。

配平空氣系統作為區域溫度控制的重要組成部分，其功能是允許駕駛艙和客艙獨立溫度控制。配平空氣活門由綜合空氣系統控制器（IASC）控制。綜合空氣系統控制器控制根據駕駛艙和客艙的加熱或冷卻需求在混合室出口對冷、熱路的混合進行控制。配平空氣活門根據綜合空氣系統控制器的指令輔助加熱。制冷組件能提供滿足最低溫度需求區域的調節空氣，并將調節好的新鮮空氣分配到混合腔，在混合腔出口根據駕駛艙和客艙的不同溫度需求利用配平系統的熱引氣對各空氣分配管路中的氣體進行加熱。目前主流機型上的座艙溫度控制系統主要包含配平空氣壓力調節活門、配平空氣活門、熱空氣單向活門、管路溫度傳感器、通風溫度傳感器、混合腔溫度傳感器等設備，其構型如圖1所示。

2 座艙溫度控制系統維修任務分析

座艙溫度控制系統作為民用飛機上一個重要系統，能為駕駛艙及客艙提供溫度控制功能。適宜的溫度是座艙舒適性的重要保證，也是旅客在選擇乘坐機型時一個重要的衡量指標。而作為航空公司，在選擇機型時除了要考慮乘客的需求，還要在安全保障的前提下盡可能選擇維修性好，可靠性高的飛機以提高經濟性，降低維護成本。因此必須按照要求對座艙溫度控制系統進行維修性分析。

早期，維修工作主要是由飛行員和機械師來制定，他們在評估維修性需求和編寫任務時主要依據自身經驗，并且這些維修工作以定期全面翻修為主。現代維修以安全、可靠、經濟為中心，通過可靠性分析和控制，來制定維修計劃。目前被廣泛采用的MSG-3方法是面向任務的維修，主要針對飛機的系統/分系統的維修工作。采用至上而下或者故障結果的邏輯方法，從飛機的上層而非部件層面進行故障分析，確定合適的計劃維修任務，以防止故障發生和保障系統的固有可靠性水平。對系統而言，MSG-3分析的主要目[3]的在于：（1）保持航空器的固有安全性和可靠性水平；（2）當航空器的技術狀態發生惡化時，把安全性和可靠性恢復到固有水平；（3）為固有可靠性差的項目實施設計改進提供必要的信息；（4）以最低的總費用（包括維修費用及由于故障所造成的費用）達到上述目的.

下面將簡要說明利用MSG-3方法對座艙溫度控制系統進行的維修分析。

在對項目進行具體的MSG-3邏輯分析之前，必須先確定飛機的重要維修項目（MSI），即重要系統和部件。首先把飛機劃分成幾個主要的功能模塊：ATA系統和子系統[4]。這個程序一直進行到航線上所有可單獨更換的部件（LRU）為止。接下來應按照自上而下的邏輯分析方法制訂一個MSI候選項目清單，該清單包括所有需要進行是否屬于重要維修項目判斷的項目。

是否為MSI項目應按下面的問題判斷[5]：

1）在正常職責范圍內，故障對空勤人員來說是無法發現或不易察覺的嗎？

2）故障影響安全性（地面或空中）嗎？包括安全/應急系統或者裝置。

3）故障有無重要的運行性影響？

4）故障有無明顯的經濟性影響？

對于這些項目，只要有一個答案為“是”，那么該項目就被考慮作為最高可管理層，并需要進行MSG-3分析。若對于上面四個問題回答都是否定的，那么就不需要對此項目進行MSG-3分析，也不需要對該項目的更低層次進行MSI選擇分析工作。另外，要將低層次的項目列出來，表示它們不需要再進行評定。這個清單必須由制造廠提交給ISC審查并得到批準。

座艙溫度控制系統的是否為MSI項目的判斷分析如下：

圖 2 溫控系統MSI分析

經過以上分析，四個問題中有兩項答案為“是”，因此溫度控制系統需考慮作為最高可管理層，并進行MSG-3分析。

當溫度控制系統確定作為MSI項目時，需要進行以下MSG-3分析步驟。

首先需要對溫度系統的系統構成，功能及設計特征進行詳細說明。系統構成應將溫度控制系統的設備組成及安裝位置進行描述；功能描述可包含系統運行的基本原理以及相關性能等；設計特征則是對系統內各個設計要素（控制系統，控制面板，故障防護等）的說明分析。

MSG-3分析的第二步需要提供溫度控制系統的組成（部件）及其相關資料，內容一般包含其項目編號、項目（部件）名稱、單機安裝數量、供應商、相似機型、過去的MTBUR、預測的MTBUR、MTBF、安裝區域及MMEL。

接下來需要進行功能故障分析。分別對功能、功能故障、故障影響及故障原因進行分析說明。功能：需要對溫控系統預期設計功能目標和其存在的原因進行描述；功能故障：溫控系統不能達到預期標準性能的故障；故障影響：溫控系統發生上述功能故障的后果；故障原因：對溫控系統出現該功能故障的原因進行說明。分析流程如圖3所示：

圖3

以溫度控制系統其中一個功能為例，如表1所示：

表1 功能、故障、故障原因和原因分析

在故障分析完成后，需要確定溫控系統的維修大綱，而用來確定系統維修大綱的程序分為兩層邏輯圖。該邏輯分析以MSI的技術評估和所擁有的技術數據為基礎。上層分析需要用功能故障評價來確定故障影響的類別。下層分析是在上層分析的基礎上，考慮故障影響類別、故障原因以及對每項工作的適用性和有效性來確定合適的維修工作。每個功能故障和故障原因都要按照邏輯圖進行分析，以便對工作的必要性做出判斷。如果一個工作是必要的，必須根據擁有的數據確定該項工作的時間間隔。如根據表1中所列的控制溫度功能及其功能故障和故障影響進行上層分析，得出其故障影響類別為第七類即明顯經濟性影響。表2為溫控系統的控制溫度功能進行的影響類別分析。

表2 影響性分析

屬于控制溫度功能下的設備需要在表3分析所得影響類別的基礎上進行，例如通風溫度傳感器，對其同樣進行以上幾個問題的分析，得出其故障類別，并判斷是否存在維修任務。

經過完整過程的MSG-3分析，示例構型下的座艙溫度控制系統所有功能下的部件均不存在維修任務。而對于存在維修任務的MSI項目，還需要進一步對維修任務進行說明和定義。

3 總結

本文采用MSG-3方法對某民用飛機座艙溫度控制系統進行了維修性分析，并通過分析步驟及流程明確了該方法在民用飛機系統中的應用的合理性和必要性。

【參考文獻】

[1]壽榮中，何慧珊.飛行器環境控制[M].北京：北京航空航天大學出版社，2004.

[2]雷世豪，主編.飛機設計手冊第15冊《生命保障和環控系統設計》[M].北京：航空工業出版社，1999.

[3]ATA MSG-3 Operator/Manufacturer Scheduled Maintenance Development[S]. Revision 2005，1.

[4]ATA Specification 2200 （iSpec 2200） Information Standards for Aviation Maintenance[S]. Air Transport Association of America， Inc. Revision 2000，1.

[5]P.brochain.MSG-3 Process Introduction Part 1[Z].2008.

[責任編輯：鄧麗麗]