某型民用飛機(jī)風(fēng)擋加熱系統(tǒng)故障分析排除

陳鵠

【摘 要】某型飛機(jī)在開展滑行測試過程中出現(xiàn)右側(cè)側(cè)風(fēng)擋加熱故障，通過分析故障現(xiàn)象定位故障原因，并提出相應(yīng)的排故解決措施，為后續(xù)風(fēng)擋加熱系統(tǒng)優(yōu)化提供支持。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)擋加熱系統(tǒng)；故障；排故；系統(tǒng)優(yōu)化

Fault Analysis and Troubleshooting of An Civil Aircraft Window Heat System

Chen Hu

（Shanghai Aircraft Design and Research Institute， Shanghai 201210， China）

【Abstract】The right side window heat fault was found during the developing of taxing tests of a civil aircraft. With the fault analysis and developed the troubleshooting measures to solve the issues， which provides the supports in follow-up system optimization

【Key words】Window heat system； Fault analysis； Troubleshooting； System optimization

0 緒論

由于高空云層中過冷水滴的存在，飛機(jī)穿過云層時(shí)，風(fēng)擋表面可能會產(chǎn)生結(jié)冰，影響飛行員的視界，進(jìn)而危及飛行安全[1]。目前，絕大多數(shù)飛機(jī)的風(fēng)擋玻璃通常采用電加熱防冰、熱氣防冰以及防冰液防冰三種方法達(dá)到風(fēng)擋防冰的目的[2]。

某型飛機(jī)在開展低速/高速滑行測試中，機(jī)組報(bào)告風(fēng)擋加熱系統(tǒng)曾多次出現(xiàn)右側(cè)側(cè)風(fēng)擋加熱故障。在機(jī)組開啟風(fēng)擋加熱系統(tǒng)的5-20分鐘內(nèi)，風(fēng)擋加熱系統(tǒng)右側(cè)側(cè)風(fēng)擋加熱發(fā)生故障，控制開關(guān)上FAULT告警燈亮，并出現(xiàn)琥珀色的告警信息“R WINDOW HEAT FAULT”。此告警在滑行測試中多次出現(xiàn)，給機(jī)組操作帶來一定影響。通過排除此故障，積累一些排故經(jīng)驗(yàn)，并為該型飛機(jī)風(fēng)擋加熱系統(tǒng)的后續(xù)改進(jìn)提供支持。

1 系統(tǒng)組成及工作原理

如圖1所示，該型飛機(jī)風(fēng)擋加熱系統(tǒng)采用電加熱方式對駕駛艙主風(fēng)擋進(jìn)行防冰和防霧加熱，對側(cè)風(fēng)擋進(jìn)行防霧加熱。風(fēng)擋加熱系統(tǒng)主要由風(fēng)擋加熱控制器（WHC）、風(fēng)擋玻璃及加熱組件、加熱控制面板和自檢測維護(hù)面板組成。風(fēng)擋加熱控制器主要用于調(diào)節(jié)和控制風(fēng)擋玻璃的加熱，同時(shí)具有系統(tǒng)持續(xù)自檢、狀態(tài)監(jiān)控和反饋功能，通過航電網(wǎng)絡(luò)將系統(tǒng)狀態(tài)信息通過控制面板及EICAS、OMS顯示屏等進(jìn)行指示和記錄。加熱控制面板用于系統(tǒng)加熱開啟和關(guān)閉的控制及相關(guān)告警燈指示。自檢測維護(hù)面板用于風(fēng)擋加熱系統(tǒng)開展自檢功能，檢測風(fēng)擋加熱控制器內(nèi)部電路和溫度傳感器反饋電路的導(dǎo)通。

該型飛機(jī)每側(cè)由一塊主風(fēng)擋和一塊側(cè)風(fēng)擋組成，左右兩側(cè)主風(fēng)擋各別由一個(gè)風(fēng)擋加熱控制器控制，左右兩側(cè)側(cè)風(fēng)擋由第三個(gè)風(fēng)擋加熱控制器控制。3個(gè)風(fēng)擋加熱控制器的供電及控制線路相互獨(dú)立，一個(gè)控制器發(fā)生故障，不會影響其他兩個(gè)控制器的正常工作。每塊風(fēng)擋中布置有電加熱膜涂層和3個(gè)溫度傳感器，其中1個(gè)溫度傳感器用于風(fēng)擋的加熱控制，剩余兩個(gè)溫度傳感器作為備份并用于過熱監(jiān)控。其中，主風(fēng)擋和側(cè)風(fēng)擋的控制溫度范圍為41℃-46℃，主風(fēng)擋過熱保護(hù)溫度為77℃，側(cè)風(fēng)擋過熱保護(hù)溫度為60℃。

2 故障分析及定位

根據(jù)機(jī)組反饋的故障描述，分析可能導(dǎo)致右側(cè)側(cè)風(fēng)擋加熱故障的原因包括側(cè)風(fēng)擋內(nèi)溫度傳感器故障，加熱電壓/電流故障，風(fēng)擋加熱控制器內(nèi)部控制電路故障，風(fēng)擋玻璃過熱等。由于導(dǎo)致該故障的原因較多，需通過機(jī)上試驗(yàn)復(fù)現(xiàn)故障后，查看是否存在相關(guān)的OMS信息進(jìn)一步定位故障原因。

在飛機(jī)未上電情況下，對風(fēng)擋加熱系統(tǒng)的針腳、插頭和電路導(dǎo)通情況進(jìn)行檢查。未發(fā)現(xiàn)有接觸不良和導(dǎo)通不暢等現(xiàn)象。同時(shí)，測量了當(dāng)前環(huán)境溫度下（10℃）的3個(gè)溫度傳感器的阻值，測量值在294-298歐姆范圍內(nèi)，對比玻璃供應(yīng)商提供的溫度傳感器溫度阻值特性曲線，表明溫度傳感器正常。

然后，在地面開展機(jī)上故障復(fù)現(xiàn)。在開啟風(fēng)擋加熱系統(tǒng)12分鐘后故障復(fù)現(xiàn)，即EICAS頁面上顯示右側(cè)側(cè)風(fēng)擋加熱故障的琥珀色告警消息，并伴有告警燈和告警聲。通過查閱OMS頁面，顯示右側(cè)側(cè)風(fēng)擋過熱的故障信息。

初步分析所得信息，表明風(fēng)擋加熱控制器監(jiān)測到右側(cè)側(cè)風(fēng)擋某個(gè)溫度傳感器傳遞的過熱溫度信號，使得風(fēng)擋加熱控制器切斷該側(cè)風(fēng)擋加熱并發(fā)出系統(tǒng)故障消息。風(fēng)擋加熱系統(tǒng)中可能導(dǎo)致過熱故障產(chǎn)生的部件主要有風(fēng)擋加熱控制器和風(fēng)擋玻璃，即在加熱過程中控制器內(nèi)部軟件可能出現(xiàn)運(yùn)算放大導(dǎo)致系統(tǒng)“虛”過熱，或者風(fēng)擋玻璃在加熱過程中布置于其內(nèi)的溫度傳感器監(jiān)測到過熱溫度而導(dǎo)致系統(tǒng)過熱故障。

3 故障排除過程

因?yàn)樵囷w機(jī)型架次并未開展相關(guān)試飛改裝，取得溫度傳感器監(jiān)測的相關(guān)溫度值較困難，故通過設(shè)計(jì)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案先排查是否因?yàn)轱L(fēng)擋加熱控制器內(nèi)部故障而導(dǎo)致的系統(tǒng)過熱。

方案一為采用備件替換當(dāng)前控制故障側(cè)風(fēng)擋加熱的風(fēng)擋加熱控制器，重新開展地面故障復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)。在開啟風(fēng)擋加熱系統(tǒng)加熱后18分鐘，右側(cè)側(cè)風(fēng)擋故障再次出現(xiàn)，現(xiàn)象與機(jī)組描述和之前排故試驗(yàn)現(xiàn)象一致。

考慮到每個(gè)風(fēng)擋加熱控制器均有左右兩個(gè)通道，當(dāng)前風(fēng)擋加熱系統(tǒng)的左右兩側(cè)主風(fēng)擋加熱均采用控制器的左側(cè)通道進(jìn)行控制，而左右兩側(cè)側(cè)風(fēng)擋的加熱則分別采用側(cè)風(fēng)擋加熱控制器的左右兩側(cè)進(jìn)行控制。為進(jìn)一步排除風(fēng)擋加熱控制器右側(cè)通道故障可能導(dǎo)致的系統(tǒng)過熱，通過方案二，即通過對調(diào)側(cè)風(fēng)擋加熱控制器插頭后溫度傳感器和三相輸出交流電等負(fù)載的接線。試驗(yàn)過程中，在開啟風(fēng)擋加熱系統(tǒng)加熱14分鐘后，EICAS頁面顯示左側(cè)側(cè)風(fēng)擋加熱故障的告警消息，查閱OMS頁面，顯示系統(tǒng)左側(cè)側(cè)風(fēng)擋過熱的消息。通過試驗(yàn)現(xiàn)象表明，左右兩側(cè)側(cè)風(fēng)擋負(fù)載針腳對調(diào)后，故障轉(zhuǎn)移至左側(cè)且右側(cè)加熱正常，即風(fēng)擋加熱控制器右側(cè)通道功能正常。

通過上述排故，排除了因風(fēng)擋加熱控制器內(nèi)部運(yùn)算錯(cuò)誤導(dǎo)致的系統(tǒng)過熱故障，故障原因定位在風(fēng)擋玻璃上。后續(xù)在重新梳理了風(fēng)擋玻璃的設(shè)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，側(cè)風(fēng)擋玻璃的生產(chǎn)和檢驗(yàn)與設(shè)計(jì)存在差異，并不能保證布置于其中的三個(gè)溫度傳感器的任何一個(gè)均可以用于加熱控制。根據(jù)供應(yīng)商提供的信息，當(dāng)前狀態(tài)下的側(cè)風(fēng)擋玻璃只能保證其中指定溫度傳感器用于溫度控制時(shí)，系統(tǒng)不出現(xiàn)過熱。后續(xù)按照供應(yīng)商提供的主控溫度傳感器針腳定義重新調(diào)整接線后開展試驗(yàn)，故障消失，系統(tǒng)功能正常。

4 總結(jié)

s針對某型飛機(jī)在滑行測試中出現(xiàn)風(fēng)擋加熱系統(tǒng)右側(cè)側(cè)風(fēng)擋過熱故障，首先通過檢查針腳、線路和溫度傳感器阻值，確定線路和溫度傳感器均正常。然后通過備用控制器替換、調(diào)整控制器左右兩側(cè)通道負(fù)載等，排除了風(fēng)擋加熱控制器故障的可能，從而將故障定位到風(fēng)擋玻璃。經(jīng)過與玻璃供應(yīng)商梳理，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前側(cè)風(fēng)擋不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，后續(xù)需改進(jìn)玻璃設(shè)計(jì)。重新調(diào)整用于控制的溫度傳感器針腳后，故障消失，系統(tǒng)恢復(fù)正常。

【參考文獻(xiàn)】

[1]D.T.Bowden，A.E.Gensemer，and C.A. Skeen. Engineering Summary of Airframe Icing Technical Data[R]. FAA Technical Report ADS-4，Washington，D.C：Federal Aviation Agency，1963.

[2]裘燮綱，韓鳳華.飛機(jī)防冰系統(tǒng)[M].航空專業(yè)教材編審組出版，1985，6.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]endprint