某型民用飛機風擋加熱系統故障分析排除

陳鵠

【摘 要】某型飛機在開展滑行測試過程中出現右側側風擋加熱故障，通過分析故障現象定位故障原因，并提出相應的排故解決措施，為后續風擋加熱系統優化提供支持。

【關鍵詞】風擋加熱系統；故障；排故；系統優化

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，飛機穿過云層時，風擋表面可能會產生結冰，影響飛行員的視界，進而危及飛行安全[1]。目前，絕大多數飛機的風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到風擋防冰的目的[2]。

某型飛機在開展低速/高速滑行測試中，機組報告風擋加熱系統曾多次出現右側側風擋加熱故障。在機組開啟風擋加熱系統的5-20分鐘內，風擋加熱系統右側側風擋加熱發生故障，控制開關上FAULT告警燈亮，并出現琥珀色的告警信息“R WINDOW HEAT FAULT”。此告警在滑行測試中多次出現，給機組操作帶來一定影響。通過排除此故障，積累一些排故經驗，并為該型飛機風擋加熱系統的后續改進提供支持。

1 系統組成及工作原理

如圖1所示，該型飛機風擋加熱系統采用電加熱方式對駕駛艙主風擋進行防冰和防霧加熱，對側風擋進行防霧加熱。風擋加熱系統主要由風擋加熱控制器（WHC）、風擋玻璃及加熱組件、加熱控制面板和自檢測維護面板組成。風擋加熱控制器主要用于調節和控制風擋玻璃的加熱，同時具有系統持續自檢、狀態監控和反饋功能，通過航電網絡將系統狀態信息通過控制面板及EICAS、OMS顯示屏等進行指示和記錄。加熱控制面板用于系統加熱開啟和關閉的控制及相關告警燈指示。自檢測維護面板用于風擋加熱系統開展自檢功能，檢測風擋加熱控制器內部電路和溫度傳感器反饋電路的導通。

該型飛機每側由一塊主風擋和一塊側風擋組成，左右兩側主風擋各別由一個風擋加熱控制器控制，左右兩側側風擋由第三個風擋加熱控制器控制。3個風擋加熱控制器的供電及控制線路相互獨立，一個控制器發生故障，不會影響其他兩個控制器的正常工作。每塊風擋中布置有電加熱膜涂層和3個溫度傳感器，其中1個溫度傳感器用于風擋的加熱控制，剩余兩個溫度傳感器作為備份并用于過熱監控。其中，主風擋和側風擋的控制溫度范圍為41℃-46℃，主風擋過熱保護溫度為77℃，側風擋過熱保護溫度為60℃。

2 故障分析及定位

根據機組反饋的故障描述，分析可能導致右側側風擋加熱故障的原因包括側風擋內溫度傳感器故障，加熱電壓/電流故障，風擋加熱控制器內部控制電路故障，風擋玻璃過熱等。由于導致該故障的原因較多，需通過機上試驗復現故障后，查看是否存在相關的OMS信息進一步定位故障原因。

在飛機未上電情況下，對風擋加熱系統的針腳、插頭和電路導通情況進行檢查。未發現有接觸不良和導通不暢等現象。同時，測量了當前環境溫度下（10℃）的3個溫度傳感器的阻值，測量值在294-298歐姆范圍內，對比玻璃供應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，在地面開展機上故障復現。在開啟風擋加熱系統12分鐘后故障復現，即EICAS頁面上顯示右側側風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，顯示右側側風擋過熱的故障信息。

初步分析所得信息，表明風擋加熱控制器監測到右側側風擋某個溫度傳感器傳遞的過熱溫度信號，使得風擋加熱控制器切斷該側風擋加熱并發出系統故障消息。風擋加熱系統中可能導致過熱故障產生的部件主要有風擋加熱控制器和風擋玻璃，即在加熱過程中控制器內部軟件可能出現運算放大導致系統“虛”過熱，或者風擋玻璃在加熱過程中布置于其內的溫度傳感器監測到過熱溫度而導致系統過熱故障。

3 故障排除過程

因為試飛機型架次并未開展相關試飛改裝，取得溫度傳感器監測的相關溫度值較困難，故通過設計兩個實驗方案先排查是否因為風擋加熱控制器內部故障而導致的系統過熱。

方案一為采用備件替換當前控制故障側風擋加熱的風擋加熱控制器，重新開展地面故障復現試驗。在開啟風擋加熱系統加熱后18分鐘，右側側風擋故障再次出現，現象與機組描述和之前排故試驗現象一致。

考慮到每個風擋加熱控制器均有左右兩個通道，當前風擋加熱系統的左右兩側主風擋加熱均采用控制器的左側通道進行控制，而左右兩側側風擋的加熱則分別采用側風擋加熱控制器的左右兩側進行控制。為進一步排除風擋加熱控制器右側通道故障可能導致的系統過熱，通過方案二，即通過對調側風擋加熱控制器插頭后溫度傳感器和三相輸出交流電等負載的接線。試驗過程中，在開啟風擋加熱系統加熱14分鐘后，EICAS頁面顯示左側側風擋加熱故障的告警消息，查閱OMS頁面，顯示系統左側側風擋過熱的消息。通過試驗現象表明，左右兩側側風擋負載針腳對調后，故障轉移至左側且右側加熱正常，即風擋加熱控制器右側通道功能正常。

通過上述排故，排除了因風擋加熱控制器內部運算錯誤導致的系統過熱故障，故障原因定位在風擋玻璃上。后續在重新梳理了風擋玻璃的設計后發現，側風擋玻璃的生產和檢驗與設計存在差異，并不能保證布置于其中的三個溫度傳感器的任何一個均可以用于加熱控制。根據供應商提供的信息，當前狀態下的側風擋玻璃只能保證其中指定溫度傳感器用于溫度控制時，系統不出現過熱。后續按照供應商提供的主控溫度傳感器針腳定義重新調整接線后開展試驗，故障消失，系統功能正常。

4 總結

s針對某型飛機在滑行測試中出現風擋加熱系統右側側風擋過熱故障，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、調整控制器左右兩側通道負載等，排除了風擋加熱控制器故障的可能，從而將故障定位到風擋玻璃。經過與玻璃供應商梳理，發現當前側風擋不能達到設計要求，后續需改進玻璃設計。重新調整用于控制的溫度傳感器針腳后，故障消失，系統恢復正常。

【參考文獻】

[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.飛機防冰系統[M].航空專業教材編審組出版，1985，6.

[責任編輯：朱麗娜]endprint