龐巴迪CRJ200型飛機襟翼故障分析總結

李世林，袁海環，羅文東

(1.華夏航空教育科技產業有限公司，重慶400120；2.上海飛機客戶服務有限公司，上海 200241；3.重慶航天職業技術學院，重慶 400120)

1 CRJ2OO型飛機襟翼控制原理

襟翼系統由安裝在左右大翼后緣鉸鏈連接的內外側雙襟翼板構成（如圖1所示），主要控制部件有：襟翼操縱桿、襟翼電子控制組件（FECU）、動力驅動裝置（PDU）、襟翼作動筒、剎車位置傳感器組件（BPSU）等。

圖1 襟翼系統控制原理圖

襟翼操縱桿機械操作兩個五位多觸點的旋轉開關，每一個位置提供離散信號給FECU的兩個通道。FECU根據來自襟翼操縱桿和來自BPSU的位置數據指令操縱系統，襟翼操縱桿和BPSU向FECU發送信號，然后FECU發出正確指令來操作PDU，當襟翼控制桿選擇到一個位置后，FECU向馬達提供電源以操縱系統，同時解除PDU和BPSU剎車。當達到選擇的襟翼角度后，襟翼被PDU鎖在該位置并且BPSU剎車。

PDU包括連個電動馬達和剎車位置，一個匯總齒輪組件、減速傳動裝置、滑動離合器、扭矩限制器。每個馬達包括瞬態抑制器、過熱傳感器和電動機械剎車裝置。PDU有一個雙輸出軸，與左右兩側撓性驅動軸相連，撓性軸將扭矩從PDU傳向每一個襟翼作動筒、BPSU。8個襟翼作動筒被安裝在襟翼后緣，每塊襟翼有兩個作動筒，每個作動筒具有單級螺紋的球形螺帽和螺桿。內、外側襟翼上安裝有兩個不同的齒輪減速器來同步襟翼運動[1-3]。

BPSCU安裝在驅動系統的外尾部，作為PDU剎車的備份，并提供位置信號給FECU，用于位置監視、不對稱、超速、低速、旋轉方向和無指令偏轉等保護功能。另外，龐巴迪為防止外側襟翼某個襟翼作動器卡組導致襟翼變形，加裝偏斜探測系統（SDS），當外側襟翼的兩個扭轉探測傳感器探測到扭轉差值超過2°時，關閉PDU電源。

2 襟翼故障卡阻分析

襟翼卡阻是襟翼系統故障的最常見故障，引起襟翼卡阻的部件和系統有：BPSU、FECU、PDU、SDS系統，還有作動器、軟軸等冷凍和機械卡阻。襟翼卡阻是由于FECU探測到PDU的馬達驅動電流超過臨界值而停止襟翼驅動導致。監控算法分為兩類：（1）軟卡阻監控，電流超過 12.6A 并持續 1.4s；（2）硬卡阻監控，瞬時電流超過26A。

2.1 機械卡阻

機械卡阻屬于軟卡阻，通過發生在空中收放襟翼過程中，受氣動載荷的影響，與飛行速度、飛行姿態有一定關系，往往卡在大角度。可能原因為襟翼作動器磨損卡滯、軟軸內有過多的油脂、軟軸扭曲損傷、PDU齒輪盒損傷、內部卡滯和鎖死。

此類故障現象為進近放襟翼時，卡阻在襟翼大角度，且故障發生在夏季，地面可以復位，而且幾次排故后地面測試不出來，試飛后故障可能重現。故障多以作動器卡阻、異響、球形螺帽軸側向間隙超標以及齒輪盒漏油等表現形式呈現，并伴隨有BPSU和PDU在長期大力矩工作環境下出現性能衰減，這些都是典型的機械卡阻案例。

2.2 冷凍卡阻

冷凍卡阻屬于硬卡阻，通常發生在飛機巡航一段時間進近放襟翼時，由于襟翼傳動系統中進入水分或者軟軸內有過多的油脂，當環境溫度低于冰點，油水凝滯，襟翼軟軸傳動系統內部傳動力矩增大超過PDU馬達驅動力矩，使得襟翼無法放出直接卡在0位。

此類故障多發生在冬季，出現在行進過程中，襟翼卡在0度，地面可以復位，無法再現故障。對于類似襟翼卡阻故障，在FECU內若有BPSU故障、襟翼卡阻、大電流等故障信息，不要急于更換BPSU，應該做襟翼作動筒冷凍試驗，判定故障源后再酌情更換。龐巴迪對新的襟翼作動筒進行升級，提高了封嚴性能，在作動筒殼體與接頭處加裝墊片，提高作動筒保險孔的防水性能。

2.3 BPSU性能不穩定

在排除襟翼由于機械或冷凍卡阻后，BPSU性能的不穩定也是造成故障的原因。在進行襟翼收放過程中，右側BPSU剎車功能在進行收放過程中有時部分起作用，其使得BPSU機械作動力矩有時較大，使得PDU右側負載過大，襟翼在空中收放需要較大的作動力矩故有卡阻現象，在地面襟翼進行收放相對作動力矩較小故不至于出現襟翼卡阻只表現為作動慢。FECU檢測到左右作動力矩不一致，可能是PDU故障或BPSU故障或其他原因引起的機械卡阻，由于FECU檢測BPSU的功能主要是檢測其線圈通斷，和開鎖等功能，部分失效是無法檢測的，故在FECU上進行測試BPSU能通過[4]。在地面排故過程中，因多次收放襟翼，后來BPSU故障加重，一直處于剎車狀態無法解鎖，使得襟翼無法收放，這時FECU也就檢測到了BPSU故障。BPSU故障時，多次收放襟翼，因BPSU作動力矩較大造成PDU相對負載過大，因其襟翼作動力矩在手冊規定范圍內，而不至于使得FECU保護功能起作用停止作動襟翼，但是對PDU隱性損傷較大。

3 襟翼卡阻排故經驗總結

在襟翼卡阻排故是要結合故障現象和FIM來排除故障。如果地面可以再現故障，此時可能引起卡阻的故障件有：FECU，PDU，BPSU。配合故障信息和代碼進行更換來隔離故障。

如果地面無法再現故障，這時需要區分開機械卡阻和冷凍卡阻，如果從故障現象判斷出是機械卡阻，按以下步驟排故：收放襟翼，聽襟翼作動器是否有異響，更換異響作動器；收放襟翼，摸襟翼作動器球形螺帽是否異常發熱，更換異常作動器；上下晃動襟翼，檢查球形螺帽是否有軸向和側向間隙，更換有間隙作動器；檢查襟翼作動是否滲漏，更換滲漏作動器；人工搖上襟翼，檢查襟翼作動器上止動點，不在下圖范圍內，則需調校至范圍內；人工再搖至0位（回轉10圈）進行力矩測試，超標更換相應側作動器。

如從故障現象上判斷為冷凍卡阻，按以下步驟排故：拆下所有軟軸檢查是否有水分，如發現有做軟軸氣壓測試，更換未通過測試和發現腐蝕的軟軸；取出軟軸芯，檢查其是否有水、腐蝕或扭轉痕跡，如有則更換軟軸。如發現過多油脂，重新做軟軸勤務。將軟軸重新裝回，手轉軟軸，轉不動則更換該軟軸、手搖故障側襟翼，判斷力矩是否在標準范圍內，檢查故障側襟翼軟軸內部是否有水分，如果有則做軟軸壓力測試，視情更換軟軸或重新清潔潤滑軟軸，將故障側作動器冷凍測試檢查是否在標準范圍內，更換超標作動器。

4 結論

FECU里記錄的故障信息代碼對于機械卡阻和冷凍卡阻并無區別，但在具體排故措施上卻有一定的差異，一旦故障發生，了解襟翼卡阻的時間和發生卡阻的位置、地面能否重現、區分卡阻原因，成為排除襟翼卡阻故障的先決條件。