波音757-200飛機(jī)引氣系統(tǒng)故障分析

摘要：本文對(duì)波音757-200飛機(jī)引氣系統(tǒng)的故障進(jìn)行深入分析，并制定了相關(guān)的預(yù)防性措施。

關(guān)鍵詞：壓力調(diào)節(jié)關(guān)斷活門(mén)；故障分析；預(yù)防性措施

Keywords：PRSOV；failure analysis；preventive measure

近期，某航空公司波音757-200機(jī)隊(duì)引氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障多發(fā)情況，故障形式主要表現(xiàn)為兩類(lèi)——地面發(fā)動(dòng)機(jī)引氣關(guān)閉后引氣OFF燈不點(diǎn)亮、空中引氣斷開(kāi)后OFF燈點(diǎn)亮。由于該機(jī)型引氣部件拆換難度系數(shù)高，且更換后還需進(jìn)行高功率推力驗(yàn)證，引氣系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障經(jīng)常導(dǎo)致航班延誤或取消，因此，有必要制定相應(yīng)的預(yù)防性措施來(lái)提高引氣系統(tǒng)部件工作的可靠性，以降低故障率，提高航班準(zhǔn)點(diǎn)率。

1 故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析

1.1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

波音757-200機(jī)隊(duì)近期發(fā)生的兩類(lèi)引氣故障很有代表性，據(jù)了解是該機(jī)型世界機(jī)隊(duì)引氣系統(tǒng)的高發(fā)故障。2020年1～4月的故障統(tǒng)計(jì)如表1所示。

1.2 數(shù)據(jù)分析

從表1可知，引氣系統(tǒng)故障主要表現(xiàn)為空中引氣異常關(guān)斷和落地關(guān)車(chē)后引氣OFF燈不亮，其中，壓力調(diào)節(jié)關(guān)斷活門(mén)（PRSOV）作為引氣系統(tǒng)最重要部件，其故障率接近70%。

從表1的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)還可以知道，故障主要集中在兩架飛機(jī)上，更換某個(gè)執(zhí)行部件后故障現(xiàn)象暫時(shí)消失，但在較短的周期內(nèi)故障再次重現(xiàn)，可能原因是新裝機(jī)的PRSOV的可靠性較差，增加了排故難度，延長(zhǎng)了排故周期。

綜上分析可知，引氣系統(tǒng)故障屬于較難排除或隔離的系統(tǒng)故障，單個(gè)部件故障反映出來(lái)的故障現(xiàn)象非常相似。加之，引氣系統(tǒng)部件工作環(huán)境相對(duì)惡劣，工作時(shí)承受高壓高溫，當(dāng)幾個(gè)部件都處于自身工作參數(shù)的臨界點(diǎn)時(shí)，達(dá)到一定量積便會(huì)造成疑難故障，部件送修報(bào)告顯示，每次送修拆下的部件都不同程度地存在內(nèi)部子部件損壞或失效的情況。表1顯示導(dǎo)致每一次故障的最終部件均鎖定在PRSOV上，系統(tǒng)中任何部件的工作參數(shù)臨界均會(huì)使作為執(zhí)行部件的PRSOV受到異常環(huán)境影響，對(duì)PRSOV內(nèi)部子部件的工作強(qiáng)度和質(zhì)量要求很高，因此，加強(qiáng)PRSOV關(guān)鍵部件工作可靠性管理和創(chuàng)造引氣系統(tǒng)良好的工作運(yùn)行環(huán)境是迫切需要的。

2 故障分析與排故總結(jié)

2.1 針對(duì)關(guān)車(chē)后引氣斷開(kāi)OFF燈不亮故障

正常情況下，引氣系統(tǒng)正常關(guān)斷控制電路如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)引氣電門(mén)按壓關(guān)斷，PRSOV內(nèi)部關(guān)斷線(xiàn)圈激勵(lì)（如藍(lán)色線(xiàn)條所示），線(xiàn)圈作動(dòng)頂桿移動(dòng)球形活門(mén)封堵至打開(kāi)腔室的基準(zhǔn)壓力，活門(mén)在彈簧力和下游余壓的作用下關(guān)斷，內(nèi)部關(guān)斷電門(mén)隨之移動(dòng)至關(guān)位提供地點(diǎn)，PRSOV關(guān)斷繼電器延時(shí)線(xiàn)圈5s后激勵(lì)（如灰色線(xiàn)條所示），為引氣OFF燈回路提供地點(diǎn)，燈點(diǎn)亮。在航線(xiàn)維護(hù)中，發(fā)現(xiàn)PRSOV關(guān)斷OFF燈不亮，說(shuō)明PRSOV內(nèi)部關(guān)斷電門(mén)沒(méi)有到關(guān)閉位，此時(shí)在地面如果對(duì)位置電門(mén)進(jìn)行敲擊后OFF燈會(huì)點(diǎn)亮，說(shuō)明PRSOV內(nèi)部位置電門(mén)故障。后續(xù)根據(jù)附件維修廠(chǎng)家修理報(bào)告證實(shí)位置電門(mén)間歇失效在開(kāi)位。

2.2 針對(duì)空中引氣斷開(kāi)OFF燈點(diǎn)亮故障

空中引氣斷開(kāi)故障相對(duì)復(fù)雜，會(huì)有多種可能情況，本文提到的引氣斷開(kāi)故障并非引氣“超壓、超溫”跳開(kāi)故障。波音757-200飛機(jī)超壓跳開(kāi)會(huì)觸發(fā)P5引氣控制面板HI STAGE燈點(diǎn)亮，超溫跳開(kāi)會(huì)觸發(fā)P5引氣控制面板BLEED燈點(diǎn)亮，以上所述故障中均無(wú)這兩種現(xiàn)象。結(jié)合引氣系統(tǒng)相關(guān)控制，初步分析認(rèn)為有以下幾種可能。

1）引氣系統(tǒng)部件故障

顯然，PRSOV本體故障是最初顯現(xiàn)的情況，其內(nèi)部電磁閥鎖組件的簧片磨損，在空中長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)間歇性地鎖不住頂桿，進(jìn)而導(dǎo)致活門(mén)在空中異常關(guān)斷。另外，通過(guò)QAR譯碼觀(guān)察引氣數(shù)據(jù)記錄，若整個(gè)航段引氣壓力一直很低或沒(méi)有變化，可直接判斷PRSOV活門(mén)故障。反流控制器（RFCC）是導(dǎo)致PRSOV關(guān)斷的高頻故障部件，但多發(fā)生在地面發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，出現(xiàn)反流時(shí)，RFCC感受到PRSOV上下游壓差（下游高于上游）大于0.37psi時(shí)會(huì)自動(dòng)關(guān)斷PRSOV；在空中若RFCC故障，將異常作動(dòng)關(guān)斷敏感電門(mén)，提供錯(cuò)誤信號(hào)導(dǎo)致PRSOV關(guān)斷，但這種情況極為少見(jiàn)。

2）PRSOV電路和氣路控制異常

a. 電路異常：如果PRSOV控制繼電器內(nèi)部條件觸點(diǎn)意外跳開(kāi)或者通電線(xiàn)圈間歇故障，將給PRSOV關(guān)閉線(xiàn)圈提供電源，但這種情況極為少見(jiàn)。

b. 氣路異常：如果控制信號(hào)管路出現(xiàn)問(wèn)題，超溫限制傳感器性能衰退將導(dǎo)致PRSOVR控制信號(hào)管過(guò)多放氣，進(jìn)而使PRSOV逐漸關(guān)斷。

3）冷卻效果差

冷卻效果差會(huì)使部件工作環(huán)境變得更糟糕，其原因?yàn)镕AMV存在卡滯、風(fēng)扇空氣溫度傳感器故障或預(yù)冷器本體較臟等，前兩者中任何一個(gè)故障或均故障都將導(dǎo)致冷卻路冷卻氣量不足，第三者直接導(dǎo)致熱交換效果差，使熱路引氣溫度偏高，在超溫限制傳感器控制下逐漸關(guān)斷PRSOV。

波音757-200飛機(jī)空中引氣斷開(kāi)故障在地面試車(chē)中很難模擬再現(xiàn)，增加了排故難度。對(duì)于前述故障，前期隔離出預(yù)冷器冷卻效果差，更換后正常；后期通過(guò)QAR譯碼數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)整個(gè)航段中PRSOV關(guān)斷無(wú)遞關(guān)過(guò)程，關(guān)斷時(shí)間很短，因此對(duì)空中采集引氣系統(tǒng)預(yù)冷器出口溫度進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)冷卻效果較好，故判斷為PRSOV本體故障，懷疑是電磁閥間歇性故障導(dǎo)致PRSOV自動(dòng)關(guān)閉，內(nèi)部位置電門(mén)隨之關(guān)閉，觸發(fā)引氣電門(mén)OFF燈點(diǎn)亮、引氣斷開(kāi)，最終更換PRSOV后故障排除。這一判斷已經(jīng)由附件廠(chǎng)家修理報(bào)告得以驗(yàn)證。同時(shí)，此次故障還驗(yàn)證了多部件性能衰減造成疑難故障的情況，某個(gè)部件達(dá)到工作參數(shù)臨界點(diǎn)時(shí)便會(huì)觸發(fā)故障，因此，引氣系統(tǒng)排故時(shí)需要同時(shí)測(cè)試其他部件的性能。作為執(zhí)行部件的PRSOV會(huì)受到多種因素影響，是首要的隔離對(duì)象，新件的可靠性也是需要考慮的因素，只有通過(guò)綜合分析和反復(fù)驗(yàn)證，引氣系統(tǒng)故障才能最終得以排除。

3 預(yù)防性措施

波音公司對(duì)757-200機(jī)隊(duì)引氣系統(tǒng)故障日益增多問(wèn)題有所重視，在波音網(wǎng)FIX（Fleet IdeaXchange）模塊發(fā)布相關(guān)議題，用于搜集各航空公司757機(jī)隊(duì)引氣系統(tǒng)現(xiàn)行有效的控制措施，結(jié)合某航空公司的有效措施，波音于2020年4月17日在A(yíng)MM手冊(cè)中臨時(shí)頒發(fā)了757-200引氣系統(tǒng)動(dòng)態(tài)測(cè)試（AMM36-11-00/501）。測(cè)試內(nèi)容包含：引氣指示系統(tǒng)測(cè)試、高度電門(mén)功能驗(yàn)證、PRSOV調(diào)節(jié)功能驗(yàn)證、高壓級(jí)轉(zhuǎn)換點(diǎn)驗(yàn)證、最高引氣溫度風(fēng)扇冷卻檢查和反流控制器操作檢查和檢測(cè)內(nèi)容。我公司根據(jù)此項(xiàng)測(cè)試對(duì)757-200機(jī)隊(duì)進(jìn)行了相關(guān)普查，測(cè)試結(jié)果均正常。目前，機(jī)隊(duì)監(jiān)控未發(fā)生引氣系統(tǒng)故障，但由于引氣系統(tǒng)故障具有季節(jié)性、間歇性、取消及延誤率較高等特點(diǎn)，因此需要制定相應(yīng)的預(yù)防性措施來(lái)應(yīng)對(duì)。

我公司對(duì)近期757-200機(jī)隊(duì)引氣系統(tǒng)故障進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)PRSOV可靠性差為引氣系統(tǒng)故障的首要原因，根據(jù)附件維修廠(chǎng)家的修理報(bào)告，發(fā)現(xiàn)PRSOV內(nèi)部位置開(kāi)關(guān)、電磁閥鎖組件為主要故障部件，因此建議對(duì)于引氣系統(tǒng)采取兩種預(yù)防性措施，即定期系統(tǒng)性檢測(cè)和部件預(yù)防性更換子部件的綜合控制；一種部件檔案管理措施，即對(duì)部件建立檔案進(jìn)行跟蹤管理。

1）波音757-200飛機(jī)維護(hù)手冊(cè)中PRSOV更換測(cè)試只要求進(jìn)行滲漏測(cè)試，沒(méi)有對(duì)PRSOV的調(diào)節(jié)功能進(jìn)行驗(yàn)證，完全依賴(lài)于新更換部件的可靠性，而結(jié)合經(jīng)驗(yàn)卻發(fā)現(xiàn)PRSOV是引氣系統(tǒng)部件中可靠性最差的部件，故對(duì)此頒發(fā)維護(hù)提示，每次更換PRSOV后應(yīng)進(jìn)行引氣動(dòng)態(tài)測(cè)試中的調(diào)節(jié)功能驗(yàn)證測(cè)試。

2）根據(jù)我公司引氣系統(tǒng)故障發(fā)生的季節(jié)性特點(diǎn)，常發(fā)生故障的春秋季節(jié)航班任務(wù)較重，取消或延誤會(huì)給公司帶來(lái)較大的損失，故在每年二月和七月通過(guò)維修指令對(duì)757-200機(jī)隊(duì)進(jìn)行引氣系統(tǒng)動(dòng)態(tài)測(cè)試普查。

3）建立機(jī)隊(duì)PRSOV檔案，設(shè)立的參數(shù)主要包括PRSOV裝機(jī)時(shí)間（TSI）、拆下故障現(xiàn)象（R&F）、附件廠(chǎng)家測(cè)試及故障原因（T&R）、歷次修理子部件（SUB-C）并對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，結(jié)合PRSOV狀態(tài)評(píng)分在PRSOV故障修理時(shí)預(yù)防性地拆下電子閥進(jìn)行檢測(cè)，視情更換電子閥內(nèi)部鎖組件和頂桿組件，結(jié)合世界機(jī)隊(duì)裝機(jī)時(shí)間，對(duì)PRSOV進(jìn)行性能評(píng)估，建立預(yù)防性更換措施。

作者簡(jiǎn)介

王坤鵬，工程師，主要從事飛機(jī)技術(shù)支援與工程管理工作。