空客A350飛機EHA應用與故障處理探討

張慧康 王志良

摘要：通過對A350飛機EHA作動器的控制原理進行分析，結合空客飛機故障隔離理論和TFU技術跟蹤數據，探討相關故障的處置方案，以快速定位和排除故障。

關鍵詞：EHA故障；A350飛機；飛控系統；可靠性分析；排故流程圖

Keywords：EHA fault；A350 aircraft；flight control system；reliability analysis；troubleshooting flow chart

0 引言

空客公司在新型寬體客機飛控舵面備用控制方面引入了功率傳動作動系統。通過電導線以電能量的方式傳輸，使作動系統各個執行機構之間發生功率傳輸。電作動技術即采用功率電傳作動技術替代傳統的液壓伺服作動技術。

在飛控應用方面，電能系統要比液壓系統更具優勢，電能系統減少了傳統液壓系統部件的重量和全機的液壓管路分布，提高了飛機可操縱靈敏度，增加了系統穩定性、飛機可維護性和安全性。

1 EHA與傳統伺服作動器的比較

A350飛機飛控驅動部分采用了雙體系結構設計，即伺服液壓驅動和功率電傳，稱為“2H/2E”體系結構。2H是兩個獨立且分離的液壓系統，2E使用電靜液作動器（EHA）和電備份液壓作動器（EBHA）兩種電功率作動器，EHA用于內側副翼、升降舵以及方向舵的備用控制，EBHA僅用于第5號擾流板備份控制，如圖1所示。

傳統伺服作動器由作動筒、液壓伺服活門、模式選擇活門和傳感器組成，從飛機液壓系統獲取能量，高壓液壓油通向液壓作動筒驅動工作。

電靜液作動器（EHA）采用了一體化結構設計，配置自動充壓的自帶儲壓器，從機載電源網絡獲取能量電力作動，通過電機帶動液壓泵轉動直接為液壓作動筒提供高壓液壓油。

電動備份液壓作動器（EBHA）由一套傳統的電液伺服作動器和一套EHA結合而成，含有兩個獨立的能源，即傳統的集中液壓源和EHA所需的電源，通過模式切換獨立地使用液壓或電力作動。

EHA由電力驅動和控制，根據計算機的指令信號，由電力驅動電控單元模塊控制作動器電動泵的旋轉，對蓄油池中的液壓油加壓，并通過控制電動泵的旋轉方向控制作動器的伸出和收回，進而控制舵面。

2 EHA控制系統組成及工作原理

EHA作為液壓備用系統，采用電驅動模式，僅用于內側副翼、升降舵以及方向舵的備用控制，這些舵面配置了傳統伺服作動器和EHA。正常情況下，舵面由傳統伺服作動器作動，EHA工作在阻尼模式，當傳統伺服作動器異常時，EHA接管驅動舵面作動。

如圖2所示，EHA的控制功能由飛控計算機控制的大閉環系統和本地電控單元模塊（EM）控制的小閉環系統完成。

在大閉環系統中，PRIM（主飛控計算機）和SEC（次飛控計算機）作為飛控系統控制中心，負責控制指令計算（COM）和系統工作狀態監控（MON）。接收來自駕駛艙側桿、腳蹬或自動飛行系統的控制指令，與飛機實際的姿態信息進行比較，計算出舵面偏轉指令，用于輸出控制。

EHA是電動靜液伺服系統，EHA作動器本體由電機、電控單元模塊、液壓泵、自帶液壓油箱儲壓器、模式選擇活門和液壓作動器組成，采用電機、液壓泵一體化結構的集成設計制造。在小閉環系統中，EM接收飛控計算機的指令，控制電動機、液壓泵和選擇活門工作驅動液壓作動器，進而驅動舵面偏轉。在偏轉的同時，接收來自作動器連桿位置傳感器（LVDT）和舵面偏轉位置傳感器（RVDT）的反饋信號，用于閉環控制。

此外，EM完成儲壓器液面和EHA工作狀態的監控，并將這些信號發送回飛控計算機。

3 基于故障樹診斷方案的EHA可靠性分析

故障樹診斷方案是一種由上往下的演繹式失效分析法，下文將利用故障樹分析結構函數，統計子事件對頂事件發生的影響比重。

根據可靠性網站統計2011年至2021年間A380和A350在升降舵、副翼、方向舵飛控系統的相關EHA故障數據，EHA真實故障共有42起，具體如表1所示（以統計了部件更換歷史的故障數據為準）。

從表1可以看出，EM故障多達21起，占比50%；EHA故障為11起，占比26.2%；其他故障10起，占比23.8%。由此，構成一個簡易故障樹：在電作動EHA系統中，EM的故障率較高，其次是EHA作動筒本體故障，再次是其他相關部件。

4 廠家技術分析類文件數據

通過查詢空客公司發布的TFU（技術追蹤），關于A350飛機EHA相關的故障共有8份TFU，包括EHA的LVDT/RVDT傳感器信號不一致故障、EHA儲壓器頁面低故障、PRIM、SEC以及EM之間的耦合信號故障、馬達溫度傳感器故障等幾種常見故障及特殊故障。其中，多份TFU將EM故障作為優先考慮，如EHA的LVDT/RVDT傳感器信號不一致的最終調查結果即是由于EM電路板的焊點發生裂紋，導致信號采集出現問題；而信號耦合問題給出的維護建議也是優先考慮EM故障。EHA馬達溫度傳感器、活門等都不是航線可更換組件，可歸結為EHA本體故障。對于EHA儲壓器液面低，若檢查無滲漏，可通過在OMT（機載維護終端）上測試進行地面補充。

5 基于空客故障隔離理論的故障解決方案

依據空客公司故障隔離程序，結合廠家TFU維護經驗以及可靠性數據分析的結果，總結出一套相對完善的EHA故障處置方案。

1）步驟1：觀察現象和獲取信息

以A350飛控副翼系統EHA故障為例，故障發生后產生的駕駛艙效應是DM放行信息F/CTL INR AILERON ELEC ACTUATOR，判斷為飛控系統-內側副翼電作動器故障。通過查看放行手冊MEL確定此故障為不可放行故障（NOGO故障），飛機維護人員需要對飛機進行進一步處理。

由機上維護筆記本（OMT）查看航后報告（PFR）或當前ECAM警告頁面，獲取其維護信息對應的故障代碼和維護信息。

2）步驟2：故障確認和故障隔離

路徑一：首先考慮是儲壓器液面低故障，判斷是否有滲漏而需更換滲漏部件或需要OMT進入測試頁人工補油。

路徑二：參考故障隔離手冊（AFI）進行系統復位來消除虛假警告，并對核心計算機進行自測試以進一步確認故障，定位相應的隔離程序。依據操作程序，建議依照EM-傳感器-EHA作動器-其他部件的順序逐一進行判斷。

具體可參考圖3所示的故障隔離流程圖。

6 總結

與液壓作動相比，電作動技術具有功率傳輸方便、重量大大減輕、安全可靠無污染、易于進行故障診斷和健康管理、系統余度增加、可維護性高等特點。功率電傳作動技術（Power by Wire，PBW）作為多電飛機（MEA）的核心技術，已成為飛機傳動領域的研究熱點，對于中國大飛機項目飛控系統研究具有借鑒和參考價值。

參考文獻

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