波音787 飛機新型大翼防冰系統及其維護

■ 劉廣鋒 王路瑤 袁文科/ 中國南方航空股份有限公司工程技術分公司 北京飛機維修工程有限公司

大翼防冰是飛機防冰系統的重要組成部分，航空歷史上發生過多起因大翼結冰造成的空難，設計更有效的大翼防冰系統一直是飛機制造商的重點科目。傳統機型一般采用發動機引氣對大翼前緣進行熱空氣加熱，在新一代機型如波音787 中，波音公司出于減重目的采用了電熱毯加熱方法進行大翼防冰。電熱毯加熱方法取消了發動機引氣活門、氣源管路等部件，大大減輕了附重，具有反應快、加熱快、除冰效果好等優點，同時，用較輕的導線替代管路，避免了管路漏氣、設計復雜、故障易發等弊端。

1 電加熱防冰系統的組成與功能

波音787 大翼防冰系統大致由機翼防冰控制組件（WIPCU）、導線、加溫毯三部分組成，即電源分配組件、導線和加熱組件，如圖1 所示。

圖1 大翼防冰系統示意圖

1.1 防冰控制組件

大翼防冰控制組件是整個大翼防冰系統的核心。

如圖2 所示，每個大翼防冰控制件有26 個卡，兩側的2 個卡分別為供電卡（POWER SUPPLY CARD）和順序控制卡（SEQUENCE CONTROLLER CARD）， 中 間24 個 卡 為 區 域加溫控制卡（ZONE CONTROLLER CARD）。

圖2 大翼防冰控制組件（WIPCU）

供電卡位于WIPCU 的最左側，用于給加溫控制卡和順序控制卡供電，不直接給加溫毯供電。

順序控制卡位于WIPCU的最右側，內有3 個處理器，即3 個通道，用于監控溫度傳感器、控制24 個加溫控制卡的操作順序和監控系統故障。

區域加溫控制卡位于WIPCU 中間，共24 個，用于給左右大翼對稱加溫毯區域供電，并反饋電壓和電流。當一側某加溫毯發生故障時，另一側的加溫毯同時被系統關閉。如表1 所示，每個加溫控制卡控制對應加溫毯的一個區域，如22#控制卡控制2 號和11 號加溫毯上的區域A，23#控制卡控制2號和11 號加溫毯上的區域B，以此類推。

表1 區域加溫控制卡的區域分配

1.2 加溫毯

加溫毯（EHM）附著在2、3、4、5 和8、9、10、11 共8 塊前緣內。每個前緣上有3 塊加溫毯，每個加溫毯有2 個區域，整個系統共有24 塊加溫毯。

每個前緣縫翼分為外側（outer mat）、中側（center mat）、內側（inner mat）三塊加溫毯。每塊加溫毯有2 個區域，即每個前緣縫翼有6 個（A、B、C、D、E、F）加溫區域，如圖3 所示。

圖3 前緣縫翼的加溫毯和加溫區域

每個前緣縫翼內有一個溫度傳感器，傳遞加溫毯的溫度，反饋給WIPS。其中，左大翼的溫度傳感器位于2、3、4、5 縫翼的中側加溫毯內；右大翼的溫度傳感器位于Slat 8 內側、Slat 9 外側、Slat 10 內側、Slat 11 內側。

1.3 導線轉接頭

導線部分共有8 個轉接頭（Translating Wire Bundle，TWB）， 對 應8 個前緣縫翼，用于連接加溫毯與控制組件，并跟隨前緣縫翼移動，如圖4 所示。

圖4 導線轉接頭TWB:TRANSLATING WIRE BUNDLE

2 電加熱防冰系統常見故障

在波音787 的維護中，大翼防冰系統的故障率較高，其中，大翼防冰系統控制組件（WIPCU）可靠性高，很少更換；加溫毯可靠性高，偶有更換；導線轉接頭（TWB）可靠性差，故障頻發。

導線部分技術含量最低，但在大翼防冰系統故障中占比最大，故障形式為導線插頭內插釘與導線脫離，故障原因是日常收放襟翼過程中轉接頭隨襟翼收放，導線頻繁受到拉抻，同時導線長度裕量不足，最終導致插釘與導線分離，在一次排故中甚至可查出多根導線脫開，如圖5 所示。

圖5 大翼防冰系統常見故障——導線插釘脫離

3 結論

將電除冰模式引入飛機大翼防冰系統是一種突破傳統引氣防冰的新嘗試，新型電加熱防冰系統具有反應快、效果好、減重明顯、可靠性高等突出優點。但在實際運行中，由于設計上的原因，技術含量最低的導線卻故障頻發，成為影響飛機運行的突出難點。對轉接頭的重新設計與改裝應受到設計方的考慮和重視。