某航司A321 機隊剎車溫度指示系統故障率上升原因分析

■ 張頌珍 周青華/法荷航空附件服務（上海）有限公司

0 引言

某航司運營全空客機隊，包括A320 和A321 兩種主力機型。其中，A321 機隊從2020 年末開始引進，目前已達到9 架的規模，機型均為A321neo。理論上來說，新飛機引進后其性能正處于最佳狀態，除了部分時壽件和消耗件外，前期很少會有部附件需要更換。但該公司2021 年卻在新引進的A321 機隊中產生了10 次剎車溫度監控組件（BTMU）的拆換，同期在約80 架的A320 機隊中卻只產生了10 次BTMU 的拆換。A320 機隊和A321 機隊安裝的BTMU 相同，均為泰雷茲公司生產，件號為35-1H5-1002。相同件號產品在不同機隊上的可靠性產生了統計學上的顯著差異，其背后的原因值得維修和工程技術人員去探索和深思。

1 剎車溫度指示系統工作原理

剎車溫度指示系統屬于起落架系統的一部分，由剎車溫度傳感器（BTS）、剎車溫度監控組件（BTMU）和下游部件剎車轉彎控制組件（BSCU）組成。A320/A321 飛機起落架包括前起落架兩個前輪和左右主起落架各兩個主輪，主輪從左到右依次為1 ～4 號輪。每個主輪上裝有獨立的碳剎車組件，4 個BTS傳感器分別安裝在對應的剎車上，通過熱電偶來探測剎車溫度并輸出與剎車溫度成比例的弱電壓信號。左右兩個BTMU 分別安裝于主起落架的支柱上，用于接收對應側兩個BTS 輸出的弱電壓信號，并將此信號放大至1～9V的水平。BTMU 輸出的電壓信號發送至位于電子艙的BSCU，整個剎車溫度指示系統的故障監控和故障記錄功能也是由BSCU實現的（見圖1）。

圖1 剎車溫度指示系統示意圖

2 剎車溫度監控組件故障現象

2.1 飛機上的故障表現

航線反映的BTMU 故障現象主要有三種，第一種是某一路剎車溫度無法正常顯示，指示“XX”；第二種是某一路剎車溫度顯示超溫；第三種是報告“BRK TEMP SENSORx（yGW）/BTMU（zGW）”故障信息。總體來看，盡管A320 機隊和A321 機隊上的BTMU 的廠家和件號相同，但是可靠性卻呈現較大的差異。據統計，某航司A320 機隊上BTMU 的MTBUR 數據在30000h 以上，而A321機隊上BTMU 的MTBUR 只有A320 機隊的十分之一左右。

2.2 維修車間的故障表現

BTMU 進入部件維修車間后，根據CMM 手冊要求進入測試排故環節，其在車間的故障表現與飛機上的情況不盡相同。根據維修車間2020年的統計數據，BTMU 在車間的故障表現主要分為5 類（見圖2），其中，NFF 占比為30%，連接器或引腳缺陷占比為30%，套管破損或污染各占15%，核心線路組件損壞占比為10%。

圖2 BTMU在車間的故障表現

2021 年以來，隨著某航司A321neo機隊的引進，A321 機隊拆換的BTMU逐漸增多。A321 機隊拆換的BTMU 在進入維修車間后呈現了兩點明顯區別于A320 機隊的特點，首先是NFF 占比明顯提高，由原來的30%提升至60%；其次是這些BTMU 成色相對較新，不存在太多使用痕跡，也基本沒有污染物的存在，但是通過放大鏡觀察，這些BTMU 的插頭限位裝置和插頭中的引腳存在較為嚴重的磨損（見圖3），導致插頭和引腳的更換比率大幅提高。

圖3 BTMU的插頭限位裝置和插頭引腳磨損情況

3 某航司A321 機隊BTMU 拆換率上升的原因分析

3.1 A320 和A321 剎車溫度指示系統的異同

AF 公司A320 機隊剎車溫度指示系統的可靠性遠優于A321 機隊。經過對比發現，在兩個機隊剎車溫度指示系統涉及的三個主要機載部件中，BSCU和BTMU 的廠家和件號均一致，唯一不同的配置是BTS。A320 機隊的BTS由柯林斯公司生產，件號為466-19-1；A321 機隊的BTS 由古德里奇—梅西埃公司生產，件號為C20464002。由于件號C20464002 的BTS 是件號C20464001的升級換代產品，因此維修工程部門并沒有將BTS 列為懷疑對象，而是懷疑A321 機型較高的載重引起的高振動對剎車溫度指示的可靠性產生了負面影響。

3.2 不同航空公司A321 機隊BTMU 拆換率的對比

為了進一步尋找A321 機隊BTMU高拆換率的原因，維修工程部門聯系了多家擁有A321 機隊的航空公司對口部門進行調查，發現一家中等規模的B 公司近兩年也出現了與某航司十分類似的BTMU 拆換率走高現象。在B 公司，該現象不僅存在于A321neo 飛機，還存在于A321ceo 飛機上，這兩種機型均安裝了古德里奇—梅西埃公司生產的BTS C20464002，不但BTMU 的拆換量有較大上升，而且BTS 的拆換量也不小，且因BTS 基本上不可修，導致B 公司一度出現航材庫存不足情況。

3.3 OEM 原廠對BTMU 拆換率上升的調查結果

鑒于相同BTMU 產品在A320 和A321 機隊上呈現完全不同的可靠性數據，且多家航司均出現在引進安裝C20464002 件 號BTS 的A321 飛 機 后，剎車溫度指示系統的故障率明顯上升情況，因此維修工程部門就此問題聯系了空客公司。空客公司的答復是已經注意到BTMU 和BTS 拆換率大幅上升情況，雖然還沒有最終的解決方案，但是已經發布了相應的TFU 文件來提醒所有航司注意該問題。根據TFU 32.47.00018的描述，對A321 飛機剎車溫度指示系統故障率上升的原因進行如下總結：

1）為了解決可靠性問題，2019 年空客公司開始在A321 飛機上使用古德里奇—梅西埃公司生產的件號為C20464002的BTS 替換上一代產品C20464001。但是新件號使用以來，多家客戶反映剎車溫度指示系統故障率持續上升，導致了該系統更加頻繁的部件拆換。

2）通過對從飛機上拆下的幾個部件的分析調查發現，部分BTS 插頭內部有黑色的粉塵，部分BTS 插頭的插針上有輕微振動導致的磨損痕跡，有些BTS插頭的插針折斷損壞，有些BTMU 插頭的插孔由圓形變為橢圓形，還有部分BTMU 插頭的卡口損壞（見圖4）。

圖4 剎車溫度傳感器BTS插頭磨損情況

3）通過OEM 在實驗室實施的振動試驗發現，由于傳輸的結構載荷和空氣動力載荷，BTMU 線束在其自身重量作用下會產生自由移動（見圖5）。這種運動造成了BTMU 和BTS 插頭插座接口處的摩擦，從而導致信號傳輸的異常和插頭卡口銷水平方向的凹槽磨損。

圖5 BTS和BTMU的安裝位置和線束安裝狀態

4 剎車溫度指示系統故障率上升的解決方案

4.1 短期解決方案

空客公司通過收集各大航空公司的維護數據發現，古德里奇—梅西埃生產的件號為C20464002 的BTS 的平均在翼使用循環約為300 飛行循環，也就是約2 個月的飛行時間。因此，航線維護中如果發現剎車溫度指示系統故障，建議按以下邏輯執行排故：

1）重置跳開關1GW，執行BSCU測試，如果故障復現則繼續執行下一步；

2）檢查BTS 插頭，如果插針存在彎曲、變形和其他損壞，則更換BTS；如果BTS 插針存在折斷情況，則同時更換BTMU；

3）在更換了BTS 卻未更換BTMU的情況下，飛機短時間內再次出現剎車溫度指示故障，則需要更換BTMU。

4.2 長期解決方案

航空公司運營維護數據表明，老一代件號為C20464001 的BTS 的可靠性比新件號C20464002 好8 ～10 倍。根據IPC 可知，此兩者完全可以雙向互換。因此，如果航空公司希望快速解決A321 飛機剎車溫度指示系統問題，選項之一就是向OEM 古德里奇—梅西埃公司采購一批老件號BTS，替換存在問題的新件號BTS。OEM 聲稱，已經重啟老件號BTS 的生產，并且能夠保證客戶在這一產品上的需求。

顯然，最理想的解決方案不是回到過去，航空公司更希望OEM 能夠快速給出新件號BTS 的改進方案，且能夠有效控制改裝升級帶來的成本。但是事情的進展并不如想象中的順利。OEM 還需要通過更多飛行驗證和測試來找到導致BTS 和BTMU 可靠性下降的根本原因，從而做出針對性的改進，以避免再次改進的BTS 可靠性不高的問題。