一起737NG機(jī)翼熱防冰系統(tǒng)失效故障分析

一起737NG機(jī)翼熱防冰系統(tǒng)失效故障分析飛機(jī)機(jī)翼結(jié)冰會(huì)改變機(jī)翼的氣動(dòng)外形，降低升力系數(shù)，導(dǎo)致臨界攻角變小，破壞飛機(jī)的操縱性和穩(wěn)定性。 737NG飛機(jī)機(jī)翼防冰系統(tǒng)采用了熱空氣防冰。其利用來自飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)經(jīng)過高、低壓活門及預(yù)冷氣控制系統(tǒng)進(jìn)行壓力和溫度調(diào)節(jié)后的熱空氣，對機(jī)翼內(nèi)側(cè) 3塊前緣縫翼進(jìn)行加熱防止結(jié)冰，從而保證飛機(jī)機(jī)翼始終處于光滑的氣動(dòng)外形，達(dá)到保證飛行安全的目的。飛機(jī)在地面和空中都會(huì)使用機(jī)翼熱防冰系統(tǒng)。故障背景2015年某公司B-XXXX機(jī)在某機(jī)場過站，機(jī)組反映機(jī)翼熱防冰系統(tǒng)失效。當(dāng)?shù)鼐S護(hù)人員檢查發(fā)現(xiàn)位于正駕駛背后P18-3面板上的 A6“ANTI-ICE&RAINENGINE1，ENGINE&WINGCONTROL”跳開關(guān)彈出。復(fù)位后接通機(jī)翼熱防冰控制電門 S3，A6跳開，故障再現(xiàn)，于是初步判斷為機(jī)翼熱防冰系統(tǒng)的相關(guān)故障。隨后，故障隔離“更換了系統(tǒng)防冰控制面板 P5-11，測試故障依舊；將系統(tǒng)防冰關(guān)斷活門和過熱電門的電插頭失效進(jìn)行故障隔離，故障重現(xiàn)。”判定機(jī)翼熱防冰控制系統(tǒng)失效，航班取消，基地派人至該航站排故。系統(tǒng)介紹737NG飛機(jī)機(jī)翼熱防冰系統(tǒng)主要控制部件包括如下幾方面。1）防冰控制面板P5-11，位于P5頭頂板，包括機(jī)翼熱防冰控制電門S3及邏輯控制電路與防冰關(guān)斷活門指示燈。2）防冰關(guān)斷活門，左右發(fā)動(dòng)機(jī)外側(cè)的機(jī)翼前緣各一個(gè)，控制來自發(fā)動(dòng)機(jī)氣源系統(tǒng)的熱防冰氣流進(jìn)入機(jī)翼防冰管道。3）過熱電門（兩個(gè)），安裝于防冰關(guān)斷活門下游供氣管道上，僅防冰系統(tǒng)在地面工作時(shí)監(jiān)測防冰管道溫度，當(dāng)溫度達(dá)到125℃時(shí)關(guān)閉防冰關(guān)斷活門（注：任意一電門閉合接地，兩側(cè)機(jī)翼防冰活門都會(huì)同時(shí)關(guān)閉）。4）防冰電門（兩個(gè)），位于中控臺(tái)下自動(dòng)油門電門組件上，提供飛機(jī)起飛推力保護(hù)。（5）電磁閥（兩個(gè)），位于左右發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī) 12點(diǎn)鐘位置，機(jī)翼熱防冰系統(tǒng)在地面工作時(shí)，將預(yù)冷器控制活門作動(dòng)到全開位，降低發(fā)動(dòng)機(jī)引氣溫度， 防止機(jī)翼前緣過熱損壞。機(jī)翼熱防冰系統(tǒng)采用了 28V直流電來進(jìn)行控制和指示，115V交流電來作機(jī)翼熱防冰關(guān)斷活門。飛機(jī)在地面和空中都會(huì)使用機(jī)翼熱防冰系統(tǒng)，但在起飛期間，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉以保持發(fā)動(dòng)機(jī)推力。當(dāng)飛機(jī)在地面，飛行員將防冰控制面板 P5-11上的機(jī)翼熱防冰控制電門 S3接通（ON位）后，在左右機(jī)翼地面熱防冰過熱電門沒有探測到過熱情況發(fā)生及左右兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)推力手柄角度小于60°時(shí)，K1繼電器通電閉合，115V交流電控制左右機(jī)翼熱防冰關(guān)斷活門打開，來自引氣管道的熱空氣通過機(jī)翼熱防冰關(guān)斷活門對機(jī)翼前緣進(jìn)行加熱防冰。此時(shí)，由于飛機(jī)在地面，流過機(jī)翼上的冷卻氣流很少，為了防止機(jī)翼前緣過熱損壞，在S3接通后，機(jī)翼熱防冰電磁閥通電打開，從而釋放預(yù)冷氣控制活門作動(dòng)筒里的控制壓力，使預(yù)冷氣控制活門移向全開位，為發(fā)動(dòng)機(jī)引氣提供最大的冷卻空氣。在起飛時(shí)，當(dāng)任一發(fā)動(dòng)機(jī)推力手柄前推到角度大于60°時(shí)，自動(dòng)油門電門組件上的機(jī)翼熱防冰電門閉合給防冰控制面板P5-11內(nèi)的邏輯電路提供一個(gè)接地信號，K1繼電器斷開，機(jī)翼熱防冰關(guān)斷活門關(guān)閉，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)引氣負(fù)載并保證推力。同時(shí)，由于電門S3是一個(gè)由K1繼電器閉合時(shí)的線圈電阻保持其電流在低于跳開閥值時(shí)工作電門，起飛時(shí)起飛邏輯電路接通并提供一個(gè)低阻抗接地回路，從而控制電門S3發(fā)生過流并自動(dòng)跳到OFF位，機(jī)翼熱防冰系統(tǒng)斷開。起飛后，為使機(jī)翼熱防冰系統(tǒng)再次工作，則飛行員需重新將控制面板P5-11上的防冰控制電門S3置于ON位（見圖1）。3故障分析與排除3.1故障分析考慮到故障現(xiàn)象是防冰控制電門 S3接通后A6跳開，導(dǎo)致用于機(jī)翼熱防冰系統(tǒng)的 28VDC控制電源斷開，所以機(jī)翼熱防冰系統(tǒng)失效。跳開關(guān) A6作為斷路器保護(hù)裝置，正常工作位置如圖2（a）。被保護(hù)電路的電流全部通過開關(guān)裝置的觸點(diǎn)和熱原件，在正常電流值時(shí)，熱原件中產(chǎn)生的熱很快地輻射掉，因而溫度在最初升高之后便保持恒定。如果發(fā)生短路，電流超過正常值，元件的溫度開始升高，由于組成熱元件的金屬有不同的膨脹系數(shù)，就會(huì)發(fā)生如圖2（b）所示的變形，變形達(dá)到一定程度后就會(huì)釋放閂鎖機(jī)構(gòu)，并在控制彈簧的作用下使觸點(diǎn)斷開，從而使負(fù)載與電源隔離，此時(shí)按鈕彈出，即A6跳開。由此可知，A6跳開則說明機(jī)翼熱防冰控制系統(tǒng)至 28VDC電源的回路中出現(xiàn)了短路。那么，此時(shí)要做的工作就是找出系統(tǒng)中經(jīng)A6與28VDC電源連接的部件及線路。而機(jī)翼熱防冰系統(tǒng)在空中和地面的工作邏輯不同，機(jī)組反映故障時(shí)并沒有說明故障是發(fā)生在空中還是地面。 當(dāng)飛機(jī)在空中，P5-11防冰控制面板的邏輯電路只會(huì)提供一個(gè)飛機(jī)在空中的邏輯，在防冰控制電門 S3接通后用于吸合 K1繼電器，打開防冰關(guān)斷活門，機(jī)翼開始加熱防冰。機(jī)翼熱防冰系統(tǒng)地運(yùn)行只有防冰控制面板和防冰關(guān)斷活門參入工作。假設(shè)故障發(fā)生在空中，由于機(jī)翼熱防冰關(guān)斷活門是由 K1繼電器控制 115V交流電來作動(dòng)，只與A1相關(guān)，所以可直接排除，那么只可能是P5-11防冰控制面板故障。但在最初排故時(shí)，當(dāng)?shù)鼐S護(hù)人員就對P5-11控制面板進(jìn)行了串件，排除了面板故障的可能。所以，可以推斷故障應(yīng)該是發(fā)生在地面。結(jié)合系統(tǒng)圖分析，當(dāng)飛機(jī)在地面防冰控制電門S3接通后，控制面板P5-11內(nèi)的繼電器A2K2和A2K1得電吸合，機(jī)翼熱防冰電磁閥經(jīng)A6直接獲得28VDC；機(jī)翼熱防冰過熱電門與防冰電門則通過S3經(jīng)A6與28VDC電源連接；雖然以上部件及線路都關(guān)聯(lián)到A6，但由于S3是一個(gè)過流跳開電門，過熱電門、防冰電門的連接都要經(jīng)過S3，假設(shè)電門或相關(guān)線路故障，則只可能造成S3過流跳開。那么造成A6跳開的原因則只可能是機(jī)翼熱防冰電磁閥或P5-11控制面板至防冰電磁閥的線路短路。3.2 故障排除由于機(jī)翼熱防冰電磁閥（M1236與M1237）安裝于兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)部位，為了快速的鎖定故障源提高效率，筆者從駕駛艙控制面板P5-11上脫開了至兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)翼熱防冰電磁閥（M1236與M1237）的插頭D648，結(jié)合圖3用萬用表分別對26和29兩點(diǎn)的對地電阻進(jìn)行了測量。測量結(jié)果：26對地電阻0～2Ω，29對地電阻60Ω。于是，可以判斷故障就出在控制面板至左發(fā)機(jī)翼熱防冰電磁閥（M1236）的這條回路上。那么，進(jìn)一步工作就是如何隔離是電磁閥（M1236）故障還是線路故障了。打開左發(fā)反推直接對電磁閥（M1236）線圈的電阻值進(jìn)行測量，結(jié)果電磁閥線圈阻值不足2歐姆，可以判定左發(fā)電磁閥（M1236）故障。脫開電磁閥（M1236）插頭并復(fù)位A6跳開關(guān)進(jìn)行故障隔離后系統(tǒng)測試，系統(tǒng)正常接通，排除了防冰控制面板至電磁閥的線路故障，至此A6跳開的故障源得到確認(rèn)。 更換左發(fā)機(jī)翼熱防冰電磁閥 （M1236）并進(jìn)行系統(tǒng)測試，機(jī)翼熱防冰系統(tǒng)失效故障排除。結(jié)語該故障從反映至排除整個(gè)過程耗費(fèi)了較多的資源和人力，了解 A6工作原理，依據(jù)系統(tǒng)原理對故障進(jìn)行分析是排故的關(guān)鍵。機(jī)翼熱防冰控制系統(tǒng)中導(dǎo)致 A6跳開的可能原因有防冰控制面板 P5-11