飛機(jī)故障隔離手冊(cè)編制方法研究

劉 永

（上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院產(chǎn)品支援部，上海 200232）

1 概述

1.1 研究背景

現(xiàn)代民用飛機(jī)的簽派可靠度是各運(yùn)營(yíng)商最關(guān)心的運(yùn)營(yíng)指標(biāo)之一。為了確保研發(fā)的飛機(jī)能始終保持較高的簽派可靠度，增強(qiáng)飛機(jī)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，如何縮短飛機(jī)的維修時(shí)間，提高維修工作效率，是飛機(jī)制造商面臨的重要技術(shù)難題。當(dāng)飛機(jī)發(fā)生故障需要維修時(shí)，為了使飛機(jī)盡早簽派，除了要求維修人員具有豐富的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)外，具有完善的維修體系和準(zhǔn)確實(shí)用的維修類(lèi)手冊(cè)也是必不可少的。故障隔離手冊(cè)都是幫助維修人員迅速排除故障的主要維修類(lèi)手冊(cè)之一。

1.2 故障隔離手冊(cè)（FIM）簡(jiǎn)介

FIM 中的“故障”是指一個(gè)潛在的故障征兆、損傷，或飛機(jī)系統(tǒng)或非結(jié)構(gòu)部件的不正常狀態(tài)，但不包含多重故障和缺乏跡象的故障。航空器可能發(fā)生的故障應(yīng)當(dāng)源于型號(hào)審定過(guò)程中的系統(tǒng)安全分析（SSA），是航空器監(jiān)控系統(tǒng)所能檢測(cè)到的故障，同時(shí)包括機(jī)組和維修人員發(fā)現(xiàn)的故障；一般應(yīng)該涵蓋型號(hào)審定過(guò)程中系統(tǒng)安全分析得出的發(fā)生可能性大于10-5 的故障情況。

“故障隔離”是指在飛機(jī)系統(tǒng)中識(shí)別故障單元的系統(tǒng)程序，和確定將系統(tǒng)恢復(fù)到其正常狀態(tài)的必須的操作程序。這些程序在故障隔離手冊(cè)中具體體現(xiàn)在各個(gè)系統(tǒng)的故障隔離任務(wù)中。

FIM 主要供地面維修人員使用，給出了識(shí)別和分析飛機(jī)故障必要的技術(shù)數(shù)據(jù)和相關(guān)資料，并提供了相應(yīng)的故障隔離程序，幫助維修人員準(zhǔn)確、迅速地排除故障，以減少飛機(jī)停場(chǎng)時(shí)間和降低維修成本。當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一故障現(xiàn)象時(shí)，維修人員可以按照FIM 的使用說(shuō)明，通過(guò)正文前索引查詢(xún)到并執(zhí)行相應(yīng)的故障隔離任務(wù)。與FIM 相配套的是故障報(bào)告手冊(cè)（FRM），該手冊(cè)是FIM 中所包含的各類(lèi)故障的索引，主要是供飛行機(jī)組人員識(shí)別故障時(shí)使用。

圖1

2 FIM 編制方法研究

遵循ATA2200 航空維修資料標(biāo)準(zhǔn)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)ATA2200）的相關(guān)要求，本章詳細(xì)介紹了某型飛機(jī)FIM 的具體編制要求和方法。

2.1 編制思路

FIM 基本的編制思路如圖1 所示。

2.2 故障代碼的定義

ATA2200 中將FIM 的故障分為以下四類(lèi)：EICAS 告警信息，EICAS 狀態(tài)信息，觀察到的故障和客艙故障。每一故障都指定了由8 個(gè)字母數(shù)字組成的唯一的故障代碼，其中包含了與故障有關(guān)的重要信息。故障代碼按故障類(lèi)型分為客艙故障代碼和系統(tǒng)故障代碼，各分成幾段標(biāo)識(shí)，如圖2。

FIM 中這兩類(lèi)故障代碼的定義嚴(yán)格遵循了ATA2200。其中，客艙故障代碼中的“部件標(biāo)識(shí)”和系統(tǒng)故障代碼中的“故障標(biāo)識(shí)”規(guī)定是由飛機(jī)制造商來(lái)定義。

2.2.1 部件標(biāo)識(shí)（兩位數(shù)字）

按照客艙故障所屬的ATA 編號(hào)系統(tǒng)和各系統(tǒng)中客艙部件的數(shù)量，將部件標(biāo)識(shí)劃分為不等的幾段。部件標(biāo)識(shí)分配示例如表1。

表1

這樣，客艙故障代碼前三位唯一指定到有故障的客艙部件：第一位系統(tǒng)標(biāo)識(shí)確定部件所屬的九個(gè)系統(tǒng)（FIM 中將客艙故障按照系統(tǒng)劃分了9 部分，以字母區(qū)分）；第二、三位部件標(biāo)識(shí)區(qū)分部件所屬的ATA 編號(hào)系統(tǒng)；同系統(tǒng)同區(qū)間內(nèi)的不同數(shù)字代表不同的部件?？团摴收洗a前三位舉例如表2。

另外，為其它系統(tǒng)特別預(yù)留了兩段標(biāo)識(shí)（01-09、91-99）；還預(yù)留了“X0”用于在某段標(biāo)識(shí)不夠時(shí)加入。

2.2.2 故障標(biāo)識(shí)（三位數(shù)字）

故障標(biāo)識(shí)的定義方法具體如下：

（1）“ATA 章-節(jié)”相同時(shí)，按照故障的基本類(lèi)型（EICAS 信息和觀察到的故障），將故障標(biāo)識(shí)劃分為兩部分，其中，“101-391”段為EICAS 信息；“401-991”段為觀察到的故障。

（2）故障標(biāo)識(shí)的“前兩位”表示同一ATA 章-節(jié)下不同故障的類(lèi)型。如：“101”、“102”和“103”都表示同一類(lèi)型的故障。為了故障立項(xiàng)能隨時(shí)增補(bǔ)，定義時(shí)可以適當(dāng)在標(biāo)識(shí)間留出幾位。

圖2

表2

表3

表4

（3）故障標(biāo)識(shí)的“最后一位”通常為“1”。一般情況下，當(dāng)系統(tǒng)故障代碼的ATA 章-節(jié)和位置標(biāo)識(shí)相同時(shí)，不同部件有同類(lèi)型的故障或同類(lèi)型的故障有不同的表現(xiàn)，這些部件以“最后一位”的變化（“1、2、3……”）來(lái)區(qū)分。

2.2.3 故障代碼的定義要求

參照國(guó)際上現(xiàn)有機(jī)型，如波音777飛機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，各類(lèi)故障的故障代碼，特別是規(guī)定由制造商定義的標(biāo)識(shí)，應(yīng)該在飛機(jī)研發(fā)階段，由各系統(tǒng)的供應(yīng)商、飛機(jī)制造商或雙方合作來(lái)確定。故障代碼的定義標(biāo)準(zhǔn)是：每條故障代碼的字母或數(shù)字都應(yīng)該有明確的意義，能區(qū)分不同類(lèi)型的故障；且每條故障代碼能唯一指定一個(gè)故障。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是：在飛機(jī)的研發(fā)階段，方便設(shè)計(jì)人員對(duì)故障進(jìn)行分類(lèi)和匯總，也方便FRM 和FIM 的編制；在飛機(jī)運(yùn)營(yíng)階段，方便FIM 使用人員報(bào)告故障或查詢(xún)故障及其故障隔離任務(wù)。

2.3 故障立項(xiàng)的確定

FIM 中的故障立項(xiàng)，包括故障原因的分析主要來(lái)源于型號(hào)研制階段的FHA、SSA、FMEA、FTA 等安全性分析資料。在故障代碼的定義方法明確之后，需要整理并匯總四類(lèi)故障的立項(xiàng)。

2.3.1 EICAS 信息

FIM 中的EICAS 信息（包括告警信息和狀態(tài)信息）是指在EICAS顯示器（ED）上的機(jī)組告警信息，用來(lái)告知駕駛員飛機(jī)的故障和狀態(tài)。EICAS 信息按等級(jí)分為：警告（A 級(jí)）、警戒（B 級(jí)）、提示（C 級(jí)）、狀態(tài)（S 級(jí)）。

表5

在整理全部EICAS 信息的文本、等級(jí)和故障描述（顯示EICAS 信息的條件）之后，需要參考本文2.2 節(jié)確定EICAS信息的故障代碼。

2.3.2 觀察到的故障

觀察到的故障是指在EICAS 顯示器上沒(méi)有顯示，但飛行機(jī)組和地勤人員能夠察覺(jué)的那些故障（除客艙故障外）。觀察到的故障描述以文本的形式確定，可以用簡(jiǎn)短語(yǔ)句的形式描述，也可以用關(guān)鍵字分段的形式分段描述，對(duì)比如表3。

可以看出，以關(guān)鍵字分段的形式確定觀察到的故障描述能使描述更為清晰，并且FIM 使用人員在發(fā)現(xiàn)故障后，可以通過(guò)各種關(guān)鍵字搜索迅速查詢(xún)到故障及其隔離程序。

故障描述基本上是按照“受影響的系統(tǒng)或有故障或有指示部件的名稱(chēng)”、“故障現(xiàn)象或指示的信息”和“系統(tǒng)或部件所在的相對(duì)位置”三段關(guān)鍵字的形式確定，每段由一兩個(gè)關(guān)鍵字或短句組成。根據(jù)具體的故障，關(guān)鍵字段也可以取舍。觀察到的故障其故障代碼的確定方法可參考本文2.2 節(jié)。

2.3.3 客艙故障

客艙故障是指由客艙乘務(wù)人員觀察到的客艙設(shè)備和系統(tǒng)的故障?？团摴收厦枋龅母袷脚c觀察到的故障類(lèi)似，是以?xún)啥侮P(guān)鍵字的形式確定，分別為“受影響系統(tǒng)或有故障部件的名稱(chēng)”和“客艙故障標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的描述”，中間以“：”隔開(kāi)。其中，“客艙故障標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的描述”在ATA2200 中有明確定義?？团摴收洗a的確定方法可參考本文2.2 節(jié)。

有一類(lèi)比較特殊的客艙故障，這類(lèi)故障具有各機(jī)型通用性，飛機(jī)運(yùn)營(yíng)商可用航線上通用的方法來(lái)隔離。所以，通常FIM 中只列出了該類(lèi)故障，并不指定具體任務(wù)，只在相關(guān)索引“任務(wù)參考”一欄以“航空公司方法”文字來(lái)說(shuō)明。

2.3.4 中央維護(hù)系統(tǒng)（CMS）信息

飛機(jī)在飛行過(guò)程中，當(dāng)CMS 接收的故障信號(hào)符合定義的邏輯關(guān)系時(shí)，會(huì)貯存相關(guān)的故障信息；飛機(jī)在地面維修時(shí)，可以在駕駛艙顯示器上查看到這些信息。

2.3.4.1 CMS 信息的確定方法

CMS 信息包括現(xiàn)行的LRU 故障信息和服務(wù)信息、故障史和服務(wù)史、發(fā)動(dòng)機(jī)和系統(tǒng)過(guò)限信息、發(fā)動(dòng)機(jī)趨勢(shì)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)參數(shù)和壽命周期數(shù)據(jù)等。在FIM 中CMS 信息主要是指LRU 故障信息部分。為了保證CMS 信息的完整性，LRU 故障信息的格式可統(tǒng)一為“LRU：Fault Message”的形式。CMS 信息在FIM 中作為詳細(xì)的故障信息單獨(dú)列出，每條信息都指定唯一的故障隔離任務(wù)。

2.3.4.2 CMS 信息的故障代碼

ATA2200 中建議在FIM 中為每條CMS 信息指定唯一的故障代碼。CMS 信息的故障代碼也是8 位，格式定義為“XX-XXXXX”，其中前兩位代表CMS信息所屬的ATA 編號(hào)系統(tǒng)，后五位由飛機(jī)制造商確定，可以確定明確的意義來(lái)表示某一個(gè)故障。

2.3.4.3 CMS 信息與其他故障的關(guān)聯(lián)

由故障邏輯關(guān)系可知，大多數(shù)EICAS 信息和“非信息駕駛艙效應(yīng)（FDEs）”（屬于觀察到的故障）都關(guān)聯(lián)著CMS 信息。EICAS 信息和非信息FDEs 是駕駛艙面板或顯示器上指示的飛機(jī)系統(tǒng)、分系統(tǒng)或重要部件的故障和不正常狀態(tài)。如果故障邏輯中有符合某一CMS 信息的邏輯，那么該CMS 信息就關(guān)聯(lián)著這個(gè)故障。在FIM 中，這兩類(lèi)故障通常是通過(guò)執(zhí)行關(guān)聯(lián)的CMS 信息故障隔離任務(wù)來(lái)排故；當(dāng)故障原因的邏輯中有不符合CMS 信息的邏輯時(shí)，才會(huì)在FIM中單獨(dú)編寫(xiě)故障隔離任務(wù)。

2.4 FIM 正文前資料

FIM 正文前資料除其他相關(guān)說(shuō)明外，主要包括按照一定順序把故障立項(xiàng)和相關(guān)信息列出的清單和索引，分為手冊(cè)正文前資料和章正文前資料。手冊(cè)正文前資料包括所有類(lèi)型故障（包括CMS信息）的清單和索引，且除EICAS 信息外，各類(lèi)故障都指定了正文的故障隔離任務(wù)號(hào)。章正文前資料包括故障代碼索引和CMS 信息清單。故障代碼索引列出了FIM 中所有的故障立項(xiàng)及其故障描述，并最終指定到故障隔離任務(wù)號(hào)；還明確了EICAS 信息和非信息FDEs 與CMS 信息的關(guān)聯(lián)。該索引示例如表4。

在FIM 中加入故障清單和索引，不僅能方便FIM 使用人員快速查詢(xún)故障及隔離任務(wù)的內(nèi)容，而且為以后FIM 形成數(shù)字化手冊(cè)，或飛機(jī)形成數(shù)字化維修，奠定了一定的技術(shù)和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.5 故障隔離任務(wù)

故障隔離任務(wù)需要確定統(tǒng)一且規(guī)范的格式和層次，可以幫助維修人員方便快速地理解故障隔離程序的內(nèi)容，提高維修工作效率。下面簡(jiǎn)單介紹故障隔離任務(wù)的幾個(gè)重要部分。

2.5.1 初步評(píng)估

初步評(píng)估提供了在執(zhí)行故障隔離程序前應(yīng)進(jìn)行的準(zhǔn)備工作，它指明哪些系統(tǒng)應(yīng)通電或斷電，哪些斷路器應(yīng)閉合或斷開(kāi)，確保系統(tǒng)在排故前處于所需的模式。必要時(shí)，初步評(píng)估中還要判斷故障是否屬于間歇性故障，引導(dǎo)維修人員進(jìn)入故障隔離程序。該部分內(nèi)容只是在必要時(shí)才加入。

2.5.2 故障可能的原因

在進(jìn)行故障分析時(shí)，應(yīng)判斷哪些是需要更換或檢查的項(xiàng)目，并將其作為故障可能的原因在故障隔離任務(wù)中依次列出來(lái)。在FIM 最初編制階段，故障可能的原因是按照排故從易到難的順序或故障發(fā)生可能性從大到小的順序排列。

2.5.3 故障隔離程序

故障隔離程序是故障隔離任務(wù)中最重要的部分，程序中采用邏輯決斷的方法，針對(duì)故障所有可能的原因，采取了最直接、最簡(jiǎn)便的分析檢查方法和糾正措施。在FIM 最初編制階段，通常這些檢查方法和糾正措施是按照故障可能的原因順序排列。在保證正確性的前提下，故障隔離程序基本編制要求總結(jié)如表5。

2.6 FIM 與AMM 和WDM 的關(guān)系

FIM 是直接針對(duì)飛機(jī)的各類(lèi)故障或不正?，F(xiàn)象的維修類(lèi)技術(shù)手冊(cè)。FIM 的故障隔離任務(wù)中只確定了故障可能的原因、隔離故障的基本程序和判斷故障是否被糾正的程序。如果可能，F(xiàn)IM 的任務(wù)中對(duì)故障最終的糾正措施應(yīng)該參考飛機(jī)維修手冊(cè)（AMM）的任務(wù)，如拆卸、安裝某一部件，檢查某一系統(tǒng)的功能等。另外，對(duì)飛機(jī)線路的檢查、維修和更換，通常參考飛機(jī)線路手冊(cè)（AWM）的線路圖。

[1]AC-91-11 航空器的持續(xù)適航文件要求[Z]，2008（11）.

[2]ATA2200 航空維修資料標(biāo)準(zhǔn)[Z]，2000（1）.