飛行數(shù)據(jù)分析在深航飛機維修控制中的應用

張海東

摘 要：該論文簡要介紹了飛行數(shù)據(jù)分析的應用原理及其在飛機研制、試飛、訓練、維護、及事故調查中的重要應用價值；重點闡述了飛行數(shù)據(jù)分析在深航維修控制中的實時監(jiān)控，非實時監(jiān)控，協(xié)助排故中的重要應用價值；并通過對比實行飛行數(shù)據(jù)分析和沒有實行飛行數(shù)據(jù)分析兩年的故障百事率，證明飛行數(shù)據(jù)分析在深航應用效果明顯，可以減少故障率，提高排故準確性、徹底性，進而保障公司的安全性和經(jīng)濟效益。因此其重要的應用價值對其它的航空公司都具有重要的借鑒和推廣意義。

關鍵詞：飛行數(shù)據(jù)分析 監(jiān)控 排故 維修控制

中圖分類號：TP315 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（a）-0081-04

飛機維修是飛行安全的重要保障，因此提高飛機維修的準確性和徹底性可以極大的提高公司的安全性和經(jīng)濟性。飛行數(shù)據(jù)分析基于大量原始、精確的飛行數(shù)據(jù)再結合具體的飛機機型原理知識，及具體的飛機維修經(jīng)驗，能快速準確的協(xié)助飛機維修工程師找到故障根源。

1 飛行數(shù)據(jù)分析的簡介

隨著科學技術的發(fā)展，現(xiàn)代飛機航天系統(tǒng)越來越先進，自動化、科技化程度越來越高，對飛行數(shù)據(jù)采集的要求也越來越高。飛行數(shù)據(jù)的采集由原來的只能采集高度、速度、航向等數(shù)據(jù)到現(xiàn)在可以采集更多更全面的數(shù)據(jù)：發(fā)動機參數(shù)、導航參數(shù)、操縱桿及舵面位置、控制面板電門位置及各重要的活門位置信息等。由于這些技術的極大進步，對于飛行數(shù)據(jù)的的實時監(jiān)控和事后分析成為可能。

1.1 典型的飛行數(shù)據(jù)處理設備

各種信號源把參數(shù)傳遞給DFDAU，DFDAU把這些數(shù)字信號、模擬信號、離散信號全部轉換成ARINC 429格式編碼，再送至數(shù)字飛行記錄器（DFDR）或者快速讀寫記錄器（QAR），記錄器再以ARICN747格式記錄到不同的載體上。DFDR有兩大類：磁帶記錄器（UFDR）和固態(tài)記錄器（SSFDR），這兩種形式占中國民航機群的90%以上。

1.2 飛行數(shù)據(jù)的空地傳輸

DFDAU把數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)管理組件DMU，它通過尋址報告系統(tǒng)ACARS由通訊系統(tǒng)（高頻或者甚高頻）傳輸給地面SITA或者ARINC網(wǎng)路，再由航空公司的計算機接收。這樣就完成了數(shù)據(jù)的空地傳輸。

1.3 飛行數(shù)據(jù)的譯碼分析

飛行數(shù)據(jù)一旦傳輸?shù)降孛嬗嬎銠C，就可以進行數(shù)據(jù)分析和譯碼，從而輸出曲線圖標、數(shù)據(jù)報表或者事件探測報告。這樣即使飛機還在空中按照既定航線飛行，地面維修人員也能夠實時了解和監(jiān)控飛機的狀況和故障。

2 飛行數(shù)據(jù)分析的重要應用

飛行數(shù)據(jù)分析在飛機的研制、試飛、訓練、維護及事故調查中都有十分重要的應用價值，主要集中體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）利用飛行數(shù)據(jù)分析可以檢驗飛機的設計性能；

（2）利用飛行數(shù)據(jù)分析可以對飛機事故進行調查分析；

（3）利用飛行數(shù)據(jù)分析可以輔助評估飛行訓練質量和進行飛行考核；

（4）利用飛行數(shù)據(jù)分析可以協(xié)助飛機維修人員對飛機進行維護和監(jiān)控。

3 飛行數(shù)據(jù)分析在深圳航空維修控制中的具體應用

飛行數(shù)據(jù)分析在深航廣泛應用于飛行部安全質量監(jiān)查部和維修工程部等部門，分別用于輔助評估飛行訓練質量、運行品質監(jiān)控、飛機故障實時監(jiān)控及故障分析等。尤其是在維修工程部的維修控制中，其獨特的應用價值越來越被重視和其潛力越來越被挖掘。具體在深航維修控制中的應用有如下幾個方面。

3.1 對飛機狀態(tài)的監(jiān)控：監(jiān)控分實時監(jiān)控和非實時監(jiān)控兩種

實時監(jiān)控部分如空客飛機的AIRMAN實時監(jiān)控系統(tǒng)，ACARS報文系統(tǒng)等。

AIRMAN系統(tǒng)其全稱是Aircraft Maintenance Analysis，它可以實時下傳飛機的故障、狀態(tài)及關鍵飛行數(shù)據(jù)至地面飛機維護工程師。深航維修控制中心維護工程師運用此系統(tǒng)全天24小時不間斷監(jiān)控深航A320機隊的66架飛機（截止到2014年9月）。這樣對于在空中出現(xiàn)的實時故障，深航地面維修控制中心可以提前做到心中有數(shù)，便于及時安排人手，調配資源，做好預案，有條不紊的解決飛機出現(xiàn)的故障，如圖1 AIRMAN實時監(jiān)控：

非實時監(jiān)控部分，如深航的發(fā)動機性能監(jiān)控平臺。深航主要通過航后或過站下載QAR數(shù)據(jù)，然后通過譯碼軟件AIRFASE進行過濾，把所有異常事件導出到發(fā)動機性能監(jiān)控平臺，深航維修控制中心的維護工程師對所有的異常事件進行具體的分析處理。主要對發(fā)動機引氣參數(shù)和發(fā)動機重要性能參數(shù)進行監(jiān)控。

對發(fā)動機引氣參數(shù)的監(jiān)控，深航走在國內(nèi)航空公司的前列，其主要原理是根據(jù)波音的737-SL-36-024-A進行程序編譯。由于新構型的波音飛機其引氣壓力和引氣溫度等重要參數(shù)都傳給了DFDAU，這為對其監(jiān)控提供了可能，深航是從注冊號B5671之后加裝此構型的。如對引氣壓力參數(shù)的監(jiān)控就是比較實際的引氣壓力如果超過引氣壓力基準范圍，不在標準范圍內(nèi)就會觸發(fā)二類三類等級別的報警。這樣我們就能夠根據(jù)其具體的報警級別，決定是立即排故，還是延后排故；根據(jù)報警進行具體的飛行數(shù)據(jù)分析，根據(jù)其具體的引氣參數(shù)有針對性進行具體的引氣健康系統(tǒng)測試，快速找到故障源，做到排故和預防性維護兼顧。

發(fā)動機重要性能參數(shù)的監(jiān)控：發(fā)動機是飛機最重要的系統(tǒng)之一，它為飛機提供動力、氣源、電源等，因此加強對發(fā)動機系統(tǒng)的監(jiān)控，一直是飛機維修領域最重要的任務。對發(fā)動機的監(jiān)控主要是對其重要參數(shù)的監(jiān)控，目前深航的AIRFASE軟件主要對以下一些重要參數(shù)監(jiān)控：N1、N2的振動值，滑油壓力，滑油溫度，EGT。對發(fā)動機性能監(jiān)控的重要意義主要有兩點：一、協(xié)助處理具體的故障：如果這些參數(shù)超過其報警值，深航的維修控制中心的工程師就會立即對其進行詳細的譯碼分析，判斷是瞬時故障還是真實故障。二、了解發(fā)動機的整體性能趨勢，便于工程對整個航空公司的機隊進行梯次管理。由于這種連續(xù)的監(jiān)控，可以了解這個發(fā)動機性能趨勢（如EGT裕度），這樣在工程管理中可以做到梯次管理，把性能不好的發(fā)動機分開安裝在不同的飛機上，提高飛機的安全性。

3.2 協(xié)助排除故障

飛行數(shù)據(jù)分析在協(xié)助排除一些瞬時、疑難故障時往往能發(fā)揮其獨特作用，可以提供一些重要的線索，從而抽絲撥繭根據(jù)系統(tǒng)原理或者排故手冊迅速排除故障，如深航利用AIRFASE等譯碼軟件先進行譯碼然后再進行詳細的飛行數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)了一些重要故障線索，最終協(xié)助排除相關故障。

（1）空調系統(tǒng)故障舉例：深航B2692 （B737NG）飛機某一天下降過程中，機組反映左組件燈亮，按照QRH檢查單處置，關閉左組件，后續(xù)高度3900～2400 m時，高度警告響，機組快速下降，正常落地。整個故障從現(xiàn)象上分析怎么都看不明白，僅僅是單組件故障不可能導致客艙座艙高度急劇上升，接近釋壓。而且航后測試ZTC計算機也沒有代碼，開空調驗證也沒有再現(xiàn)出故障。后來對整個飛行數(shù)據(jù)進行譯碼，再進行飛行數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)整個飛行航段右空調組件沒有打開，左空調組件一直處于高流量位，具體可見圖3。

最后排故證實故障是因右組件活門存在卡阻導致的。飛行過程中右組件活門沒有打開，導致左組件處于單組件自動高流量狀態(tài)，空中左組件突然故障（不管是左組件空調性能本身不好，還是全稱高流量負載太大導致），機組執(zhí)行檢查單關閉左組件，從而導致左右組件同時處于關閉狀態(tài)，飛機沒有氣源增壓座艙，座艙高度很快上升最終導致座艙高度警告報警。因此使用飛行數(shù)據(jù)分析既還原了整個故障持續(xù)的全過程，又提供了重要線索排除了故障。

（2）電子系統(tǒng)故障舉例：深航B5361某一天機組反映起飛階段出現(xiàn)白色A/T LIMIT信息。CDU顯示垂直導航斷開，部分信息顯示空白，重置自動油門后正常。根據(jù)故障現(xiàn)象判斷為FMC的性能計算功能失效導致FMC無法正常計算N1 LIMIT，導致故障發(fā)生。FMC性能計算數(shù)據(jù)的信號源很多，且飛機沒有有效的排故線索跟蹤。在更換了FMC、DEU、ADIRU之后故障依舊，造成無準確排故方向。后續(xù)的譯碼分析，確認有空中TAT指示混亂的情況，如圖4。

最終，此故障在更換了TAT探頭后得到徹底排除，借助于飛行數(shù)據(jù)分析排除了一次重復疑難故障。

（3）發(fā)動機故障舉例：深航B5106 （B737NG）某一天接到GE遠程監(jiān)控中心的CNR報告，其右發(fā)發(fā)動機滑油壓力突然上升，滑油溫度基本穩(wěn)定。因為滑油壓力是發(fā)動機一個重要參數(shù)，如果滑油系統(tǒng)出現(xiàn)異常很可能導致發(fā)動機空中停車。于是我們仔細查看了這臺發(fā)動機滑油壓力趨勢，發(fā)現(xiàn)確實存在突變，如圖5。

借助于AIRFASE軟件進行譯碼和飛行數(shù)據(jù)分析：滑油壓力峰值96PSI，出現(xiàn)在N1值84%，N2值96%；比對了一下當日四個飛行航段的滑油壓力情況，第一航段基本正常，第二航段滑油壓力60多PSI，第三航段70多PSI，最后一段達到96PSI，滑油壓力有逐漸上升趨勢。

通過上述的飛行數(shù)據(jù)分析，判斷滑油壓力真實的可能性高，尤其是發(fā)動機滑油供油管路因高溫容易產(chǎn)生積碳情況，造成供油路狹窄，滑油壓力上升。最后排故結果發(fā)現(xiàn)供油管路存在嚴重積碳，更換供油管路后排除故障。又一次借助于飛行數(shù)據(jù)分析排除了重要系統(tǒng)故障。

4 飛行數(shù)據(jù)分析的應用效果

飛行數(shù)據(jù)分析在深航維修控制中既可以對飛機的狀態(tài)進行實時監(jiān)控和非實時監(jiān)控，提前發(fā)現(xiàn)故障，做到預防性維護；又可以協(xié)助排除重復疑難和重要系統(tǒng)排故，提高排故的徹底性；因此飛行數(shù)據(jù)分析在深航維修控制中取得了豐碩的成果，大幅降低了整個深航空客飛機和波音飛機的故障百時率，具體數(shù)據(jù)可見深航提供的2010年和2013年每月故障百時率數(shù)據(jù)趨勢。

5 結論

深航高度重視數(shù)據(jù)分析在維修控制中的應用和挖掘。通過AIRMAN軟件，ACARS報文系統(tǒng)對飛機進行實時狀態(tài)監(jiān)控，這樣可以對故障做到提前發(fā)現(xiàn)，提前準備，快速排除，提高排故效率，減少延誤時間；通過對一些重要系統(tǒng)的重要參數(shù)設定報警值，對這些重要系統(tǒng)進行非實時監(jiān)控，監(jiān)控其故障、性能及趨勢。這樣既可以及時發(fā)現(xiàn)故障排除故障，又可以根據(jù)重要系統(tǒng)部件的性能趨勢做到梯次管理，提高飛機安全裕度；利用AIRFASE軟件對具體故障進行譯碼和飛行數(shù)據(jù)分析，找出有用的故障線索，快速、準確、高效的排除故障。所有這些應用對其他航空公司都具有重要的借鑒意義。

參考文獻

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[2] A320 aircraft maintenance manual REV 36.Airbus.

[3] 以濤.飛行數(shù)據(jù)分析及譯碼[J].航空工程與維修，2000（1）：25-26.