波音737NG機(jī)隊(duì)后緣襟翼不對(duì)稱監(jiān)控 項(xiàng)目的開發(fā)

朱曉煒 趙紅華 茍俊哲

摘要：波音737NG機(jī)隊(duì)后緣襟翼不對(duì)稱故障時(shí)有發(fā)生，易造成不安全事件，一定程度上影響了飛機(jī)運(yùn)行安全和服務(wù)質(zhì)量。通過(guò)解析后緣不對(duì)稱的工作原理，結(jié)合譯碼數(shù)據(jù)分析，開發(fā)了737NG后緣襟翼監(jiān)控項(xiàng)目，并通過(guò)案例不斷對(duì)監(jiān)控方案進(jìn)行完善，最終可以達(dá)到基本預(yù)判故障的狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：波音737NG;后緣襟翼不對(duì)稱;性能監(jiān)控

1 開發(fā)背景

2017年4月B-7592飛機(jī)執(zhí)行MU5814虹橋飛昆明航班，機(jī)組下降時(shí)反映后緣襟翼不對(duì)稱，決定無(wú)襟翼著陸，云南分公司AOC啟動(dòng)三級(jí)應(yīng)急預(yù)案，飛機(jī)在盤旋拋油后安全落地昆明機(jī)場(chǎng)并自滑至停機(jī)位。之后兩月，東航737NG機(jī)隊(duì)陸續(xù)發(fā)生幾起類似故障。為減少不安全因素、降低不正常事件，針對(duì)后緣不對(duì)稱故障的特點(diǎn)，決定開發(fā)737NG后緣襟翼監(jiān)控項(xiàng)目。

波音737NG飛機(jī)的襟翼不對(duì)稱即左側(cè)與右側(cè)后緣襟翼不對(duì)稱。襟翼位置分別由左右襟翼位置傳感器提供，襟縫翼電子控制組件（FSEU）接收左右襟翼位置傳感器的輸入信號(hào)，當(dāng)探測(cè)到兩側(cè)傳感器角度大于9?，0.5秒后觸發(fā)襟翼旁通活門工作，當(dāng)持續(xù)時(shí)間大于3秒后襟翼旁通活門鎖定，一旦旁通活門鎖定，襟翼便無(wú)法在空中繼續(xù)操縱，只能在地面復(fù)位。

波音公司在2017年10月頒布了737NG-FTD-27-17002，對(duì)襟翼不對(duì)稱故障進(jìn)行了解析，指出襟翼指示器和襟翼位置傳感器是導(dǎo)致此故障的主要原因，并對(duì)導(dǎo)致指示器失效的原因進(jìn)行了具體說(shuō)明。此FTD是制定監(jiān)控和排故方案的重要理論依據(jù)。

2 監(jiān)控方案的初擬定

在B-7592飛機(jī)發(fā)生故障之后，通過(guò)Airfase譯碼軟件對(duì)該航班的后緣襟翼位置數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)譯碼得出的現(xiàn)象與故障邏輯一致，即大于9?后3秒旁通活門工作，將襟翼鎖定，如圖1所示。

為了判斷故障出現(xiàn)前是否有征兆，于是對(duì)該飛機(jī)之前幾天的數(shù)據(jù)進(jìn)行了譯碼分析。圖2為該飛機(jī)4月1日的譯碼數(shù)據(jù)，從中可以發(fā)現(xiàn)已經(jīng)出現(xiàn)了左右傳感器差值大于9?的情況，但由于時(shí)間未達(dá)到3秒，旁通活門未鎖定。同樣，該飛機(jī)4月3日的譯碼數(shù)據(jù)中左右傳感器差值也達(dá)到了7.73?。而其他正常飛機(jī)的左右角度差值一般都較小，多在2?以內(nèi)。

基于以上分析，設(shè)定了“飛機(jī)在空中，襟翼位置大于4?，持續(xù)時(shí)間3秒，預(yù)報(bào)第一個(gè)超標(biāo)值”的報(bào)警邏輯，當(dāng)觸發(fā)此邏輯后，Airfase將以郵件的形式第一時(shí)間通知機(jī)務(wù)人員，使機(jī)務(wù)人員能夠?qū)崟r(shí)掌握機(jī)隊(duì)后緣襟翼的技術(shù)狀況。此報(bào)文于當(dāng)年5月進(jìn)入測(cè)試階段。

3 監(jiān)控方案的改進(jìn)

監(jiān)控方法是隨著對(duì)故障案例的不斷積累和深入分析而改進(jìn)的。

B-1535飛機(jī)從5月13日起陸續(xù)開始有Airfase報(bào)警郵件，于7月31日反映襟翼卡阻故障。為此，分別對(duì)該飛機(jī)每個(gè)航班的報(bào)警峰值和報(bào)警次數(shù)做出曲線圖進(jìn)行比較。

圖3為報(bào)警峰值和航段的比較圖，左側(cè)為故障段，往右為故障之前的日期。從中可以發(fā)現(xiàn)：

1） 除去故障日最大的11.95?外，峰值出現(xiàn)在故障之前的第37次報(bào)警，達(dá)到5.98?。

2） 先后共有7次大于5?的報(bào)警出現(xiàn)，且分散不連續(xù)。

3） 報(bào)警值的主要集中區(qū)間為4.22?

～4.92?（此時(shí)報(bào)警門限值設(shè)為4?）。

圖4為報(bào)警次數(shù)的比較圖，左側(cè)為故障段，往右為故障之前的日期。從中可以發(fā)現(xiàn)：

1） 故障前的23天每日?qǐng)?bào)警次數(shù)未超過(guò)1次。

2） 故障前的14～22天報(bào)警次數(shù)有小幅階躍，最多每日2次。

3） 故障前的14天報(bào)警次數(shù)有大幅階躍，結(jié)合每天的飛行航班數(shù)，該飛機(jī)在故障前4～10天內(nèi)幾乎每個(gè)航班均觸發(fā)報(bào)警。

之后，進(jìn)一步分析B-1535的譯碼數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)襟翼無(wú)論是收還是放的過(guò)程中，左側(cè)襟翼一直相對(duì)右側(cè)襟翼較慢，剛作動(dòng)時(shí)左右差值會(huì)變大，最終差值逐步減小。排除機(jī)械原因，這一現(xiàn)象說(shuō)明左側(cè)襟翼位置傳感器內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)變壓器可能存在故障，導(dǎo)致傳感器反映較慢，使襟翼運(yùn)動(dòng)差值變大。這一情況與FSEU自檢的故障代碼（27-52259）一致，指向左側(cè)襟翼位置傳感器。

通過(guò)對(duì)B-1535飛機(jī)故障的分析，做出如下總結(jié)：

1） 差值大小與故障是否發(fā)生無(wú)直接聯(lián)系，但差值大于5?時(shí)需引起警惕，后續(xù)應(yīng)對(duì)此飛機(jī)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控。

2） 根據(jù)報(bào)警反映的頻率可以大致判斷故障的嚴(yán)重程度，由此視情提前安排排故工作。

3） 可以通過(guò)譯碼數(shù)據(jù)判斷左右襟翼是哪一側(cè)出現(xiàn)了故障，一般情況下收放滯后的那一側(cè)的故障率較高。

8月26日B-7376飛機(jī)反映襟翼卡阻故障。通過(guò)一系列研究，又發(fā)現(xiàn)了報(bào)文存在的缺陷，經(jīng)過(guò)分析論證后重新設(shè)置了門限邏輯，并加入其他參數(shù)，使報(bào)文得以完善。

首先，在故障前一段時(shí)間就收到了該飛機(jī)差值為5.63?的報(bào)文，進(jìn)一步譯碼后發(fā)現(xiàn)，此航段已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)襟翼角度差大于9?的情況，但卻未接通旁通活門。由于之前的報(bào)文取至報(bào)告的第一個(gè)數(shù)據(jù)，即5.63?，故從報(bào)文里無(wú)法體現(xiàn)出超限的9.49?，如圖5所示。

設(shè)想若能在第一時(shí)間得到故障前一段的報(bào)警以及故障段的最大差值，那么可以立即安排該機(jī)進(jìn)行檢查，就能夠避免不安全事件的發(fā)生。因此，對(duì)譯碼報(bào)告進(jìn)行了修改，在報(bào)文中加入了“MAX Delta FLAP”項(xiàng)，以達(dá)到更直觀的監(jiān)控效果，減少譯碼的工作量。修改后的報(bào)文如圖6所示。

由于B-7376飛機(jī)之前沒有超差報(bào)文，所以為了進(jìn)一步驗(yàn)證此機(jī)是否存在故障隱患，將之前設(shè)定的報(bào)警門限從4?改為3.5?，監(jiān)控階段從空中改為了全程，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)異常：在故障發(fā)生前一天的航班中有過(guò)差值7.38?的情況。進(jìn)一步譯碼發(fā)現(xiàn)此情況發(fā)生在地面“階段0”，顯然按照以前的監(jiān)控條件是無(wú)法預(yù)判到這個(gè)故障的。

基于以上兩種情況，重新設(shè)定了Airfase的報(bào)警條件：全程角度差值大于3.5?且持續(xù)3秒，報(bào)文內(nèi)容除了包含之前的超差值外還有超差的最大值。

4 監(jiān)控報(bào)文的應(yīng)用

需要說(shuō)明的是，東航波音737NG機(jī)隊(duì)目前有三種QAR的數(shù)據(jù)類型，即737-3B、737-3C和737-7。737-7數(shù)據(jù)庫(kù)覆蓋東航超過(guò)一半的飛機(jī)數(shù)量，約170架，每秒采集512字節(jié)。但737-3B和737-3C的數(shù)據(jù)庫(kù)容量較小，每秒僅采集256字節(jié)。由于數(shù)據(jù)采集規(guī)則的不同，737-7每秒同時(shí)記錄左右襟翼角度值，737-3B和737-3C無(wú)法記錄左右襟翼同一秒的角度值，而是一秒隔一秒地穿插記錄左右襟翼角度值。由于采集精度問(wèn)題，東航MCC目前只完成了737-7數(shù)據(jù)庫(kù)飛機(jī)襟翼角度差值的監(jiān)控工作。

截至2017年10月底，通過(guò)后緣襟翼監(jiān)控發(fā)現(xiàn)的故障飛機(jī)約為18架。MCC要求對(duì)角度差值大于5?的飛機(jī)進(jìn)行排故，目前已排除了9架飛機(jī)的隱患，如表1所示。

結(jié)合反映故障的飛機(jī)和監(jiān)控發(fā)現(xiàn)故障的飛機(jī)來(lái)看，737NG襟翼不對(duì)稱故障的原因主要集中在襟翼位置傳感器和襟翼指示器上，若報(bào)文中MAX Delta FLAP是趨勢(shì)化增加的，則襟翼指示器故障的概率較大;若MAX Delta FLAP是不規(guī)則突變的，則襟翼位置傳感器的故障概率更大。

自2017年9月該監(jiān)控項(xiàng)目正式投入使用至2018年10月底，東航737NG機(jī)隊(duì)因襟翼不對(duì)稱導(dǎo)致的航班不正常次數(shù)總計(jì)5起，數(shù)據(jù)庫(kù)為737-3B和737-3C的飛機(jī)3起;737-7的飛機(jī)2起，其中1起在故障之前沒有收到報(bào)警郵件，另一起屬于傳感器突發(fā)故障導(dǎo)致的不正常事件。從故障數(shù)量所占機(jī)隊(duì)規(guī)模比例以及相較以往故障數(shù)量來(lái)看，都有明顯改善。

如何針對(duì)-3B和-3C數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)型的飛機(jī)做好此項(xiàng)監(jiān)控，是后續(xù)需要探索研究的方向，相信在大數(shù)據(jù)的支持下，在不久的將來(lái)也能提早發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行預(yù)防性排故。

5 總結(jié)

波音737NG飛機(jī)后緣襟翼不對(duì)稱監(jiān)控是東航MCC繼737NG空調(diào)報(bào)文監(jiān)控后的又一個(gè)通過(guò)大數(shù)據(jù)分析、規(guī)律化探索總結(jié)出的監(jiān)控項(xiàng)目。與波音AHM監(jiān)控的后緣襟翼不對(duì)稱相比，東航Airfase報(bào)文的實(shí)時(shí)性略差，但能夠完成趨勢(shì)化監(jiān)控、預(yù)防性判斷，可靠性及準(zhǔn)確率均較高。737NG飛機(jī)是波音目前最重要的窄體機(jī)型，相信在大數(shù)據(jù)時(shí)代的背景下，波音也能探索出新的維修監(jiān)控方案。東航也希望與兄弟航空公司探討交流、取長(zhǎng)補(bǔ)短，基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)為飛機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行出謀劃策。