淺析空客A330飛機(jī)4305890050胎壓轉(zhuǎn)換器故障

焦武 呂麗

摘要：針對(duì)A330飛機(jī)上安裝的4305890050胎壓轉(zhuǎn)換器因軸承卡阻故障導(dǎo)致的部件損傷事件進(jìn)行原因分析，并提出了預(yù)防性維修的辦法。

關(guān)鍵詞：A330飛機(jī)；胎壓轉(zhuǎn)換器；預(yù)防性維修

Keywords：A330 aircraft；TPIS transmitter；preventative maintenance

1 胎壓指示系統(tǒng)構(gòu)成

空客A330飛機(jī)胎壓指示系統(tǒng)主要用于監(jiān)控輪胎壓力，并在駕駛艙SD（系統(tǒng)顯示屏）的WHEEL頁(yè)面顯示。該系統(tǒng)主要由一臺(tái)TPIC（胎壓指示計(jì)算機(jī)）、安裝在每個(gè)輪子上的壓力傳感器和每個(gè)輪軸上的胎壓轉(zhuǎn)換器組成，當(dāng)系統(tǒng)探測(cè)到不正常的輪胎壓力時(shí)，會(huì)觸發(fā)相應(yīng)的警告和指示信息。飛機(jī)通電時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)工作，TPIC通過(guò)胎壓轉(zhuǎn)換器按順序向每個(gè)傳感器發(fā)送一個(gè)輸出電壓信號(hào)，在傳感器通電期間測(cè)量約100次胎壓，并將測(cè)得的平均值作為胎壓測(cè)量值發(fā)送給TPIC，每個(gè)傳感器的通電/信號(hào)返回周期為40ms，每個(gè)通道在通電期間都會(huì)被監(jiān)控是否存在故障。TPIC將傳感器的測(cè)量值與OBRM中的基準(zhǔn)壓力值進(jìn)行比較，OBRM程序?yàn)闇y(cè)量值和基準(zhǔn)值之間的差值指定一個(gè)最大百分比。如果差值超過(guò)指定的百分比數(shù)，TPIC發(fā)送給SD的數(shù)據(jù)將以琥珀色顯示來(lái)指示其異常；如果未超標(biāo)，則以綠色顯示。指定百分比差值在不同飛行階段對(duì)應(yīng)不同的數(shù)值，參考如表1所示。

每架A330飛機(jī)安裝10個(gè)胎壓指示系統(tǒng)的胎壓轉(zhuǎn)換器，每個(gè)機(jī)輪一個(gè)，安裝件號(hào)為4305890050，制造廠家為賽峰。

胎壓轉(zhuǎn)換器由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，定子通過(guò)支架固定在輪軸上，轉(zhuǎn)子與胎壓傳感器相連，與輪胎同轉(zhuǎn)。定子上的電插頭與TPIC連接，轉(zhuǎn)子上的電子模塊對(duì)電源信號(hào)進(jìn)行整流，為壓力傳感器提供穩(wěn)定的10V直流電壓。壓力傳感器的輸出電壓被放大并轉(zhuǎn)換為正弦波信號(hào)（60～166kHz），然后發(fā)送到TPIC，用于檢測(cè)輪胎壓力。胎壓轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)化原理如圖1所示。

2 胎壓轉(zhuǎn)換器故障分析

某航空公司A330機(jī)隊(duì)在2017年接連發(fā)生兩起胎壓轉(zhuǎn)換器損傷事件。

事件一：某架飛機(jī)短停檢查發(fā)現(xiàn)3號(hào)主輪剎車(chē)風(fēng)扇工作異常，胎壓指示XX。拆下風(fēng)扇保護(hù)罩后檢查發(fā)現(xiàn)，風(fēng)扇葉片損傷，支架組件損壞，胎壓轉(zhuǎn)換器卡阻及其電插頭底座斷裂，胎壓傳感器導(dǎo)線撕裂。航后對(duì)該飛機(jī)右主起落架上的4、7、8號(hào)胎壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)4、7、8號(hào)胎壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)動(dòng)異響，其中4號(hào)和8號(hào)胎壓轉(zhuǎn)換器電插頭底座接耳斷裂。該飛機(jī)于2005年5月引進(jìn)，3、4、8號(hào)胎壓轉(zhuǎn)換器均為原裝機(jī)件，使用時(shí)間為43444FH，使用循環(huán)為12326FC。

事件二：某架飛機(jī)航后檢查有故障信息TIRE PRESS XMTR（5GV1），1號(hào)主輪胎壓指示XX。打開(kāi)風(fēng)扇保護(hù)罩檢查發(fā)現(xiàn)，胎壓轉(zhuǎn)換器電插頭導(dǎo)線斷裂，胎壓轉(zhuǎn)換器插頭底座脫落，風(fēng)扇支架損壞，剎車(chē)風(fēng)扇葉片磨損。于是更換了胎壓傳感器、胎壓轉(zhuǎn)換器、剎車(chē)風(fēng)扇支架、葉輪和風(fēng)扇罩。檢查發(fā)現(xiàn)，拆下的胎壓轉(zhuǎn)換器卡阻無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，剎車(chē)碳粉污染較嚴(yán)重。該飛機(jī)于2005年4月引進(jìn)，部件使用時(shí)間為44425FH，使用循環(huán)為11713FC。

這兩次事件的故障現(xiàn)象基本相同：胎壓轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)支架折斷、插座從安裝位置脫離、剎車(chē)風(fēng)扇葉片損壞，典型部件損傷情況如圖2、圖3、圖4和圖5所示。

分析認(rèn)為，有兩種可能造成以上故障：

1）從部件安裝位置來(lái)看，插座的安裝位置與風(fēng)扇葉片的距離無(wú)論是軸向還是徑向都不會(huì)產(chǎn)生干涉，只有當(dāng)插座從其安裝位置脫離時(shí)才會(huì)與風(fēng)扇葉片相互碰撞，因此可以看到風(fēng)扇葉片葉根處有損壞。脫離的插座卡住胎壓轉(zhuǎn)換器，而輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)支架，造成了驅(qū)動(dòng)支架的折斷。從廠家提供的文件可以知道，固定插座的兩顆螺釘中，一顆螺釘?shù)穆萏姿蓜?dòng)，導(dǎo)致了固定螺釘?shù)乃蓜?dòng)。

2）由于胎壓轉(zhuǎn)換器的安裝位置處于高溫和高振動(dòng)以及溫差變化較大的區(qū)域，存在長(zhǎng)時(shí)間使用下轉(zhuǎn)動(dòng)軸承卡阻或損壞的可能，一旦出現(xiàn)軸承卡阻，將導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)支架折斷。

3 預(yù)防性維修方法分析

3.1 數(shù)據(jù)分析

針對(duì)胎壓轉(zhuǎn)換器損傷問(wèn)題，查詢機(jī)隊(duì)歷史拆換情況。機(jī)隊(duì)規(guī)模50架，最早一架飛機(jī)于2005年引進(jìn)，非計(jì)劃拆換數(shù)量及部件使用時(shí)間如圖6、圖7所示。

對(duì)機(jī)隊(duì)2014～2017年故障數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)對(duì)比（2018年進(jìn)行了其他干預(yù)，因此數(shù)據(jù)存在不準(zhǔn)確的現(xiàn)象），同時(shí)剔除偏離較大的數(shù)據(jù)，新件平均TSN為27279FH，平均CSN為8844FC，修理件平均TSR為31894FH，平均CSR為8544FC。其中，飛行循環(huán)大于8000FC的占總數(shù)的75%，隨著機(jī)隊(duì)服役時(shí)間的增加，部件故障率上升趨勢(shì)明顯。

3.2 故障模式

查閱故障記錄及修理報(bào)告，A330胎壓轉(zhuǎn)換器故障模式主要有兩種。

1）軸承卡阻：轉(zhuǎn)子軸承不能與機(jī)輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)塊從支架上扭斷，插頭底座接耳斷裂，輪壓傳感器導(dǎo)線斷裂，剎車(chē)風(fēng)扇葉片等被高速旋轉(zhuǎn)的部件打壞。

2）插頭底座螺釘松動(dòng)：底座螺釘松動(dòng)導(dǎo)致插頭底座從轉(zhuǎn)子上脫離，風(fēng)扇葉片被打壞。

3.3 故障原因分析

針對(duì)以上兩個(gè)典型問(wèn)題，分析可能導(dǎo)致的原因。

1）軸承卡阻：軸承卡阻的主要原因是剎車(chē)碳粉吸入胎壓轉(zhuǎn)換器的軸承中，并局部聚集，使轉(zhuǎn)子軸承轉(zhuǎn)動(dòng)卡阻，轉(zhuǎn)換器的插頭底座受力，導(dǎo)致底座產(chǎn)生裂紋。同時(shí)，由于胎壓轉(zhuǎn)換器的安裝位置處于高溫、高振動(dòng)以及溫差變化較大的區(qū)域，加劇了這種影響。

2）插頭底座螺釘松動(dòng)：針對(duì)轉(zhuǎn)換器插頭底座安裝螺釘松動(dòng)問(wèn)題，廠家在生產(chǎn)線上對(duì)螺套的安裝進(jìn)行了改進(jìn)，并于2016年3月發(fā)布SL（服務(wù)信函），要求修理廠家修理時(shí)對(duì)螺套的安裝進(jìn)行檢查；同時(shí)發(fā)布ISB，要求在送修時(shí)執(zhí)行一次性檢查，檢查插頭支架的安裝，并更換螺釘。

4 維修成本分析

根據(jù)故障特點(diǎn)，碳粉的集聚會(huì)導(dǎo)致軸承的卡阻，定期的清潔可以在一定程度上減輕該污染，但是由于時(shí)間積累效應(yīng)，加上工作環(huán)境導(dǎo)致的軸承損壞，定時(shí)翻修是否可行，需要從維修成本角度進(jìn)行分析。

根據(jù)損傷模式，胎壓轉(zhuǎn)換器損傷后都導(dǎo)致其他部件損傷，導(dǎo)致維修費(fèi)用激增。

胎壓轉(zhuǎn)換器損傷的費(fèi)用計(jì)算如下（以下費(fèi)用單位均為人民幣，均按人民幣/美元匯率1：7換算）：胎壓轉(zhuǎn)換器新件采購(gòu)價(jià)為82740元，平均修理費(fèi)用約35000元，占新件采購(gòu)價(jià)的42%；胎壓傳感器損傷后基本都報(bào)廢處理，胎壓傳感器新件采購(gòu)價(jià)約為37543元；不可修復(fù)的耗材包括支架、葉輪和風(fēng)扇罩等，這些新件的采購(gòu)價(jià)約40000元。以上費(fèi)用合計(jì)約11萬(wàn)元，詳細(xì)價(jià)格如表2所示。

胎壓轉(zhuǎn)換器翻修的主要費(fèi)用：定子軸承和轉(zhuǎn)子軸承為2217×2=4434元，更新螺釘?shù)群牟模暻楦鼡Q上下封嚴(yán)，加上檢測(cè)費(fèi)2700元，總費(fèi)用約為1萬(wàn)元。翻修費(fèi)用僅為損傷產(chǎn)生費(fèi)用的9%，占新件采購(gòu)價(jià)的11.5%。

根據(jù)某航司A330機(jī)隊(duì)利用率（年飛行循環(huán)約1000FC），按機(jī)隊(duì)40架飛機(jī)計(jì)算，每架飛機(jī)10個(gè)部件，裝機(jī)數(shù)為40×10=400個(gè)。如果按8000FC飛行循環(huán)定期執(zhí)行翻修工作，約8年執(zhí)行一次，年均需執(zhí)行的翻修成本為50×1=50萬(wàn)元。根據(jù)機(jī)隊(duì)歷史數(shù)據(jù)，2016～2018年非計(jì)劃拆換數(shù)69次，年平均修理費(fèi)用為3.5×69/3=80.5萬(wàn)元，此費(fèi)用不包括因胎壓轉(zhuǎn)換器損壞導(dǎo)致的其他部件更換產(chǎn)生的費(fèi)用、人工工時(shí)費(fèi)用及航班不正常帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)所產(chǎn)生的費(fèi)用。

由此可以看出，執(zhí)行定期翻修任務(wù)可以減少部件非計(jì)劃拆換，并減少或避免由此帶來(lái)的不安全事件。

5 維護(hù)建議

1）為避免碳粉在胎壓轉(zhuǎn)換器內(nèi)部聚集，要求在換輪時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)AMM手冊(cè)中的要求，清潔胎壓轉(zhuǎn)換器周?chē)e炭，檢查胎壓轉(zhuǎn)換器的插頭底座是否有裂紋、導(dǎo)線是否有損傷、轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)子是否有卡阻。

2）針對(duì)轉(zhuǎn)換器插頭底座安裝螺釘松動(dòng)問(wèn)題，廠家已有解決措施，建議航空公司在送修時(shí)執(zhí)行相關(guān)ISB，解決隱患。

3）建議定期拆下胎壓轉(zhuǎn)換器送車(chē)間更換定子和轉(zhuǎn)子軸承。避免因長(zhǎng)時(shí)間使用造成碳粉吸入導(dǎo)致的軸承卡死，進(jìn)而導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p傷事件。各航司可根據(jù)機(jī)隊(duì)運(yùn)行時(shí)間和情況選擇維修間隔。從經(jīng)濟(jì)性來(lái)看，定期維護(hù)能在支出較低成本的情況下獲得較高的使用價(jià)值。

6 結(jié)束語(yǔ)

A330胎壓指示系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，為飛機(jī)實(shí)時(shí)指示輪胎壓力，但在日常維護(hù)中扮演著重要的角色。本文對(duì)胎壓轉(zhuǎn)換器的典型故障進(jìn)行分析，并給出了維護(hù)建議，旨在幫助航空公司在經(jīng)濟(jì)性和可靠性間找到較優(yōu)的解決方案，減少部件非計(jì)劃拆換及航班不正常事件的影響，同時(shí)避免因部件故障帶來(lái)的嚴(yán)重?fù)p傷事件。

參考文獻(xiàn)

[1] Airbus. Aircraft Maintenance Manual-Tire Pressure Indicating System（TPIS）-Description and Operation[Z].2020.

[2]4305890050-32-196 Landing Gear-Tyre Pressure Indicating System Transmitter Unit[Z].2016.

作者簡(jiǎn)介

焦武，工程師，從事工程技術(shù)管理工作。

呂麗，工程師，從事工程技術(shù)管理工作。