某民機(jī)雙發(fā)地面反推失效故障分析

孟 一 張宏志 戴永寧

（中國飛行試驗(yàn)研究院，陜西 西安710089）

1 故障現(xiàn)象

2019 年12 月14 日,某民機(jī)某架機(jī)進(jìn)行預(yù)先機(jī)務(wù)準(zhǔn)備地面試車過程中反推拉起后,反推系統(tǒng)無法正常工作,即:反推未展開,但EICAS 頁面并未出現(xiàn)相關(guān)告警信息。機(jī)械師關(guān)車,并檢查OMS(飛機(jī)機(jī)載維護(hù)系統(tǒng))故障信息,發(fā)現(xiàn)OMS 報“TR Inhibit Switch Monitor Fault”(反推抑制開關(guān)監(jiān)視器故障)故障信息。

2 系統(tǒng)原理分析

某民機(jī)動力裝置電反推力系統(tǒng)控制原理如圖1 所示,三道防線包括三道獨(dú)立的機(jī)械鎖定裝置和三道獨(dú)立的控制指令,三道獨(dú)立的機(jī)械鎖定裝置分別為左下主鎖PLS、右下主鎖PLS 和第三鎖TLS,兩把吊掛鎖與第三鎖TLS 同時解鎖或鎖定。三道獨(dú)立的機(jī)械鎖定裝置由飛機(jī)EICU(發(fā)動機(jī)控制接口單元)/FADEC (全權(quán)數(shù)字式發(fā)動機(jī)電子控制)發(fā)出的三道獨(dú)立的控制指令來控制,第一道指令Command1 由FADEC 控制發(fā)給TRCU(反推力裝置控制單元), 第二道指令Command2由EICU發(fā)出,通過油門臺、繼電器控制第三鎖和兩個吊掛鎖的解鎖, 第三道指令Command3 由EICU 發(fā)出, 通過接觸器控制三相交流電至TRCU,TRCU 在接收到FADEC 發(fā)來的Command1和Command3 控制的三相交流電后控制兩個主鎖解鎖并驅(qū)動反推罩運(yùn)動,任意一道指令的失效或錯誤均不能導(dǎo)致一道以上機(jī)械鎖定裝置的解鎖。三道獨(dú)立防線的設(shè)計保證了反推力系統(tǒng)空中意外打開的發(fā)生概率為極不可能水平(發(fā)生概率小于1E-9/ 飛行小時)。FADEC 發(fā)出的Command1 與EICU 發(fā)出Command2 控制的第三鎖和吊掛鎖有互鎖功能,只有在第三鎖和吊掛鎖均解鎖并將狀態(tài)反饋給FADEC 時,FADEC 才向TRCU 發(fā)出Command1, 這種互鎖設(shè)計保證了在反推罩運(yùn)動前第三鎖和吊掛鎖均解鎖,防止反推罩與第三鎖和吊掛鎖的碰撞,如圖1。

3 故障原因分析

圖1 某民機(jī)反推系統(tǒng)架構(gòu)圖

圖2 反推系統(tǒng)Command 2 失效故障樹

根據(jù)上文描述,OMS報“TR Inhibit Switch Monitor Fault”(反推抑制開關(guān)監(jiān)視器故障)故障信息,檢查發(fā)現(xiàn)反推抑制開關(guān)在關(guān)閉位,報故障原因是因?yàn)楸O(jiān)視器監(jiān)視開關(guān)位置與反推位置并不在同一位置,此故障信息并不能直接闡明反推未展開故障原因。通過系統(tǒng)原理及數(shù)據(jù)分析某民機(jī)反推未正常展開故障原因: 某民機(jī)發(fā)動機(jī)電反推系統(tǒng)由三道指令控制(Command 1,Command 2,Command 3),三道指令全部發(fā)出后,反推系統(tǒng)才能正常工作。從根據(jù)整個電反推系統(tǒng)的時序設(shè)計,由EICU 控制的Command 2 指令應(yīng)該第一個發(fā)出。根據(jù)試飛數(shù)據(jù)顯示, 用于監(jiān)控Command2 通路是否正常的信號為0,代表反推Command2 指令從EICU——TCQ(油門控制組件)——繼電器的通路未閉合,而進(jìn)一步查看EICU 設(shè)備發(fā)出的OMS 信息,發(fā)現(xiàn)OMS (飛機(jī)機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)) 頁面也未出現(xiàn)代表EICU 已發(fā)出Command 2 指令的信息。綜合上述兩個信號狀態(tài)分析后判斷,EICU未能正常發(fā)出Command 2 指令,直接導(dǎo)致反推無法打開。

4 故障定位分析

因此,對電反推系統(tǒng)無法發(fā)出Command 2 指令進(jìn)行針對性排故。某民機(jī)某架機(jī)反推系統(tǒng)未收到EICU發(fā)出的Command 2 信號的故障樹如圖2 所示。

4.1 對“EICU故障”的分析

如故障樹所示,EICU故障可能由“EICU本身故障”“EICU插頭未連接到位”“EICU 輸入信號問題”三個子系統(tǒng)引起。對于“EICU本身故障”,計劃通過EICU串件進(jìn)行故障定位。對于“EICU插頭未連接到位”事件,計劃通過重新插拔EICU連接器進(jìn)行故障定位。對于“EICU 輸入信號問題”事件,計劃通過數(shù)采系統(tǒng)對RDIU(遠(yuǎn)程電源分配單元)5/RDIU6 發(fā)送給EICU 兩個通道的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行采集及解析,從而確定是否存在信號異常。

4.2 對“TCQ微動開關(guān)故障”的分析

在EICU內(nèi)部發(fā)出Command 2 指令后, 需要等待反推桿拉至反推位,閉合TCQ 內(nèi)部微動開關(guān)后,整個Command 2 回路才能接通。但是,由于此次故障為雙發(fā)反推同時失效,因此定性判斷,TCQ左右兩側(cè)微動開關(guān)同時無法閉合的可能性極低。但是,為徹底排除此事件,計劃單獨(dú)對TCQ兩側(cè)的微動開關(guān)進(jìn)行導(dǎo)通測試。

4.3 對“繼電器故障”的分析

由于此次故障為雙發(fā)反推同時失效,因此定性判斷,左右兩側(cè)繼電器同時發(fā)生故障的可能性極低。但是,為徹底排除此事件,計劃單獨(dú)對兩側(cè)繼電器進(jìn)行導(dǎo)通測試。

4.4 對“EICU至反推115V供電線路故障”的分析

全部涉及線路問題,因此計劃通過導(dǎo)通試驗(yàn)進(jìn)行故障排除。

5 排故方案及實(shí)施

5.1 對TCQ微動開關(guān)故障排故

針對上述3.2“TCQ 微動開關(guān)故障”進(jìn)行TCQ 兩側(cè)的微動開關(guān)進(jìn)行導(dǎo)通測試。測試結(jié)果,TCQ 兩側(cè)微動開關(guān)正常,無故障,排除故障樹圖1.2“TCQ微動開關(guān)故障”。

5.2 對繼電器故障排故

針對上述“繼電器故障”,通過拆除繼電器并對其進(jìn)行單獨(dú)導(dǎo)通,結(jié)果符合預(yù)期,因此可以排除故障樹圖1.3“繼電器故障”。

5.3 對EICU至反推115 V繼電器故障排故

針對“EICU 至反推115V 供電繼電器線路故障”,通過對故障樹圖中的四段線纜進(jìn)行導(dǎo)通實(shí)驗(yàn):5.3.1 EICU 至TCQ 間線纜;5.3.2 TCQ 至繼電器線纜;5.3.3 繼電器至RDIU 線纜;5.3.4 RDIU 至EICU總線線纜。均為線纜導(dǎo)通狀態(tài)。因此可以排除事件1.4“EICU至反推115V供電的繼電器間線路故障”。

5.4 針對“EICU故障”進(jìn)行排故

5.4.1 針對“EICU故障本身”進(jìn)行排故。將故障飛機(jī)的EICU進(jìn)行串件處理,串件后,故障現(xiàn)象仍然存在,雙側(cè)反推失效且Command 2 指令未發(fā)出。因此可以排除故障樹圖1.1.1 故障。5.4.2 針對“EICU插頭未連接到位”排故。對故障飛機(jī)EICU 設(shè)備插頭/插座進(jìn)行檢查,確認(rèn)不存在縮針或彎針,并對EICU的連接器進(jìn)行重新插拔。因此可以排除故障樹圖1.1.2 故障。5.4.3 針對“EICU 輸入信號問題”排故。首先，飛機(jī)輪載進(jìn)行插片, 并通過飛控系統(tǒng)設(shè)備確認(rèn)飛機(jī)WOW信號變化正常。因此可以排除故障樹圖1.1.3.1 故障。其次,對此架機(jī)FADEC發(fā)出的反推展開狀態(tài)信號進(jìn)行解析,確認(rèn)該信號有效,且按照預(yù)期發(fā)出信號,滿足Command 2 觸發(fā)需要的條件,因此可以排除底事件1.1.3.3 故障。

6 故障定位及驗(yàn)證

依次按照上述步驟完成排故程序及對應(yīng)的分析后,故障已可定位到電源有效信號異常(故障樹中1.1.3.2),即EICU 的A 通道以及B 通道均未收到正確的電源有效信號或者收到的電源信號無效。因此,進(jìn)一步對該信號從源端到終端的傳輸鏈路進(jìn)行分析。

EICU 接收的左右發(fā)電源有效信號分別由RPDU (遠(yuǎn)程電源分配單元)11 和RPDU12 兩個設(shè)備分別發(fā)出,通過航電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換后,由RDIU5 以及RDIU6 分別發(fā)送至EICU 的A 通道以及B通道。具體信號傳輸路徑如圖3 所示。

圖3 反推電源信號傳遞圖

如上圖3,RPDU 發(fā)出的信號,經(jīng)過EDC(電源系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換。其中,表明數(shù)據(jù)是否有效的FSB(標(biāo)記信號)是從源端RPDU 發(fā)過來的,EDC 軟件不對其判斷直接向下一級轉(zhuǎn)發(fā)至對應(yīng)的RDIU,RDIU判斷FSB,如果不是NO(Normal Operation),則將整個信號丟掉不再向外繼續(xù)發(fā)送;如果FSB是NO,則向外發(fā)送。

6.1 EDC源端數(shù)據(jù)選擇策略

根據(jù)E-C224JY059《某民機(jī)電源系統(tǒng)數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)換軟件詳細(xì)需求文檔》,EDC 軟件在對每個RPDU 的兩路傳輸數(shù)據(jù)采用如下策略進(jìn)行源數(shù)據(jù)選擇:6.1.1 A 路、B 路信號同時存在且有效時,使用A 路信號進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換并發(fā)送;6.1.2 若A 信號無效, 則繼續(xù)選擇A 路無效數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換并發(fā)送;6.1.3 若A 信號丟失,則選擇B路數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換并發(fā)送。

6.2 故障排查

RPDU11 與RPDU12 分別通過EDC AB 通道將左右發(fā)反推電源有效信號傳遞給RDIU5 和RDIU6,理論上雙發(fā)電源有效信號同時失效可能性極低。排查發(fā)現(xiàn),飛機(jī)出廠時配線錯誤,將右配電裝置(RDP)傳遞右發(fā)反推電源信號導(dǎo)線配置到了左配電裝置(LDP)上,導(dǎo)致右發(fā)反推電源有效信號未過RPDU12 正常傳遞,而是通過RPDU11 傳遞。繼續(xù)排查發(fā)現(xiàn)RPDU51-RPDU11 之間的連接器發(fā)生部分針孔縮針, 經(jīng)地面測試分析,RPDU11 仍然可以輸出信號,但是代表數(shù)據(jù)有效性的FBS被置為無效狀態(tài)。根據(jù)上述源數(shù)據(jù)選擇原則,EDC A的軟件繼續(xù)選取A 路的無效信號轉(zhuǎn)換格式,傳輸至RDIU,RDIU 解讀到FSB 為無效狀態(tài),將該信號丟棄,導(dǎo)致EICU未收到有效的電源數(shù)據(jù),此時EICU 使用預(yù)先設(shè)置的Default 值,將最終電源有效信號數(shù)據(jù)置為失效安全考慮,導(dǎo)致Command 2 邏輯條件不滿足,EICU無法發(fā)出正確信號,因此反推無法打開。

6.3 故障解決措施及驗(yàn)證

通過上述分析, 制定某民機(jī)反推故障處置方案: 將RPDU51-RPDU11 之間的連接器進(jìn)行退針并剪除接觸件,清理封體確保沒有多余物,同時重新鋪線,恢復(fù)至設(shè)計初始構(gòu)型。飛機(jī)上電地面開車驗(yàn)證反推展開正常,根據(jù)試飛數(shù)據(jù)顯示,用于監(jiān)控Command 2通路是否正常的信號為1,代表反推Command 2 指令從EICU——TCQ(油門控制組件)——繼電器的通路閉合,進(jìn)一步查看EICU 設(shè)備發(fā)出的OMS 信息,發(fā)現(xiàn)OMS(飛機(jī)機(jī)載維護(hù)系統(tǒng))頁面正常出現(xiàn)代表EICU已發(fā)出Command 2 指令的信息,故障排除。

7 維護(hù)經(jīng)驗(yàn)與建議

因?yàn)榇舜喂收蠟槟趁駲C(jī)首次發(fā)生, 為了避免此類故障的再次發(fā)生,同時后續(xù)切實(shí)提升某型民機(jī)機(jī)務(wù)自主維護(hù)能力水平,提出以下建議:

7.1 設(shè)計角度。目前EICU以及反推系統(tǒng)的功能滿足系統(tǒng)頂層需求以及系統(tǒng)安全性要求。但是,為了進(jìn)一步提升系統(tǒng)可靠性,后續(xù)設(shè)計團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)將對電源系統(tǒng)、EICU以及航電系統(tǒng)支架的網(wǎng)絡(luò)配置策略以及源端數(shù)據(jù)選擇策略進(jìn)行綜合分析, 尋找設(shè)計優(yōu)化的可能性,即EDC AB 雙通道選擇方式優(yōu)化, 以期在系統(tǒng)安全性和可靠性之間達(dá)到更好的平衡。

7.2 排故角度。7.2.1 后續(xù)如再次發(fā)生此類故障時, 不要先將EICU 進(jìn)行串件處理, 應(yīng)先通過數(shù)據(jù)采集器及OMS 信息判斷故障代碼,確認(rèn)故障來源,避免排故走不必要的彎路。7.2.2 列舉可能造成故障的原因,并判斷各部分故障發(fā)生率的可能性,由高到低進(jìn)行針對性排故,縮短排故時間。7.2.3 EICU為發(fā)動機(jī)控制接口單元裝置,當(dāng)航前準(zhǔn)備等特殊情況需快速排故時,可對EICU 直接進(jìn)行串件處理來進(jìn)行故障定位。但需注意:為了避免由于飛機(jī)線路短路、斷路等造成EICU內(nèi)部損傷, 只有OMS 信息報EICU 本身故障,并無其它線路告警時,可進(jìn)行更換。