飛參數(shù)據(jù)在某型飛機噴口工作監(jiān)控中的應(yīng)用

■ 葉博 高富強 楊永平/ 西北工業(yè)大學(xué) 四達機械制造公司

0 引言

飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)記錄了飛機操縱、發(fā)動機工作狀態(tài)、燃油系統(tǒng)、通信導(dǎo)航、武器單元等諸多數(shù)據(jù)，飛參數(shù)據(jù)的監(jiān)控對飛行安全有重要意義[1]，有效利用飛參數(shù)據(jù)是飛參從業(yè)人員工作的重要組成部分，對飛參判據(jù)的快速處理能夠?qū)崿F(xiàn)基礎(chǔ)意義的監(jiān)控工作[2]。但對于極易出現(xiàn)故障且故障類型多的參數(shù)，目前仍需依靠人工判讀來完成對數(shù)據(jù)的監(jiān)控。

某型飛機的發(fā)動機帶有加力系統(tǒng)，開加力時，發(fā)動機噴口移動至指定位置并鎖定在固定狀態(tài)，為飛行提供持續(xù)的動力輸出，保證飛機的瞬間加速。該發(fā)動機的噴口狀態(tài)有預(yù)開、慢車、軍用、小加力和大加力5個狀態(tài)，噴口位置在這5個狀態(tài)時應(yīng)有穩(wěn)定的噴口指示；當噴口性能不可靠時，可能出現(xiàn)噴口抖動、噴口不穩(wěn)定，嚴重時可能出現(xiàn)加力爆燃和空中停車現(xiàn)象。發(fā)動機噴口系統(tǒng)工作的可靠性關(guān)系到飛行安全，因而在飛機大修、定檢和日常機務(wù)準備中，需要對噴口工作情況進行精細檢查。

1 噴口工作常見故障

從地面試車和空中飛行兩個狀態(tài)可獲取該型飛機噴口系統(tǒng)工作監(jiān)控數(shù)據(jù)。地面試車是發(fā)現(xiàn)噴口工作狀態(tài)最有效和最直接的方式，地面試車時可以通過飛行儀表指示和地面噴口實際變化情況來判斷噴口工作情況?？罩酗w行時，由于增加了環(huán)境變量，噴口在調(diào)節(jié)過程中可能出現(xiàn)地面無法復(fù)現(xiàn)的現(xiàn)象，因此飛行后應(yīng)關(guān)注噴口的工作情況。該型飛機噴口工作常見異常故障有以下幾類：

1）發(fā)動機起動時，噴口不在預(yù)開位置；

2）接加力時，加力接不通；

3）加力提前接通；

4）加力時，突然熄火；

5）加力時，噴口未到位；

6）加力斷不開；

7）加力時飛機抖動；

8）噴口操作困難；

9）噴口工作與油門操作不協(xié)調(diào)；

10）噴口在某個狀態(tài)下抖動；

11）噴口在某個狀態(tài)不穩(wěn)定；

12）噴口大小出現(xiàn)漂移（多次收放噴口位置不一致）。

在試車和試飛中，應(yīng)同時關(guān)注多組數(shù)據(jù)，噴口系統(tǒng)工作時出現(xiàn)的“前兆”故障可能被檢查人員遺漏，因此需要飛參判讀人員對噴口工作情況進行精確判讀，及時發(fā)現(xiàn)噴口系統(tǒng)工作異常，將故障的擴散控制在最小狀態(tài)。

2 噴口工作飛參數(shù)據(jù)監(jiān)控

飛參數(shù)據(jù)監(jiān)控[3]的主要依據(jù)是該數(shù)據(jù)所代表的技術(shù)含義，一個參數(shù)隨時間逐幀逐秒被記錄后形成特征曲線（或狀態(tài)），判讀人員可依靠對該參數(shù)的技術(shù)要求進行飛參判據(jù)的編寫[4]，形成初級的檢查手段，并在后期的判據(jù)調(diào)試中將新增的異常工作情況增加至原判據(jù)中（或重新編寫針對性的飛參判據(jù)），形成以飛參判據(jù)為基礎(chǔ)的監(jiān)控。

對于非交聯(lián)性的參數(shù)，飛參判據(jù)[5]可以通過以下特性對該數(shù)據(jù)進行監(jiān)控：

1）記錄該飛參信號出現(xiàn)的時間是否正確；

2）記錄該飛參信號消失的時間是否正確；

3）記錄該飛參信號是否有缺幀現(xiàn)象（或不連續(xù)現(xiàn)象）；

4）記錄該飛參信號是否長時間無變化；

5）記錄該飛參信號是否未按要求變化；

6）記錄該飛參信號是否超出技術(shù)要求（或不符合客觀事實）；

7）記錄該參數(shù)是否在特定狀態(tài)下多次出現(xiàn)不一致（或超出誤差范圍）。

對于多系統(tǒng)交聯(lián)性參數(shù)，通常較難利用飛參判據(jù)對所有可能的故障進行處理并暴露。對于交聯(lián)參數(shù)多且故障類型多的參數(shù)，依然需要通過人工精確判讀來完成數(shù)據(jù)監(jiān)控，人工手段由于有人的參與，獲取數(shù)據(jù)樣本的方式有所不同。針對不同狀態(tài)，有以下幾種獲取數(shù)據(jù)的方式：

1）對于同一架次的飛參參數(shù)，獲取相同物理環(huán)境的參數(shù)，以分析該數(shù)據(jù)及交聯(lián)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和誤差量；

2）對于不同架次的飛參參數(shù)，獲取相同數(shù)據(jù)及物理環(huán)境的參數(shù)，以分析數(shù)據(jù)的表征情況。

獲取樣本后，可通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析手段對數(shù)據(jù)樣本進行剖析，輸出結(jié)果。

3 噴口抖動故障分析

該型飛機按試車流程正常起動發(fā)動機，在左發(fā)動機推油門至暖機狀態(tài)的過程中，飛參監(jiān)控發(fā)現(xiàn)左發(fā)噴口位置存在異常抖動現(xiàn)象，抖動量為1.5%。

經(jīng)復(fù)驗試車，發(fā)現(xiàn)噴口在慢車有抖動現(xiàn)象，且輕推油門時噴口有異常隨動現(xiàn)象；緩慢將左發(fā)推入暖機狀態(tài)后，噴口轉(zhuǎn)換正常，噴口再次出現(xiàn)小抖動。期間地面觀察左發(fā)噴口狀態(tài)未見異常。

下載飛參數(shù)據(jù)，監(jiān)控前期試車情況，未出現(xiàn)該現(xiàn)象，可以判斷該異常從該次試車開始。飛參故障復(fù)現(xiàn)如圖1所示。

圖1 某型飛機試車時慢車噴口抖動圖

該型飛機發(fā)動機試車時噴口抖動可以按圖2所示的故障樹進行分析，故障樹將噴口異常故障分為指示系統(tǒng)故障和噴口自身工作狀態(tài)抖動故障兩大類。

圖2 試車時噴口抖動故障樹

3.1 工作原理分析

1）噴口抖動飛參監(jiān)控

較明顯的噴口抖動現(xiàn)象能通過觀察座艙飛行儀表發(fā)現(xiàn)，但較小的噴口抖動故障可能會被忽略。抖動故障一般是由微小抖動故障擴散至明顯抖動故障的，如不進行飛參數(shù)據(jù)監(jiān)控，可能導(dǎo)致較大故障的產(chǎn)生，危及飛行安全。

該型飛機發(fā)動機噴口抖動可按圖3程序進行飛參監(jiān)控。

圖3 某型飛機噴口飛參監(jiān)控流程

2）噴口抖動預(yù)防

發(fā)動機試車時，噴口滑油泵為噴口作動筒提供動力，不加力時噴口滑油泵斜盤角度由壓比調(diào)節(jié)器鎖定在4.5°，為噴口關(guān)閉提供動力。噴口收放活門控制噴口作動筒右室壓力，使噴口根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速處于預(yù)開或最小兩個狀態(tài)上，期間噴口由噴口收放活門控制。接通加力后，噴口位置由壓比調(diào)節(jié)器控制噴口滑油泵斜盤角度來保證，斜盤角度偏小造成噴口位置偏大即感受P3/P6的壓差小，接通小加力時可通過X6輔助螺釘調(diào)節(jié)斜盤的變化量使其穩(wěn)定，從而避免噴口抖動。

3）噴口指示系統(tǒng)

由噴口位置傳感器感受噴口的運動，將數(shù)據(jù)傳輸至發(fā)動機X3插頭，再由X874傳輸至座艙飛行儀表和飛參數(shù)據(jù)采集器中。發(fā)生噴口指示抖動時，可通過測量傳感器電阻阻值變化以及檢查電纜插頭插針的完好性、電纜負線接地和噴口指示器的良好性來檢查噴口指示抖動故障。數(shù)據(jù)傳輸如圖4所示。

圖4 飛參數(shù)據(jù)噴口信號傳輸圖

4）噴口位置傳感器

噴口位置傳感器B、A、C端分別與3號插頭的A、V、S插針相連，可以通過測量噴口位置傳感器總電阻值來初步判斷其產(chǎn)品性能，其中B、C插針間的電阻為500Ω±5Ω。在電位計電刷工作過程中，傳感器插座A、B插針或A、C插針間的電阻值變化不應(yīng)有明顯的中斷現(xiàn)象。

3.2 故障排查

1）故障初步定位

針對某型飛機試飛時噴口抖動進行地面檢查，發(fā)現(xiàn)噴口實際未抖動，初步判斷為噴口指示系統(tǒng)故障。

2）故障定位

按照故障發(fā)生的可能性和故障檢測難易程度，對故障進行逐步定位和分析。

a. 測量噴口位置傳感器的總電阻阻值，總電阻在技術(shù)資料要求范圍內(nèi)；

b. 測量噴口數(shù)據(jù)傳輸?shù)木€路，未發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸異常現(xiàn)象；

c. 清洗各連接插頭后再次試車，故障現(xiàn)象未消失；

d. 更換噴口位置指示器，試車觀察噴口位置指示情況，故障依舊存在；

e. 更換噴口位置傳感器，再次試車后故障現(xiàn)象消失；

f. 將原噴口位置傳感器送至附件修理單位進行檢測，發(fā)現(xiàn)噴口位置傳感器電位計有磨損現(xiàn)象，磨損點的發(fā)生時段集中在與飛機試車狀態(tài)對應(yīng)的慢車狀態(tài)。

綜上分析得出，該型飛機地面試車噴口抖動故障為噴口指示系統(tǒng)故障，經(jīng)過綜合分析，得出故障原因為噴口位置傳感器的電位計電刷在慢車狀態(tài)下的接觸可靠性變差所致。

4 預(yù)防措施及驗證

1）針對該型飛機噴口系統(tǒng)工作情況，建議將通電、試車和飛行后飛參數(shù)據(jù)作為噴口工作監(jiān)控的數(shù)據(jù)源，日常機務(wù)維護后將飛參數(shù)據(jù)及時送達飛參監(jiān)控人員，通過數(shù)據(jù)監(jiān)控分析手段來控制發(fā)動機噴口工作狀態(tài)。

2）增加機組人員故障排除前的技術(shù)準備能力，當試車出現(xiàn)噴口抖動時，首先檢查地面噴口是否也存在抖動現(xiàn)象，若有則需檢測是否為噴口系統(tǒng)內(nèi)部故障；若無則按照噴口指示系統(tǒng)故障進行故障排除。

5 結(jié)束語

通過對飛參數(shù)據(jù)監(jiān)控手段的介紹和某型飛機噴口抖動故障的案例分析，研究了飛參監(jiān)控手段在某型飛機噴口工作異常中的應(yīng)用，得出飛參監(jiān)控不僅能復(fù)現(xiàn)明顯故障，還能通過數(shù)據(jù)監(jiān)控手段檢查出較小的異?，F(xiàn)象。從飛參監(jiān)控要求、故障排除技術(shù)準備等方面提出有效的預(yù)防措施，有助于解決飛參監(jiān)控在噴口異常工作中難實施問題，保證了飛行安全，提高了飛機服役的可靠性。