CFM56-5B發(fā)動機油門桿未設(shè)定故障淺析

曾文輝 張鍵 羅發(fā)道

摘要：以極具代表性的發(fā)動機油門桿未設(shè)定故障為例，介紹了該故障的觸發(fā)邏輯，分析了可能導致故障的原因，為排除類似故障提供幫助。

關(guān)鍵詞： 發(fā)動機油門桿；觸發(fā)邏輯；電氣控制組件；多功能控制顯示組件；飛機電子集中監(jiān)控；油門桿角度；油門解析角度

Keywords： engine throttle lever；triggered logic；ECU；MCDU；ECAM；throttle lever angle；throttle resolver angle

0 引言

飛機起飛階段，發(fā)動機油門桿在規(guī)定時間內(nèi)未推至目標推力時，會觸發(fā)發(fā)動機油門桿未設(shè)定故障。該故障通常被飛機制造廠家認為是操作性故障，即未將油門桿推至提前設(shè)定好的目標卡槽位。廠家一般建議飛行人員起飛時應(yīng)將油門桿推至準確的油門桿卡槽位。

本文提及故障是指機組在航班準備時設(shè)置了遠大于外界溫度的靈活起飛溫度（68℃），即選擇了靈活最大連續(xù)推力模式進行起飛，但在起飛時油門桿雖然正確推入靈活最大連續(xù)推力（FLX/ MCT）卡槽，還是觸發(fā)了發(fā)動機油門桿未設(shè)定警告并提示機組將油門桿推至全推力（TO/GA）卡槽。

1 故障情況

某航司一架裝有CFM56-5B發(fā)動機的A320飛機在執(zhí)行航班前，機組通過多功能控制和顯示組件（MCDU）設(shè)置了有效的靈活起飛溫度（68℃），選擇靈活最大連續(xù)推力模式進行起飛。機組將油門桿推至靈活最大連續(xù)推力卡槽，當飛機滑跑至70節(jié)時觸發(fā)飛機電子集中監(jiān)控（ECAM）琥珀色警告信息“ENG THR LEVERS NOT SET”，提示信息為“THR LEVERS……TO/GA”。

2 發(fā)動機油門控制系統(tǒng)的基本組成和原理

發(fā)動機油門控制系統(tǒng)一般由油門桿、油門控制反饋組件、油門控制組件以及相應(yīng)的導線組成。油門桿在不同位置的角度信號通過連桿和反饋組件傳遞給油門控制組件，油門桿控制組件對油門桿角度信號進行解析后，提供給發(fā)動機電氣控制組件（ECU）（見圖1）。

2.1 油門桿

油門桿由含有止動裝置和自動油門脫開按鈕的控制桿、弧形固定盤和反推鎖定桿組成，可在-20°～45°范圍移動。油門桿扇形固定盤前推區(qū)域裝有最大爬升推力（MCL）、靈活最大連續(xù)推力（FLX/MCT）和全推力（TO/GA）卡槽，分別對應(yīng)25°、35°和45°的油門桿角度。

2.2 油門控制反饋組件

油門控制反饋組件是位于中央操縱臺下的一個機械裝置，通過連桿和油門桿與油門控制組件連接，向油門桿提供負載反饋。當油門桿移動時，油門控制反饋組件將油門桿的線性運動轉(zhuǎn)換成曲柄的旋轉(zhuǎn)，并通過力制動組件周向驅(qū)動一個帶齒的扇形盤旋轉(zhuǎn)，扇形盤使一個帶有4個止動槽的齒輪盤反向旋轉(zhuǎn)。每個止動槽對應(yīng)一個油門桿卡槽，作為油門桿力反饋的止動位。

2.3 油門控制組件

油門控制組件包含兩個角度解析器。角度解析器將油門桿角度（TLA）以1：1.9的比例轉(zhuǎn)換成油門解析器角度（TRA），TLA和TRA之間的誤差在0.5°左右。TRA將解析后的角度信號提供給發(fā)動機電氣控制組件（ECU），每個解析器專用于ECU的一個通道，并從ECU獲得一個電壓為6V的交流電磁激勵信號。

3 故障觸發(fā)邏輯

飛機起飛時，如果油門桿在最大爬升推力和靈活最大連續(xù)推力卡槽之間停留超過4s，飛機會觸發(fā)油門桿未設(shè)定警告，并根據(jù)選擇的起飛模式和油門桿位置的不同，分別提示機組將油門桿推至全推力（TO/GA）卡槽或靈活最大連續(xù)推力（FLX/MCT）卡槽。對應(yīng)的觸發(fā)邏輯如表1、圖2所示。圖2中的藍色線路為提示將油門桿推至靈活最大連續(xù)推力（FLX/MCT）卡槽的觸發(fā)邏輯，黑色線路為提示將油門桿推至全推力（TO/ GA）卡槽的觸發(fā)邏輯。

4 故障分析

根據(jù)圖3，發(fā)動機油門桿未設(shè)定警告，只在02、03和09飛行階段會在ECAM中顯示，其他飛行階段警告則被抑制不顯示。本文提到的故障案例發(fā)生在03起飛滑跑階段，飛機滑跑速度小于80節(jié)，所以能被觀察到。

經(jīng)過排故確認，航班準備時機組設(shè)置了遠大于外界溫度的靈活起飛溫度，即選擇使用靈活最大連續(xù)推力模式進行起飛。當將油門桿推至靈活最大連續(xù)推力卡槽位時，出現(xiàn)發(fā)動機油門桿未設(shè)定警告，并提示機組將油門桿推至全推力（TO/GA）卡槽，而不是提示機組將油門桿推至靈活最大連續(xù)推力（FLX/MCT）卡槽，這說明飛機存在機械故障，而非廠家所說的操作性故障。

通過MCDU輸入靈活起飛溫度68℃和Label碼026/1/010/01和026/1/010/11，進行試車模擬故障，讀取發(fā)動機ECU A和B通道的推力限制狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)在故障重現(xiàn)時飛機ECAM右上角始終正確顯示采用靈活起飛模式FLX和68℃的靈活起飛溫度，說明輸入的目標指令被準確采用。為了找出故障時給出推油門桿至全推力（TO/GA）卡槽提示信息的原因，通過AIDS調(diào)出Label碼，發(fā)現(xiàn)故障時ECU 1A通道給出的推力限制狀態(tài)是靈活最大連續(xù)推力（FLX/MCT）模式，而ECU 1B通道給出的推力限制狀態(tài)卻是全推力（TO/GA）模式。在觸發(fā)油門桿未設(shè)定警告時，油門桿處于靈活最大連續(xù)推力（FLX/MCT）卡槽位，不具備觸發(fā)推油門桿至靈活最大連續(xù)推力（FLX/MCT）卡槽提示信息的條件，但具備觸發(fā)將油門桿至全推力（TO/GA）卡槽提示信息的條件，因而導致了此次故障。

因此，該故障的排故關(guān)鍵在于找出ECU B通道給出與輸入指令不一致的全推力（TO/GA）模式的原因。通過故障回顧，發(fā)現(xiàn)飛機在2019年6月和2020年10月曾出現(xiàn)過相同的故障，且兩次故障更換的ECU內(nèi)部的NVM均記錄了主電門故障信息MASTER LEVER HW DIF ISOLATED FAULT。對主電門的1E釘與ECU J4插頭的7釘之間線路以及主電門3E釘與ECU J4插頭的1釘之間線路進行隔離（見圖4），發(fā)現(xiàn)主電門3E釘與ECU J4插頭的1釘之間線路的絕緣阻值不穩(wěn)定。進一步排查發(fā)現(xiàn)，插頭407VC1附近存在絕緣層剝離損傷。由此，懷疑該損傷使ECU B通道與主電門之間線路間歇性短接，致使主電門重置、B通道靈活起飛溫度數(shù)據(jù)丟失，從而導致ECU B通道輸出全推力（TO/GA）模式的推力限制狀態(tài)。

5 建議

在設(shè)定了目標推力進行起飛即選擇使用全推力（TO/GA）模式或靈活最大連續(xù)推力（FLX/MCT）模式起飛的情況下，出現(xiàn)發(fā)動機油門桿未設(shè)定警告時，會有相應(yīng)的提示信息提示將油門桿推至目標推力進行起飛，而不是像本文提到的故障案例，選擇的目標推力是靈活最大連續(xù)推力（FLX/MCT）模式但出現(xiàn)警告時提示信息卻是提示機組將油門桿推至全推力（TO/GA）卡槽位。不管提示信息是兩種中的哪一種，機組都可以將油門桿推至全推力（TO/GA）卡槽使用全推力起飛，在后續(xù)有合適停場機會時再進行相應(yīng)的排故。

日常排故中遇到油門桿未設(shè)定故障，一般通過譯碼數(shù)據(jù)初步判斷油門桿的角度和靈活溫度是否異常或信號是否丟失，再根據(jù)空客排故手冊檢查隔離油門桿控制組件，視需校裝反饋連桿。本文提到的發(fā)動機油門桿未設(shè)定故障雖最終找到故障根源為主電門與ECU之間的線路問題，但前期也進行了大量排故工作，包括部件對換和更換、導線測量隔離以及試車故障模擬等。今后在遇到類似故障時可以借助飛機電子集中監(jiān)控系統(tǒng)邏輯數(shù)據(jù)（ESLD）手冊，從故障的觸發(fā)邏輯和基本原理出發(fā)，調(diào)出相應(yīng)的Label碼協(xié)助故障隔離。

參考文獻

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