基于ARJ21-700 飛機(jī)飛控不派遣故障的優(yōu)化建議

■ 李海皓 蘇鎖柱 張海英/北京飛機(jī)維修工程有限公司

0 引言

隨著國產(chǎn)ARJ21-700 飛機(jī)的運(yùn)營，在保障安全性的基礎(chǔ)上，航司越來越重視國產(chǎn)民機(jī)的可靠性和可維修性。自某航首架ARJ21-700 飛機(jī)引進(jìn)并投入運(yùn)營以來，飛控不派遣故障一直是機(jī)隊(duì)的典型/疑難故障。隨著ARJ21-700 飛機(jī)生產(chǎn)質(zhì)量的提高，航線維護(hù)經(jīng)驗(yàn)不斷增加，機(jī)隊(duì)飛控不派遣故障的數(shù)量呈下降趨勢(shì)。本文對(duì)某航ARJ21-700 機(jī)隊(duì)的飛控不派遣故障進(jìn)行了總結(jié)分析，有助于原始飛機(jī)制造商（OAM）對(duì)飛行控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，提高飛機(jī)簽派可靠性。

1 飛控系統(tǒng)工作原理

ARJ21-700 飛機(jī)的飛行控制系統(tǒng)分別用于飛機(jī)的俯仰、橫滾、偏航及配平控制，起飛和著陸時(shí)機(jī)翼的上升力和阻力控制，以及空中減速控制和飛機(jī)接地后的地面破升控制[1]。飛行控制系統(tǒng)由主飛行控制系統(tǒng)和襟/縫翼控制系統(tǒng)組成，其中主飛行控制系統(tǒng)是電傳控制系統(tǒng)，飛行員通過駕駛艙操縱裝置向作動(dòng)器電子控制裝置發(fā)出控制信號(hào)，作動(dòng)器電子控制裝置將該信號(hào)與來自飛行控制盒的增益信號(hào)和增強(qiáng)指令進(jìn)行綜合后，發(fā)送信號(hào)到作動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)舵面偏轉(zhuǎn)。ARJ21-700 飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)的每個(gè)飛行控制盒（FCC）根據(jù)空速、襟/縫翼位置信息計(jì)算得到升降舵、副翼、方向舵等舵面的增益，這些增益對(duì)飛行員的輸入指令進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)所需的飛行控制，同時(shí)飛行控制盒內(nèi)部集成了擾流板作動(dòng)器電子控制裝置，用來控制地面擾流板和多功能擾流板。

ARJ21-700 飛機(jī)飛控控制系統(tǒng)的部件包括飛行控制盒、主作動(dòng)器電子控制裝置（P-ACE）、動(dòng)力控制裝置（PCU）、水平安定面作動(dòng)器電子控制裝置（HSACE）和水平安定面配平作動(dòng)器（HSTA）、襟/縫翼電子控制裝置（FSECU），如圖1 所示。

圖1 ARJ21-700飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)組成

2 故障統(tǒng)計(jì)與分析

2.1 機(jī)隊(duì)故障情況

自首架ARJ21-700 飛機(jī)引進(jìn)至今，某航現(xiàn)有ARJ21 飛機(jī)7 架，平均機(jī)齡不足一年，機(jī)隊(duì)共發(fā)生飛控不派遣故障51 起，其中，機(jī)組報(bào)告21 起，地面報(bào)告30 起。在排除飛控不派遣故障過程中，ARJ21 機(jī)隊(duì)共更換飛行控制系統(tǒng)組件14 個(gè)（包含飛行控制模塊FCM、主作動(dòng)器電子控制裝置P-ACE 和動(dòng)力控制裝置PCU 等），修理導(dǎo)線2 起（CAN總線和FCM 尾線夾插釘），其余35 起故障依據(jù)故障隔離手冊(cè)執(zhí)行非易失存儲(chǔ)器（NVM）清除程序后，測(cè)試系統(tǒng)工作正常，約占所有故障的70%左右。具體故障情況如圖2 所示。

圖2 某航ARJ21機(jī)隊(duì)飛控不派遣故障情況

2.2 故障原因分析

根據(jù)飛機(jī)維修程序，判斷飛控不派遣故障的依據(jù)是機(jī)上中央維護(hù)系統(tǒng)（CMS）顯示的維護(hù)信息和飛控系統(tǒng)參數(shù)監(jiān)控頁面的參數(shù)是否異常。結(jié)合ARJ21 飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，某航ARJ21 機(jī)隊(duì)飛控不派遣故障的原因有以下三個(gè)方面。

1）外部接口系統(tǒng)故障。該故障將間接觸發(fā)飛行控制系統(tǒng)飛控不派遣故障。維修人員必須執(zhí)行飛控系統(tǒng)NVM清除程序才能消除飛控不派遣故障信息。根據(jù)某航ARJ21 機(jī)隊(duì)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，該類故障占比約70%。

2）系統(tǒng)硬件可靠性低，如P-ACE組件。截至目前，某航ARJ21 機(jī)隊(duì)針對(duì)飛控不派遣故障共拆換5 個(gè)P-ACE 組件，收到的4 份修理報(bào)告均顯示P-ACE內(nèi)部板卡存在故障，平均工作時(shí)間不足500FH，如表1 所示。

表1 某航ARJ21機(jī)隊(duì)飛控故障拆換件情況

3）導(dǎo)線故障，如CAN 總線。某航的首架飛機(jī)自引進(jìn)以來，空中/地面重復(fù)出現(xiàn)飛控不派遣故障，通過對(duì)損傷的CAN 總線進(jìn)行修理才徹底排除此故障。

3 優(yōu)化建議

根據(jù)某航ARJ21 機(jī)隊(duì)運(yùn)營情況，針對(duì)ARJ21 飛機(jī)的飛行控制系統(tǒng)提出以下優(yōu)化建議措施。

1）優(yōu)化系統(tǒng)邏輯。一是優(yōu)化飛控系統(tǒng)與外部接口系統(tǒng)之間故障的觸發(fā)邏輯，避免因外部輸入信號(hào)瞬時(shí)異常導(dǎo)致飛控不派遣故障常駐，影響飛機(jī)派遣；二是對(duì)飛控系統(tǒng)內(nèi)部故障監(jiān)控邏輯進(jìn)行優(yōu)化，避免因單個(gè)組件故障或線路故障導(dǎo)致飛控系統(tǒng)全部硬件報(bào)故，造成故障源定位困難。

2）提高硬件可靠性。某航機(jī)隊(duì)主作動(dòng)器電子控制裝置的可靠性遠(yuǎn)低于其設(shè)計(jì)可靠性，建議對(duì)故障件進(jìn)行重點(diǎn)分析，找到造成典型硬件頻繁故障的根本原因，提高其可靠性。

3）優(yōu)化線路設(shè)計(jì)。某航報(bào)告導(dǎo)線故障，根源是導(dǎo)線設(shè)計(jì)原因。在飛機(jī)現(xiàn)有的線路設(shè)計(jì)中，飛控系統(tǒng)CAN 總線的線號(hào)發(fā)生了兩次改變，造成該導(dǎo)線進(jìn)行了8 次焊接施工，增加了系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)。建議重新設(shè)計(jì)CAN 總線，減少導(dǎo)線的焊接或拼接施工，降低系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)。

4）提高生產(chǎn)質(zhì)量。某航單機(jī)頻繁發(fā)生重復(fù)性飛控不派遣故障源于生產(chǎn)制造過程中施工質(zhì)量的不合格，如導(dǎo)線剝離時(shí)線芯損傷或?qū)Ь€焊接時(shí)脫焊。建議加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)施工培訓(xùn)，提高施工質(zhì)量，增加重檢要求，加強(qiáng)質(zhì)量把控。

4 結(jié)束語

以某航司ARJ21 機(jī)隊(duì)運(yùn)營數(shù)據(jù)為例，介紹了飛控不派遣故障頻發(fā)的主要原因，并提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)質(zhì)量等方面的優(yōu)化建議，旨在幫助提高飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)的可靠性，提高飛機(jī)簽派率。