淺析QAR數(shù)據(jù)分析對(duì)民航機(jī)務(wù)維修的作用和影響

王維 陳嘯

摘 要：民用飛機(jī)快速存取記錄器中記錄的飛行數(shù)據(jù)、系統(tǒng)參數(shù)已經(jīng)在運(yùn)行控制和飛行技術(shù)管理工作中成為了基本依據(jù)，同時(shí)也對(duì)機(jī)務(wù)維修工作產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，直接改變了機(jī)務(wù)維修的發(fā)起模式和執(zhí)行模式。該文以航空公司和國(guó)產(chǎn)民機(jī)試飛的實(shí)際案例為基礎(chǔ)分析了QAR數(shù)據(jù)對(duì)民航機(jī)務(wù)維修的作用和影響，介紹了機(jī)務(wù)維修相關(guān)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：快速存取記錄器 機(jī)務(wù)維修 維修計(jì)劃文件 視情維修

中圖分類號(hào)：V35 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）12（c）-0030-03

民用飛機(jī)的快速存取記錄器（Quick Access Recorder，QAR）記錄了飛行過程中各主要系統(tǒng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，用于監(jiān)控飛行機(jī)組行為和航空器系統(tǒng)工作狀態(tài)。通過對(duì)QAR數(shù)據(jù)進(jìn)行分析能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)組操作、機(jī)載系統(tǒng)工作狀況以及航空器性能等方面存在的問題，通過分析比對(duì)查找原因，準(zhǔn)確掌握飛機(jī)和機(jī)組的運(yùn)行動(dòng)態(tài)，使得航空公司能夠采取針對(duì)性的維修和飛行技術(shù)改進(jìn)措施，消除安全隱患，提高運(yùn)行效率，確保航空安全。

QAR數(shù)據(jù)分析在民航飛機(jī)日常維護(hù)中的作用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：其一為改變了維修工作的發(fā)起模式，由“計(jì)劃維修”和“故障后維修”逐步發(fā)展為“視情維修”和“故障預(yù)測(cè)維修”；其二為改變了維修排故工作的執(zhí)行模式，由QAR數(shù)據(jù)為故障定位和分析提供技術(shù)支持。

1 飛行安全監(jiān)控改變維修發(fā)起模式

傳統(tǒng)意義的民機(jī)的維修主要包括兩種工作：計(jì)劃性維修和非計(jì)劃性維修。計(jì)劃性維修指根據(jù)飛機(jī)維修計(jì)劃的規(guī)定，定期執(zhí)行的一系列維修任務(wù)。非計(jì)劃性維修指在飛機(jī)維修計(jì)劃之外，由于故障、外力破壞等原因?qū)е卤仨殘?zhí)行的維修任務(wù)。在傳統(tǒng)民機(jī)維修工作中，計(jì)劃性維修所占比重能夠達(dá)到80%之多。其原因出自民機(jī)的適航管理理念。為確保飛行安全，民機(jī)在設(shè)計(jì)階段即需要考慮運(yùn)行后的故障率和故障影響。以MSG-3分析為基礎(chǔ)，主制造商在民機(jī)交付運(yùn)行之前就要通過一系列完整的工作流程確定全機(jī)的維修任務(wù)、程序和間隔，并在MPD（維修計(jì)劃文件）中體現(xiàn)。相關(guān)工作流程如圖1所示。

民機(jī)交付航空公司后，航空公司會(huì)以主制造商提供的MPD文件和其他維修手冊(cè)為基礎(chǔ)編寫自己的維修計(jì)劃MP及相應(yīng)的工卡。傳統(tǒng)的計(jì)劃性維修體現(xiàn)了民機(jī)全壽命適航管理的理念，對(duì)確保民機(jī)的飛行安全起到了不可替代的作用，但不可避免的帶來了維修資源和成本的浪費(fèi)。隨著民機(jī)飛行安全監(jiān)控技術(shù)的成熟與應(yīng)用，維修發(fā)起模式正在從傳統(tǒng)的“計(jì)劃性維修”改變?yōu)椤耙暻榫S修”。QAR中記錄了大量的飛機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷后，維修人員能夠及時(shí)了解飛機(jī)系統(tǒng)的性能變化，探測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部的異常工作狀態(tài)，并按需采取必要的安全措施以防止系統(tǒng)出現(xiàn)故障。基于QAR數(shù)據(jù)分析的“視情維修”能夠節(jié)約維修成本，縮小維修范圍，增大維修間隔，減少維修工作量，提高設(shè)備和人力資源的利用效率，從而大大降低民機(jī)維修成本。

以某航空公司機(jī)隊(duì)空調(diào)散熱器清洗為例。該航空公司的737NG機(jī)隊(duì)目前有超100架飛機(jī)。為保持空調(diào)性能，需要定期清洗散熱器，清洗間隔為2A（每?jī)纱蜛檢清洗一次）。平均年度在翼吹洗任務(wù)260次，每次吹洗大約單側(cè)3個(gè)工時(shí)/一架飛機(jī)6個(gè)工時(shí)。通過引入“視情維修”理念后，對(duì)空調(diào)不同段部位部件進(jìn)行溫度參數(shù)的DFDAU數(shù)據(jù)采集，利用采集的溫度數(shù)據(jù)監(jiān)控不同段的部件性能，達(dá)到趨勢(shì)監(jiān)控的目的，至少減少了30%的重復(fù)工作，大大降低了公司運(yùn)行成本。

對(duì)非計(jì)劃性維修工作，QAR數(shù)據(jù)也能夠改變民機(jī)維修的發(fā)起模式。傳統(tǒng)的非計(jì)劃性維修主要是在飛機(jī)機(jī)載系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)開展。由于機(jī)載系統(tǒng)的可靠性與監(jiān)控技術(shù)的不斷提升，故障已經(jīng)具有一定的可預(yù)見性。機(jī)載系統(tǒng)故障一般都和QAR數(shù)據(jù)之間有一定的因果關(guān)系。只要能夠確定故障預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)模型，就能根據(jù)QAR數(shù)據(jù)對(duì)飛機(jī)何時(shí)會(huì)出現(xiàn)何種故障做出預(yù)測(cè)，提前開展維修工作，就能避免潛在故障的出現(xiàn)。目前民航工業(yè)中已經(jīng)開發(fā)出了一些故障預(yù)測(cè)模型。以上例航空公司為例，往年機(jī)隊(duì)因飛機(jī)空調(diào)故障導(dǎo)致的延誤每年均有20起左右，其中類似散熱器臟導(dǎo)致故障大概6起。引入“視情維修”理念后，通過監(jiān)控空調(diào)系統(tǒng)溫度，在觸發(fā)故障前及時(shí)清洗或更換散熱器，已基本杜絕了散熱器臟導(dǎo)致的空調(diào)故障。下圖2為該航兩架飛機(jī)更換散熱器前后空調(diào)系統(tǒng)某傳感器的溫度對(duì)比。圖中各點(diǎn)為每隔4 d觀測(cè)記錄的系統(tǒng)溫度。

2 飛行安全監(jiān)控為維修提供支持?jǐn)?shù)據(jù)

飛機(jī)系統(tǒng)的故障分析和診斷過程中往往無法重現(xiàn)故障現(xiàn)象，僅能憑借機(jī)載維修系統(tǒng)的信息和飛行員口述進(jìn)行排故分析。多數(shù)的現(xiàn)有機(jī)型上，機(jī)載維修系統(tǒng)記錄的參數(shù)數(shù)量、種類、定制化靈活性都不如QAR。而在飛行駕駛過程中，飛行員需要監(jiān)控、分析的信息量非常大，只能將精力集中在保證飛行安全的參數(shù)上，因此事后的口述也不能給機(jī)務(wù)維修提供足夠的支持。QAR對(duì)飛機(jī)飛行參數(shù)和系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的全程記錄就能彌補(bǔ)機(jī)載維修系統(tǒng)和飛行員口述的不足，為維修人員提供客觀全面的飛機(jī)運(yùn)行參數(shù)，以數(shù)據(jù)再現(xiàn)飛行過程中故障出現(xiàn)的狀況。結(jié)合機(jī)載維修系統(tǒng)的故障代碼等信息，基于系統(tǒng)原理進(jìn)行理論分析，即可定位故障源頭，做到對(duì)癥下藥。

國(guó)產(chǎn)某型號(hào)民機(jī)的飛行排故工作中多次體現(xiàn)了QAR數(shù)據(jù)的支持意義。如2015年7月17日，據(jù)飛行員口述：西安至南通飛行中，接近南通時(shí)開始下降，在10 800 ft平飛時(shí)，左側(cè)PFD氣壓標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)指示“STD”為黃色，而同時(shí)右側(cè)為藍(lán)色，后經(jīng)更改氣壓基準(zhǔn)為當(dāng)?shù)豎NH后，該現(xiàn)象消除。排故工作在QAR數(shù)據(jù)譯碼完成后展開。QAR數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)日11：48：58，飛機(jī)由下降開始改平，左側(cè)高度首次低于10 800 ft，且當(dāng)時(shí)左側(cè)氣壓基準(zhǔn)為29.92，即STD。而右側(cè)高度未低于10 800 ft，氣壓基準(zhǔn)同為STD。此時(shí)條件符合飛行機(jī)組操作手冊(cè)01.31.40的說明“在下降時(shí)，飛機(jī)當(dāng)前的氣壓高度接近轉(zhuǎn)換高度層還有500 ft時(shí)，并且氣壓基準(zhǔn)是STD，氣壓基準(zhǔn)顯示會(huì)變黃并閃爍提醒更改氣壓基準(zhǔn)設(shè)置。”即左側(cè)高度10 800 ft時(shí)，左側(cè)氣壓基準(zhǔn)仍為STD，因此左側(cè)PFD顯示黃色STD提醒機(jī)組更改當(dāng)?shù)豎NH。而右側(cè)恰好未低于限制值，因此顯示正常。該現(xiàn)象是由于左右ADC數(shù)據(jù)存在誤差，且標(biāo)準(zhǔn)值恰好在警告基準(zhǔn)上導(dǎo)致，為正常現(xiàn)象。機(jī)務(wù)通過QAR數(shù)據(jù)支持證明了飛行員所報(bào)故障為系統(tǒng)正常現(xiàn)象，無需新增維修任務(wù)。

又如2008年11月21日，B-2202飛機(jī)執(zhí)行航班時(shí)右發(fā)發(fā)生超溫故障。機(jī)務(wù)在落地后的排故中進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)試車，結(jié)果正常。根據(jù)AMM手冊(cè)中發(fā)動(dòng)機(jī)超限使用檢查部分，對(duì)EGT超溫后是否更換發(fā)動(dòng)機(jī)取決于超溫的數(shù)值和持續(xù)時(shí)間。機(jī)組報(bào)告中相關(guān)數(shù)據(jù)均為大約數(shù)值，不能準(zhǔn)確反映發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)。因此機(jī)務(wù)人員調(diào)出QAR數(shù)據(jù)，根據(jù)飛行時(shí)間、飛行高度、左右發(fā)N1、N2、EGT、燃油流量等參數(shù)值的變化曲線，完整分析了故障發(fā)生過程。飛機(jī)離地28 s后右發(fā)N1快速上升至102.5%，EGT最高值972℃，且在965 ℃和972 ℃的高值范圍內(nèi)維持了3 s。而后飛行員收回右發(fā)油門，EGT回歸正常。機(jī)務(wù)根據(jù)QAR數(shù)據(jù)認(rèn)為，EGT超溫時(shí)間已達(dá)到了換發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，最終決定更換發(fā)動(dòng)機(jī)。事后對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行拆解檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)高壓渦輪葉片已經(jīng)燒蝕變形無法修復(fù)。此次排故事件中的QAR數(shù)據(jù)作為主要依據(jù)，促使機(jī)務(wù)更換發(fā)動(dòng)機(jī)，避免了更嚴(yán)重的飛行事故。

3 結(jié)語(yǔ)

民機(jī)飛行安全監(jiān)控在民機(jī)排故工作中發(fā)揮著日益重要的作用。QAR數(shù)據(jù)的分析結(jié)果不僅能提高故障定位的準(zhǔn)確性，而且可以從根本上提高民機(jī)維修工作的效率，減少航材和人力資源的浪費(fèi)。隨著數(shù)據(jù)分析技術(shù)的不斷提高，對(duì)QAR數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、商載數(shù)據(jù)的綜合大數(shù)據(jù)分析將會(huì)對(duì)民機(jī)維修和排故工作帶來更大的影響，有望進(jìn)一步提高民機(jī)的安全水平，降低運(yùn)行維護(hù)成本。

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