一起737NG機翼熱防冰系統失效故障分析

李波

摘 要：該文針對一起737NG飛機機翼熱防冰系統失效故障，對機翼熱防冰系統的控制部件及系統原理進行了簡介，結合防冰控制電門S3接通后，跳開關A6跳開的故障現象，從跳開關（A6）原理入手，確定機翼熱防冰控制系統至28 V DC控制電源的回路中出現了短路，對可能的故障原因進行分析，排除了因機翼熱防冰電磁閥線圈短路引起的機翼熱防冰系統失效故障，可為今后排除類似故障提供一定的參考。

關鍵詞：機翼熱防冰（WTAI） 故障 A6 電磁閥

中圖分類號：V26 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）05（b）-0004-04

飛機機翼結冰會改變機翼的氣動外形，降低升力系數，導致臨界攻角變小，破壞飛機的操縱性和穩定性。737NG飛機機翼防冰系統采用了熱空氣防冰。其利用來自飛機發動機壓氣機經過高、低壓活門及預冷氣控制系統進行壓力和溫度調節后的熱空氣，對機翼內側3塊前緣縫翼進行加熱防止結冰，從而保證飛機機翼始終處于光滑的氣動外形，達到保證飛行安全的目的。飛機在地面和空中都會使用機翼熱防冰系統。

1 故障背景

2015年某公司B-XXXX機在某機場過站，機組反映機翼熱防冰系統失效。當地維護人員檢查發現位于正駕駛背后P18-3面板上的A6“ANTI-ICE&RAIN ENGINE 1，ENGINE&WING CONTROL”跳開關彈出。復位后接通機翼熱防冰控制電門S3，A6跳開，故障再現，于是初步判斷為機翼熱防冰系統的相關故障。隨后，故障隔離“更換了系統防冰控制面板P5-11，測試故障依舊；將系統防冰關斷活門和過熱電門的電插頭失效進行故障隔離，故障重現。”判定機翼熱防冰控制系統失效，航班取消，基地派人至該航站排故。

2 系統介紹

737NG飛機機翼熱防冰系統主要控制部件包括如下幾方面。

（1）防冰控制面板P5-11，位于P5頭頂板，包括機翼熱防冰控制電門S3及邏輯控制電路與防冰關斷活門指示燈。

（2）防冰關斷活門，左右發動機外側的機翼前緣各一個，控制來自發動機氣源系統的熱防冰氣流進入機翼防冰管道。

（3）過熱電門（兩個），安裝于防冰關斷活門下游供氣管道上，僅防冰系統在地面工作時監測防冰管道溫度，當溫度達到125℃時關閉防冰關斷活門（注：任意一電門閉合接地，兩側機翼防冰活門都會同時關閉）。

（4）防冰電門（兩個），位于中控臺下自動油門電門組件上，提供飛機起飛推力保護。

（5）電磁閥（兩個），位于左右發動機核心機12點鐘位置，機翼熱防冰系統在地面工作時，將預冷器控制活門作動到全開位，降低發動機引氣溫度，防止機翼前緣過熱損壞。

機翼熱防冰系統采用了28 V直流電來進行控制和指示，115 V交流電來作機翼熱防冰關斷活門。飛機在地面和空中都會使用機翼熱防冰系統，但在起飛期間，系統會自動關閉以保持發動機推力。

當飛機在地面，飛行員將防冰控制面板P5-11上的機翼熱防冰控制電門S3接通（ON位）后，在左右機翼地面熱防冰過熱電門沒有探測到過熱情況發生及左右兩臺發動機推力手柄角度小于60°時，K1繼電器通電閉合，115 V交流電控制左右機翼熱防冰關斷活門打開，來自引氣管道的熱空氣通過機翼熱防冰關斷活門對機翼前緣進行加熱防冰。此時，由于飛機在地面，流過機翼上的冷卻氣流很少，為了防止機翼前緣過熱損壞，在S3接通后，機翼熱防冰電磁閥通電打開，從而釋放預冷氣控制活門作動筒里的控制壓力，使預冷氣控制活門移向全開位，為發動機引氣提供最大的冷卻空氣。在起飛時，當任一發動機推力手柄前推到角度大于60°時，自動油門電門組件上的機翼熱防冰電門閉合給防冰控制面板P5-11內的邏輯電路提供一個接地信號，K1繼電器斷開，機翼熱防冰關斷活門關閉，從而降低發動機引氣負載并保證推力。同時，由于電門S3是一個由K1繼電器閉合時的線圈電阻保持其電流在低于跳開閥值時工作電門，起飛時起飛邏輯電路接通并提供一個低阻抗接地回路，從而控制電門S3發生過流并自動跳到OFF位，機翼熱防冰系統斷開。起飛后，為使機翼熱防冰系統再次工作，則飛行員需重新將控制面板P5-11上的防冰控制電門S3置于ON位（見圖1）。

3 故障分析與排除

3.1 故障分析

考慮到故障現象是防冰控制電門S3接通后A6跳開，導致用于機翼熱防冰系統的28 V DC控制電源斷開，所以機翼熱防冰系統失效。跳開關A6作為斷路器保護裝置，正常工作位置如圖2（a）。被保護電路的電流全部通過開關裝置的觸點和熱原件，在正常電流值時，熱原件中產生的熱很快地輻射掉，因而溫度在最初升高之后便保持恒定。如果發生短路，電流超過正常值，元件的溫度開始升高，由于組成熱元件的金屬有不同的膨脹系數，就會發生如圖2（b）所示的變形，變形達到一定程度后就會釋放閂鎖機構，并在控制彈簧的作用下使觸點斷開，從而使負載與電源隔離，此時按鈕彈出，即A6跳開。

由此可知，A6跳開則說明機翼熱防冰控制系統至28 V DC電源的回路中出現了短路。那么，此時要做的工作就是找出系統中經A6與28 V DC電源連接的部件及線路。而機翼熱防冰系統在空中和地面的工作邏輯不同，機組反映故障時并沒有說明故障是發生在空中還是地面。當飛機在空中，P5-11防冰控制面板的邏輯電路只會提供一個飛機在空中的邏輯，在防冰控制電門S3接通后用于吸合K1繼電器，打開防冰關斷活門，機翼開始加熱防冰。機翼熱防冰系統地運行只有防冰控制面板和防冰關斷活門參入工作。假設故障發生在空中，由于機翼熱防冰關斷活門是由K1繼電器控制115 V交流電來作動，只與A1相關，所以可直接排除，那么只可能是P5-11防冰控制面板故障。但在最初排故時，當地維護人員就對P5-11控制面板進行了串件，排除了面板故障的可能。所以，可以推斷故障應該是發生在地面。結合系統圖分析，當飛機在地面防冰控制電門S3接通后，控制面板P5-11內的繼電器A2K2和A2K1得電吸合，機翼熱防冰電磁閥經A6直接獲得28 V DC；機翼熱防冰過熱電門與防冰電門則通過S3經A6與28 V DC電源連接；雖然以上部件及線路都關聯到A6，但由于S3是一個過流跳開電門，過熱電門、防冰電門的連接都要經過S3，假設電門或相關線路故障，則只可能造成S3過流跳開。那么造成A6跳開的原因則只可能是機翼熱防冰電磁閥或P5-11控制面板至防冰電磁閥的線路短路。

3.2 故障排除

由于機翼熱防冰電磁閥（M1236與M1237）安裝于兩臺發動機核心機部位，為了快速的鎖定故障源提高效率，筆者從駕駛艙控制面板P5-11上脫開了至兩臺發動機機翼熱防冰電磁閥（M1236與M1237）的插頭D648，結合圖3用萬用表分別對26和29兩點的對地電阻進行了測量。測量結果：26對地電阻0～2 Ω，29對地電阻60 Ω。于是，可以判斷故障就出在控制面板至左發機翼熱防冰電磁閥（M1236）的這條回路上。那么，進一步工作就是如何隔離是電磁閥（M1236）故障還是線路故障了。打開左發反推直接對電磁閥（M1236）線圈的電阻值進行測量，結果電磁閥線圈阻值不足2歐姆，可以判定左發電磁閥（M1236）故障。脫開電磁閥（M1236）插頭并復位A6跳開關進行故障隔離后系統測試，系統正常接通，排除了防冰控制面板至電磁閥的線路故障，至此A6跳開的故障源得到確認。更換左發機翼熱防冰電磁閥（M1236）并進行系統測試，機翼熱防冰系統失效故障排除。

4 結語

該故障從反映至排除整個過程耗費了較多的資源和人力，了解A6工作原理，依據系統原理對故障進行分析是排故的關鍵。機翼熱防冰控制系統中導致A6跳開的可能原因有防冰控制面板P5-11、機翼熱防冰電磁閥或控制面板至電磁閥之間的線路故障。其中機翼熱防冰電磁閥由于處于發動機的核心機高溫與高震動區域，故障頻率較高，排故時可優先考慮；另外，特別是針對老齡飛機，電磁閥電插頭連接處導線容易磨損，該公司已出現過3起因導線磨損短路導致的A6跳開防冰系統失效故障。該文可為今后排除類似故障提供一定的參考。

參考文獻

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[2] 朱新宇，彭衛東，何建.民航飛機電氣系統[M].西南交通大學出版社，2010.

[3] Boeing.737-600/700/800/90，System Schematic Manual[Z].2015.