某型民用飛機試飛過程中系統故障特點簡析

王強強+溫麗華+袁海環

摘 要：該文通過對國內某型民用飛機試飛過程中所有故障記錄進行統計、分析，獲取其故障發生次數排在前十位的ATA章節（系統類），找出這些ATA章節在試飛過程中出現的多發故障，并與國內其他類型支線飛機在運行過程中的故障發生情況相比較，總結出該機型的系統故障特點，以供其后續用戶運行該飛機和國內民機制造商相似機型的設計、試飛參考。

關鍵詞：民用飛機 試飛 試飛故障 系統故障

中圖分類號：V26 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（a）-0001-03

試飛是飛機整個研制過程中非常重要的一個環節，是制造商與局方對飛機在真實環境下性能及系統功能的驗證，也是飛機設計優化的重要輸入。民用飛機的飛行試驗，是用適航規章驗證民用航空器是否具有最高安全標準、是否具有投入商業運營的資格。國內某型民用飛機是我國第一架完全具有自主知識產權的民用支線客機，并且首次按照CCAR25部進行了適航審定試飛。在試飛取證過程中，先后有4架機投入試飛，累計安全試飛2 942架次，5 258飛行小時。

該文僅對該型民用飛機試飛故障[1]進行統計、分析，獲取其故障發生次數排在前10位的ATA章節（系統類），并找出這些ATA章節在試飛過程中出現的多發故障，通過與國內其它支線飛機相比較，總結出其系統故障特點。

1 試飛故障分布規律

1.1 各ATA章節故障統計

為了提高試飛效率，針對試飛準備工作量大、試飛科目繁多，測試數據量大的特點，該機型先后有4架飛機參與試飛，分工負責各項試飛驗證工作。由于所負責試飛科目的不同，4架試驗機進行的電子、機械改裝也有所區別，這些改裝對試驗機在試飛過程中的故障表現也會產生一定影響。

根據4架試飛飛機所有故障記錄，統計出每架機各ATA章節所發生故障占該架機總故障數的百分比，具體分布如圖1～4所示。

根據4架機截止取證完成所有故障記錄，計算出4架機各ATA章節所發生試飛故障總數和4架機的總試飛故障數，統計出該機型各ATA章節所發生試飛故障占總試飛故障數的百分比，具體分布如圖5所示。

從圖5來看，該機型在試飛過程中所發生故障次數由多到少的ATA章節順序為：51-57，27，32，71-80，34，31，24，21，23，22，49，26，33，30，其他，36，28，25，29，45，35，38。

除去結構類故障，該機型在試飛過程中高發故障排在前10位的ATA系統章節為：ATA27飛控，ATA32起落架，ATA71-80發動機，34導航，ATA31指示記錄，ATA24電源，ATA21空調，ATA23通訊，ATA22自動飛行，ATA49APU。

1.2 多發故障統計

根據前面的分析結果，對試飛過程中發生的系統類故障排在前10位的ATA章節進行多發性故障統計，結果見表1。

表1所示多發故障中，FLT CTRL NO DISPATCH、發動機短派遣、EICAS/EFIS顯示器黑屏、無線電高度表失效、AP無法接通和BRAKE ONE SYSTEM FAIL這幾種故障均由電子設備直接或間接導致，而IDG滑油濾壓差指示器彈出、PACK FAULT、APU排氣口消音器隔熱罩裂紋也都是復雜機械系統相關故障，說明多發故障主要發生在復雜電子系統和復雜機電系統內。以飛控不派遣“FLT CTRL NO DISPATCH”為例，該故障在試飛期間發生次數多達幾十次，其原因有硬件因素、軟件因素、人為操作因素等，其中由軟件原因較為隱蔽，且處理起來較為復雜。根據試飛過程中的排故經驗，對于該機型而言，軟件問題和電子系統的故障尤為難以處理，這與該機型首家客戶所反饋故障問題基本吻合。

1.3 與國內其他支線客機故障分布相比較

針對國內支線航線上運行的飛機CRJ200/700、B737CL、B737NG、A320，已有研究[2]表明這些機型在系統故障分布規律方面存在共性，高發故障排在前十位的ATA系統章節為：ATA34、ATA32、ATA71-80、ATA21、ATA27、ATA29、ATA24、ATA33、ATA36、ATA30。其中，復雜電子系統需要高度關注的是ATA34導航，需要一般關注的是ATA23通訊；復雜機電系統中需要高度關注的是ATA32起落架，ATA71-80動力裝置，ATA21空調，ATA27飛控。

與上述研究結果相比較，該機型與其它支線客機在系統故障方面，排序前十位的ATA系統章節基本相同。在高發故障排在前十的ATA系統章節中，需要注意的是ATA31指示記錄、ATA23通訊，ATA22自動飛行等電子系統，這也說明國內民機設計在復雜電子系統方面需要更加注意。

傳統飛機上的各個機電系統都是獨立發展的，雖然在設計時部分系統之間具有接口關系，但是沒有把各機電系統作為一個有機整體發展，機電系統各自設計的方法會使各機電系統質量過大、保障費用高、維修性差[3]。與傳統飛機相比較，該機型采用了系統機電綜合系統，把飛機上執行飛行保障功能的液壓系統、環控系統、飛行控制系統、機輪剎車系統、電源電氣系統、發動機、輔助動力系統等機電系統，通過采用數據總線和微處理機技術進行綜合，由公共管理計算機對全機機電子系統統一管理，科學組合和動態調度，使每個子系統除了完成各自單獨的功能外，還可以完成資源的協調分配和故障后系統重構等任務，從而使機電系統在布局、質量、能量利用、控制和信息共享上實現最優化，同時也使其電子和機電系統更加復雜化。復雜電子系統故障的主要特點是不可預測性，沒有很明顯的規律，無法采取非常有效的預防措施。由于現代飛機上電子系統的功能越來越復雜，故障模式也是多樣性的，因此故障數量以及發生故障后對飛機運行的影響也越來越嚴重，是維護工作的重點，需要不斷積累經驗，進行設計優化，在今后的飛機設計工作中加以重點關注。

復雜機電系統的工作條件惡劣，經常在高溫、高壓下工作，系統發生故障后會對飛機的飛行安全帶來較大危害，排故和維護工作量也很大。但復雜機電系統的故障一般具有一定的規律，經過分析一般都能夠找到根本原因，能夠有針對性地采取措施，可以避免或減少某些故障的發生。

2 結語

作為我國第一架完全具有自主知識產權的民用支線客機，其在整個試飛過程中高發故障排在前十的ATA章節（系統類）與其它支線客機的情況基本相似。多發故障主要體現在復雜電子系統和復雜機械系統內。相比較而言，復雜電子系統發生故障數量相對更多一些，而且故障排查相對比較復雜，該機型后續客戶和相似機型設計、試飛可給予更多關注。

參考文獻

[1] 陳顯調.民機試飛過程系統故障的排故要求和方法[J].民用飛機設計與研究，2015（119）：88-96.

[2] 陳興華，胡靜，張潤生.我國航空市場支線飛機運營故障統計分析[J].民用飛機設計與研究，2011（3）：55-64.

[3] 王曉梅.民用飛機系統機電綜合的發展[J].科技創新導報，2011（32）：93.endprint