利用信息化技術優化737NG飛機輔助動力裝置在翼性能管理

■ 周珣 林育新/廈門航空有限公司飛機維修工程部

0 引言

隨著公司機隊規模的不斷擴大、使用時間不斷累積，737NG飛機的APU因滑油溫度過高導致自動停車的故障逐年增多。通過分析，發現絕大多數故障是由于滑油散熱器臟污降低了熱交換效率，特別在夏季，APU滑油溫度極易發生突變達到警戒值，造成APU保護性關車。

2010年之前，公司針對滑油散熱器的維護方案主要是參照波音公司的維護計劃（MPD)，即以APU使用時間為主，同時考慮季節性影響來進行散熱器的在翼清潔。盡管這種方法可在一定程度上減少故障的發生，但效果還是不甚理想，僅在2010年2～7月的半年內，機隊陸續發生了4起因滑油溫度高造成的APU自動停車及由此產生的航班延誤事件。

為此開展了對131-9B型APU滑油散熱器的故障分析及應對策略的研究，希望達到“既保證散熱器工作效率為最優，又不會因機隊規模過大耗費過多成本”的目的。首先進行的是全機隊強化定期離位清潔。從2010年10月～2011年5月進行了半年多的試驗，以強化固定時限（APU自新或修后使用時間3500h為門檻值)進行清洗，該方法對于維修方案的控制較為便捷，試驗期間只發生1起清洗后又超溫關車的案例。相比之前的維護方式，強化固定時限清洗有一定的效果，但還有諸如清洗效果不夠明顯、存在部分無效工作、固定工作量明顯增加等多個缺陷。這些缺陷的存在，明顯違背了精細化管理的思想，一定程度上制約了機隊性能狀況管控的提升。

1 建立由QAR數據監控APU滑油溫度的監控平臺

1.1 監控平臺的建立

由于使用固定時限進行清潔的總體效果并不如人意，項目組嘗試通過收集QAR數據建立專項性能監控平臺，捕捉異常的APU滑油溫度。借公司發動機管理系統建設之際，在發動機管理平臺上增加APU滑油溫度的監控模塊。

這項工作的思路是：前期收集整理公司機隊APU滑油散熱器在執行清潔工作后的性能數據，結合OEM、修理廠等方面的信息，逐漸形成一套切合公司實際的、可定性定量評價散熱器性能的監控工作參數。在平臺建設時將參數嵌入，從前臺界面處可自由提取QAR數據中存儲的經過后臺修正的APU滑油溫度。

由于APU的滑油溫度隨工況不斷變化，通過對APU運行特點的分析及大量QAR數據的查閱，發現在起動大發時APU既有電力負荷又有氣動負荷，此時負荷最大，滑油溫度最高，此時的滑油溫度最能反映散熱器的工作效率。因此決定，通過對起動大發時的APU滑油溫度進行監控，對APU滑油散熱器的工作性能進行評價，以便決定清洗散熱器的合適時機。同時，項目組初步擬定了APU滑油溫度清洗門檻值。這項工作也為后續監控平臺的建設提供了前期的數據支持。

1.2 平臺試運行

圖1 滑油溫度趨勢監控平臺案例

2011年下半年，公司發動機管理系統二期項目啟動，2012年2月APU滑油溫度管理平臺試運行，如圖1所示。

通過該平臺，可任意選擇目標飛機APU任意時間段內的滑油溫度趨勢圖，趨勢圖上每一個數據點為每一天所有航段中記錄的滑油溫度最大的那一航段數值。也可通過排序功能直接查詢在翼APU滑油溫度從高至低的排序列表。通過發動機健康管理平臺的APU滑油溫度監控模塊，初步設置了100℃、115℃、120℃三個門檻值，一旦APU滑油溫度進入100℃區間時便被納入關注范圍，進入115℃黃區則重點關注，進入120℃紅區則立刻下發工程指令執行離位清潔。

1)清洗工作量統計

結合機隊規模變化，比較歷年預防性清洗工作量的統計，如表1所示。

2)使用中遇到的問題

2012年3～8月，通過性能監控平臺的滑油溫度警告，項目組下發清洗工卡5份，共清洗散熱器38臺次。試驗效果顯示，監控平臺建立后，項目組可及時了解散熱器的實時工作性能。實際試用效果顯示，夏季各地區溫度差異較大，部分散熱器溫度存在突變可能，但通過工程指令下達清洗任務需要經過多重審批節點，還需要生產部門結合機隊實際運營狀況合理安排工作內容，有可能在指令出版前或因航班調配問題而在工卡執行前滑油散熱器溫度就出現突變而導致高溫停車。

在2012年4～8月，737NG機隊發生因高滑油溫度故障代碼而導致的自動停車事件共3起，見圖2。

其中兩起為突變關車，一起為低溫關車。對于最高溫度達115℃/128℃的兩起關車案例，可嘗試從數據趨勢圖前期的表現中擬合趨勢來進行預防。對于最高溫僅91℃就發生停車的案例（詳見圖3)，起動左發時APU滑油溫度從64℃上升到71℃，左發起動活門關閉后APU滑油溫度仍在上升，2分鐘后起動右發期間滑油溫度穩定在79℃。根據以往數據，無論外界氣溫如何，即使是新的APU，起動大發期間APU滑油溫度最低在80℃左右，個別76℃，但沒有低于76℃的，而且在起動大發期間APU滑油溫度很穩定，變化不超過1℃。因此，這臺APU自動停車事件的根源應該不是APU滑油散熱器臟污，可能是傳感器故障或其他原因導致。

從上述事件的整個過程的數據調用、采集分析效果來看，該監控系統平臺不僅起到了參數性能監控的目的，也能從側面輔助進行故障隔離。

表1 歷年預防性清洗工作量的統計及機隊規模變化的比較

圖2 建立監控平臺后的停車事件

圖3 低溫關車案例參數

圖4 歷年自動停車事件統計數據

圖5 抽查10架飛機APU連續8個月滑油溫度數據

2 監控平臺使用效果評價

通過監控平臺，實現了APU滑油溫度的自動譯碼、自動識別及自動提取的軟件判別方法，減少了原來由于QAR數據人工下載、人工譯碼、人工讀取而帶來的大量人力成本，也能快速、準確地標定APU散熱器的散熱性能指標。在此基礎上，還能自如地設置后臺滑油溫度預警、警告門檻值，在滑油溫度出現異常告警后的第二日便可及時獲得異常數據。工程管理人員基于這些數據，可根據機隊的總體狀況合理安排散熱器清潔工作。圖4所示為歷年自動停車事件統計，可以看出因滑油散熱器散熱效果不佳導致的APU自動停車事件逐年降低。

使用Airfase數據查詢功能抽樣調查10架次737NG APU在2015年1～8月的滑油溫度狀況，通過數據平臺捕捉結合清洗工作，基本上可將APU的真實滑油溫度控制在100℃左右，如圖5所示。

3 結束語

在開展737NG飛機的輔助動力裝置（APU)滑油散熱器維護方式優化項目之后，因滑油溫度高導致APU自動關車而造成的飛機延誤時間大大減少，從2011年之前約10%下降至目前接近0。該故障控制效果明顯，因此而節省的飛機延誤成本也相當可觀，按2015年120架飛機規模估算，每年可節省近400萬人民幣。

利用APU滑油溫度的季節性特征，輔之性能監控平臺及季節工卡的精細化管理，可以達到APU在翼性能管理的目標，該方法不但通過了理論層面的論證，更是在航空公司數年的運行上得到了驗證。這套方案既可做到機隊精細化的規模管理，也可為航空公司降低顯而易見的經濟損失并提升社會聲望。

[1]周珣，林育新. 737NG飛機輔助動力裝置在翼性能管理[Z]. 2015.

[2]陳斌. 廈航發動機性能監控平臺簡介[Z]. 2012-6.

[3]廖闊. 2011年737NG增收節支項目匯報[Z]. 2012-3.

[4]BOEING.MyBoeingFleet Fleet Reliability Solution[Z]. 2015-9.