某型支線客機(jī)剎車切斷閥響應(yīng)延遲排故分析

摘要：對某型民用客機(jī)由于剎車切斷閥打開響應(yīng)延遲造成飛機(jī)剎車系統(tǒng)出現(xiàn)自動(dòng)剎車解除并觸發(fā)單套剎車失效告警的故障現(xiàn)象進(jìn)行了分析，闡述了該型飛機(jī)剎車系統(tǒng)以及部件的故障原理，給出了故障定位和排故方法，供航線維護(hù)人員參考。

關(guān)鍵詞：剎車系統(tǒng)；剎車切斷閥；排故分析；支線客機(jī)

Troubleshooting Analysis on Brake Shut-Off-Valve Delayed Open fora Certain Regional JetKeywords： Brake System； Brake Shut-Off-Valve； Troubleshooting Analysis； Regional Jet

民航客機(jī)發(fā)生故障時(shí)，維護(hù)人員一般依據(jù)中央維護(hù)計(jì)算機(jī)記錄的故障信息，例如CAS警告信息、CMS維護(hù)信息等，以及設(shè)備、控制面板上的故障指示燈，參照故障隔離手冊（FIM/TSM）查詢對應(yīng)的條目從而找到排故程序。然而對于有些偶發(fā)或不常見的故障現(xiàn)象，故障隔離手冊中不一定包括，這時(shí)候就要根據(jù)故障現(xiàn)象，結(jié)合系統(tǒng)原理和試驗(yàn)進(jìn)行分析，針對性地制定排故方案，并根據(jù)排故方案的典型性加入到維護(hù)手冊中。

本文就某型支線客機(jī)的一起剎車切斷閥響應(yīng)延遲導(dǎo)致的剎車系統(tǒng)報(bào)故進(jìn)行排故分析，以供參考。

1 故障現(xiàn)象

某日，一架國產(chǎn)支線客機(jī)執(zhí)行航班任務(wù)，飛行員反映在進(jìn)近放起落架時(shí)，自動(dòng)剎車選擇開關(guān)從LO位置彈回OFF位，重新預(yù)位后自動(dòng)剎車正常。同月另一日，維修人員對該機(jī)進(jìn)行“RTO檔位功能檢查”時(shí)，發(fā)現(xiàn)迅速猛踩剎車（1s內(nèi)行程從0%到95%以上），自動(dòng)剎車開關(guān)會(huì)彈至“OFF”位，EICAS出現(xiàn)“AUTOBRAKE DISARM”和“BRAKE ONE SYSTEM FAIL”告警信息，持續(xù)3～4秒后消失。

2 原理分析

根據(jù)故障現(xiàn)象描述，該故障現(xiàn)象與剎車系統(tǒng)有直接的關(guān)系。因此對該型飛機(jī)剎車系統(tǒng)以及其部件進(jìn)行重點(diǎn)分析。

2.1 剎車系統(tǒng)架構(gòu)

該機(jī)型剎車系統(tǒng)主要由正常剎車系統(tǒng)、停留/應(yīng)急剎車系統(tǒng)、剎車溫度監(jiān)控系統(tǒng)（BTMS）以及機(jī)輪、剎車裝置和輪胎組成，主要工作部件有1個(gè)剎車控制組件（BCU）、2個(gè)剎車控制閥、2個(gè)剎車切斷閥、1個(gè)雙停留/應(yīng)急剎車控制閥、2個(gè)剎車蓄壓器、4個(gè)轉(zhuǎn)換閥、4個(gè)液壓保險(xiǎn)、4個(gè)壓力傳感器、4個(gè)溫度傳感器、4個(gè)輪速傳感器組成。

2.2 剎車系統(tǒng)內(nèi)部接口及故障原理分析

根據(jù)該機(jī)型的剎車系統(tǒng)架構(gòu)，該型飛機(jī)為典型的電傳操縱飛機(jī)，正常剎車系統(tǒng)由剎車控制組件（BCU）控制，剎車系統(tǒng)分為內(nèi)輪剎車和外輪剎車兩套剎車系統(tǒng)。BCU包括2個(gè)結(jié)構(gòu)相同的控制板：BCU1內(nèi)輪板和BCU2外輪板，內(nèi)輪板控制左內(nèi)輪和右內(nèi)輪的剎車，外輪板控制左外輪和右外輪的剎車。這兩個(gè)控制板之間可以互相通訊，并通過ARINC429總線與飛機(jī)其他系統(tǒng)通訊，剎車控制組件具有系統(tǒng)自檢測功能。

正常剎車系統(tǒng)工作邏輯如下：駕駛員操縱剎車腳蹬（在正/副駕駛的腳蹬下，均安裝有剎車腳蹬位移傳感器），安裝在剎車腳蹬下的腳蹬位移傳感器輸出與腳蹬位移成正比的電信號給剎車控制組件（BCU），然后BCU打開剎車切斷閥（SOV），并控制剎車控制閥（DBCM）輸出剎車壓力給剎車裝置，同時(shí)機(jī)輪速度傳感器也將機(jī)輪的轉(zhuǎn)速信號發(fā)給BCU，BCU通過防滑算法，控制輸出到剎車控制閥的電流信號大小，從而調(diào)節(jié)剎車壓力。

BCU具有BIT功能，能夠?qū)x車系統(tǒng)的工作進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將故障信息通過ARINC429總線發(fā)送至EICAS和CMS。BIT功能具有三種工作模式：開機(jī)檢測（ST）、連續(xù)檢測（CT）和飛行中檢測（IFT）。開機(jī)檢測發(fā)生在BCU上電初始化階段，用來檢查BCU板卡功能。連續(xù)檢測發(fā)生在剎車使用過程中（不管在空中還是在地面），是用來檢測剎車過程中的剎車系統(tǒng)LRU的功能是否正常。

飛行中檢測（IFT）發(fā)生在空中放下起落架時(shí)，BCU發(fā)出指令打開剎車切斷閥（SOV），施加1500psi的壓力然后移除，在此過程中檢測剎車系統(tǒng)功能是否正常。剎車腳蹬信號、剎車閥電流、剎車壓力信號等參與系統(tǒng)自檢測過程。

剎車切斷閥（SOV）是一個(gè)電控三位閥，在收到電信號后（腳蹬操作）將液壓壓力通向剎車控制閥（開啟過程），在電信號移除后，將閥通向系統(tǒng)回油（關(guān)閉過程），形成關(guān)斷剎車功能。SOV有瞬態(tài)響應(yīng)要求，開啟過程時(shí)間要求小于60ms，關(guān)閉過程時(shí)間要求小于100ms，見圖1。

3 排故過程

3.1 故障定位及確認(rèn)

首先查看了該機(jī)型的故障隔離手冊（FIM），未發(fā)現(xiàn)有類似現(xiàn)象的排故程序。查詢歷史故障記錄，運(yùn)營中未有報(bào)告過類似的故障。根據(jù)故障現(xiàn)象描述和上述分析，排查告警信息，發(fā)現(xiàn)自動(dòng)剎車解除“AUTOBRAKE DISARM”是由系統(tǒng)監(jiān)測到剎車系統(tǒng)異常引起的，當(dāng)時(shí)只有單套剎車失效告警“BRAKE ONE SYSTEM FAIL”能夠使自動(dòng)剎車解除，沒有其它剎車相關(guān)的告警出現(xiàn)，因此該問題的根本原因定位到單套剎車失效。單套剎車失效告警的觸發(fā)邏輯如下：

即有如下失效情況發(fā)生就會(huì)觸發(fā)單套剎車失效告警：

1）內(nèi)側(cè)或者外側(cè)中僅有一套剎車系統(tǒng)故障；

2）內(nèi)側(cè)或者外側(cè)中僅有一個(gè)BCU 發(fā)出的429總線信號喪失；

3）正駕駛與副駕駛中的僅有一套腳蹬信號發(fā)生故障。

通過信號檢測發(fā)現(xiàn)，429總線信號和腳蹬信號均是正常的，即2）和3）故障可以排除，觸發(fā)單套剎車失效的原因?yàn)?）中所述內(nèi)側(cè)或者外側(cè)中的一個(gè)BCU 檢測到剎車系統(tǒng)元件故障或系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)異常。

針對剎車系統(tǒng)元件故障或系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)異常情況，事件觸發(fā)的原因可能有：BCU故障、剎車控制閥（DBCM）故障、剎車切斷閥（SOV）故障和接口故障均可以造成單套剎車失效。

首先將外側(cè)剎車控制閥（DBCM）對串，故障現(xiàn)象未轉(zhuǎn)移；之后更換BCU，故障現(xiàn)象依舊。在更換內(nèi)側(cè)剎車切斷閥（SOV）之后，故障排除。根據(jù)上述元件更換和線路排查過程，可初步排除以下情況：BCU故障、DBCM故障和接口故障。如果存在接口故障，更換內(nèi)輪剎車切斷閥后故障現(xiàn)象會(huì)依舊存在，因此可以排除接口故障導(dǎo)致的單套剎車失效告警。在更換SOV后故障消失，因此可以將故障定位到SOV本身。

3.2 故障排除及后續(xù)調(diào)查

將退返的SOV故障件在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行瞬態(tài)響應(yīng)測試，測試結(jié)果顯示：故障閥開啟時(shí)間要求小于60ms，實(shí)測530ms，不滿足設(shè)計(jì)要求；關(guān)閉時(shí)間要求小于100ms，實(shí)測42ms，滿足設(shè)計(jì)要求。SOV閥體拆解結(jié)果顯示：閥芯的行程減小，磁鐵芯存在肉眼可見的形變，并且在磁鐵芯尾部與密封球銜接的部分有凹痕。

當(dāng)剎車系統(tǒng)在空中放下起落架后進(jìn)行飛行中（IFT）自檢時(shí)，快速施加剎車操作，在BCU發(fā)出剎車指令信號后，由于SOV的開啟時(shí)間延長，初始階段剎車壓力不能迅速建立，造成壓力信號與指令信號不匹配，即無法滿足剎車系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，這時(shí)就會(huì)觸發(fā)單套剎車失效告警；隨著SOV 完全打開，剎車壓力能夠根據(jù)指令信號迅速建立，滿足系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，此時(shí)單套剎車失效告警會(huì)消失，符合故障現(xiàn)象。

后續(xù)，針對SOV問題進(jìn)行了調(diào)查，調(diào)查顯示故障SOV 閥芯硬度為22HRC，低于59HRC的要求，原因在于對閥芯的熱處理（HT）不足，導(dǎo)致SOV 工作一段時(shí)間后閥芯變形并出現(xiàn)卡滯，開啟時(shí)間延長，在進(jìn)行快速剎車操作時(shí)，不滿足剎車系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，出現(xiàn)剎車壓力信號與指令信號不匹配，BCU檢測到這一故障后，觸發(fā)了單套剎車失效告警。雖然SOV開啟時(shí)間延長，但是其并沒有完全卡滯，一段時(shí)間后還是能夠打開的，SOV打開后剎車控制閥能夠根據(jù)指令信號建立相應(yīng)的剎車壓力，剎車系統(tǒng)功能恢復(fù)正常，告警信息也隨之消失。

4 總結(jié)

本文對某型支線客機(jī)運(yùn)營中的一起剎車切斷閥延遲打開導(dǎo)致剎車系統(tǒng)報(bào)故問題進(jìn)行了剖析，此類故障的定位，要求熟悉系統(tǒng)架構(gòu)和原理，對于具有一定該機(jī)型維護(hù)經(jīng)驗(yàn)的工程師而言，定位故障的難度不是太大，然而對于造成故障的根原因分析以及后續(xù)質(zhì)量調(diào)查的措施，則需要更加專業(yè)的理論和工程、實(shí)驗(yàn)支持，航空公司需要在制造廠家的協(xié)助下完成后續(xù)排故。本文中的閥體故障屬于典型的故障失效類型，可借鑒于航線運(yùn)營中對于故障件根原因的分析，對于了解故障機(jī)理和制定排故措施有一定幫助。

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作者簡介：胡偉，19860920，男，漢，江西萍鄉(xiāng)，職位：現(xiàn)場代表，職稱：中級工程師，學(xué)歷：碩士，研究方向：工程技術(shù)支援