波音737NG機隊后緣襟翼不對稱監控 項目的開發

朱曉煒 趙紅華 茍俊哲

摘要：波音737NG機隊后緣襟翼不對稱故障時有發生，易造成不安全事件，一定程度上影響了飛機運行安全和服務質量。通過解析后緣不對稱的工作原理，結合譯碼數據分析，開發了737NG后緣襟翼監控項目，并通過案例不斷對監控方案進行完善，最終可以達到基本預判故障的狀態。

關鍵詞：波音737NG;后緣襟翼不對稱;性能監控

1 開發背景

2017年4月B-7592飛機執行MU5814虹橋飛昆明航班，機組下降時反映后緣襟翼不對稱，決定無襟翼著陸，云南分公司AOC啟動三級應急預案，飛機在盤旋拋油后安全落地昆明機場并自滑至停機位。之后兩月，東航737NG機隊陸續發生幾起類似故障。為減少不安全因素、降低不正常事件，針對后緣不對稱故障的特點，決定開發737NG后緣襟翼監控項目。

波音737NG飛機的襟翼不對稱即左側與右側后緣襟翼不對稱。襟翼位置分別由左右襟翼位置傳感器提供，襟縫翼電子控制組件（FSEU）接收左右襟翼位置傳感器的輸入信號，當探測到兩側傳感器角度大于9?，0.5秒后觸發襟翼旁通活門工作，當持續時間大于3秒后襟翼旁通活門鎖定，一旦旁通活門鎖定，襟翼便無法在空中繼續操縱，只能在地面復位。

波音公司在2017年10月頒布了737NG-FTD-27-17002，對襟翼不對稱故障進行了解析，指出襟翼指示器和襟翼位置傳感器是導致此故障的主要原因，并對導致指示器失效的原因進行了具體說明。此FTD是制定監控和排故方案的重要理論依據。

2 監控方案的初擬定

在B-7592飛機發生故障之后，通過Airfase譯碼軟件對該航班的后緣襟翼位置數據進行了分析，發現譯碼得出的現象與故障邏輯一致，即大于9?后3秒旁通活門工作，將襟翼鎖定，如圖1所示。

為了判斷故障出現前是否有征兆，于是對該飛機之前幾天的數據進行了譯碼分析。圖2為該飛機4月1日的譯碼數據，從中可以發現已經出現了左右傳感器差值大于9?的情況，但由于時間未達到3秒，旁通活門未鎖定。同樣，該飛機4月3日的譯碼數據中左右傳感器差值也達到了7.73?。而其他正常飛機的左右角度差值一般都較小，多在2?以內。

基于以上分析，設定了“飛機在空中，襟翼位置大于4?，持續時間3秒，預報第一個超標值”的報警邏輯，當觸發此邏輯后，Airfase將以郵件的形式第一時間通知機務人員，使機務人員能夠實時掌握機隊后緣襟翼的技術狀況。此報文于當年5月進入測試階段。

3 監控方案的改進

監控方法是隨著對故障案例的不斷積累和深入分析而改進的。

B-1535飛機從5月13日起陸續開始有Airfase報警郵件，于7月31日反映襟翼卡阻故障。為此，分別對該飛機每個航班的報警峰值和報警次數做出曲線圖進行比較。

圖3為報警峰值和航段的比較圖，左側為故障段，往右為故障之前的日期。從中可以發現：

1） 除去故障日最大的11.95?外，峰值出現在故障之前的第37次報警，達到5.98?。

2） 先后共有7次大于5?的報警出現，且分散不連續。

3） 報警值的主要集中區間為4.22?

～4.92?（此時報警門限值設為4?）。

圖4為報警次數的比較圖，左側為故障段，往右為故障之前的日期。從中可以發現：

1） 故障前的23天每日報警次數未超過1次。

2） 故障前的14～22天報警次數有小幅階躍，最多每日2次。

3） 故障前的14天報警次數有大幅階躍，結合每天的飛行航班數，該飛機在故障前4～10天內幾乎每個航班均觸發報警。

之后，進一步分析B-1535的譯碼數據，發現襟翼無論是收還是放的過程中，左側襟翼一直相對右側襟翼較慢，剛作動時左右差值會變大，最終差值逐步減小。排除機械原因，這一現象說明左側襟翼位置傳感器內部的旋轉變壓器可能存在故障，導致傳感器反映較慢，使襟翼運動差值變大。這一情況與FSEU自檢的故障代碼（27-52259）一致，指向左側襟翼位置傳感器。

通過對B-1535飛機故障的分析，做出如下總結：

1） 差值大小與故障是否發生無直接聯系，但差值大于5?時需引起警惕，后續應對此飛機進行重點監控。

2） 根據報警反映的頻率可以大致判斷故障的嚴重程度，由此視情提前安排排故工作。

3） 可以通過譯碼數據判斷左右襟翼是哪一側出現了故障，一般情況下收放滯后的那一側的故障率較高。

8月26日B-7376飛機反映襟翼卡阻故障。通過一系列研究，又發現了報文存在的缺陷，經過分析論證后重新設置了門限邏輯，并加入其他參數，使報文得以完善。

首先，在故障前一段時間就收到了該飛機差值為5.63?的報文，進一步譯碼后發現，此航段已經出現過襟翼角度差大于9?的情況，但卻未接通旁通活門。由于之前的報文取至報告的第一個數據，即5.63?，故從報文里無法體現出超限的9.49?，如圖5所示。

設想若能在第一時間得到故障前一段的報警以及故障段的最大差值，那么可以立即安排該機進行檢查，就能夠避免不安全事件的發生。因此，對譯碼報告進行了修改，在報文中加入了“MAX Delta FLAP”項，以達到更直觀的監控效果，減少譯碼的工作量。修改后的報文如圖6所示。

由于B-7376飛機之前沒有超差報文，所以為了進一步驗證此機是否存在故障隱患，將之前設定的報警門限從4?改為3.5?，監控階段從空中改為了全程，結果發現了另一個異常：在故障發生前一天的航班中有過差值7.38?的情況。進一步譯碼發現此情況發生在地面“階段0”，顯然按照以前的監控條件是無法預判到這個故障的。

基于以上兩種情況，重新設定了Airfase的報警條件：全程角度差值大于3.5?且持續3秒，報文內容除了包含之前的超差值外還有超差的最大值。

4 監控報文的應用

需要說明的是，東航波音737NG機隊目前有三種QAR的數據類型，即737-3B、737-3C和737-7。737-7數據庫覆蓋東航超過一半的飛機數量，約170架，每秒采集512字節。但737-3B和737-3C的數據庫容量較小，每秒僅采集256字節。由于數據采集規則的不同，737-7每秒同時記錄左右襟翼角度值，737-3B和737-3C無法記錄左右襟翼同一秒的角度值，而是一秒隔一秒地穿插記錄左右襟翼角度值。由于采集精度問題，東航MCC目前只完成了737-7數據庫飛機襟翼角度差值的監控工作。

截至2017年10月底，通過后緣襟翼監控發現的故障飛機約為18架。MCC要求對角度差值大于5?的飛機進行排故，目前已排除了9架飛機的隱患，如表1所示。

結合反映故障的飛機和監控發現故障的飛機來看，737NG襟翼不對稱故障的原因主要集中在襟翼位置傳感器和襟翼指示器上，若報文中MAX Delta FLAP是趨勢化增加的，則襟翼指示器故障的概率較大;若MAX Delta FLAP是不規則突變的，則襟翼位置傳感器的故障概率更大。

自2017年9月該監控項目正式投入使用至2018年10月底，東航737NG機隊因襟翼不對稱導致的航班不正常次數總計5起，數據庫為737-3B和737-3C的飛機3起;737-7的飛機2起，其中1起在故障之前沒有收到報警郵件，另一起屬于傳感器突發故障導致的不正常事件。從故障數量所占機隊規模比例以及相較以往故障數量來看，都有明顯改善。

如何針對-3B和-3C數據庫構型的飛機做好此項監控，是后續需要探索研究的方向，相信在大數據的支持下，在不久的將來也能提早發現并進行預防性排故。

5 總結

波音737NG飛機后緣襟翼不對稱監控是東航MCC繼737NG空調報文監控后的又一個通過大數據分析、規律化探索總結出的監控項目。與波音AHM監控的后緣襟翼不對稱相比，東航Airfase報文的實時性略差，但能夠完成趨勢化監控、預防性判斷，可靠性及準確率均較高。737NG飛機是波音目前最重要的窄體機型，相信在大數據時代的背景下，波音也能探索出新的維修監控方案。東航也希望與兄弟航空公司探討交流、取長補短，基于大數據平臺為飛機的平穩運行出謀劃策。