A320/A330飛機(jī)起落架收放系統(tǒng)時序監(jiān)控的可行性研究

朱毅 趙紅華 程偉

摘要：通過收集、分析歷史數(shù)據(jù)，確認(rèn)了A320/A330機(jī)型起落架收放系統(tǒng)發(fā)生故障前存在可觀察的性能下降趨勢，測算了A320/A330機(jī)型在空中正常收上與放下起落架過程所需的時間，驗(yàn)證了對A320/A330機(jī)型起落架收放時序監(jiān)控的可行性，并提出了監(jiān)控方案的設(shè)計(jì)思路。

關(guān)鍵詞：A320/A330飛機(jī)；起落架收放系統(tǒng)；性能下降；Python

Keywords： A320/A330 aircraft；landing gear retraction and extension system；performance degradation；Python

0 引言

2017～2019年某航A320/A330機(jī)隊(duì)多次發(fā)生因起落架收放系統(tǒng)故障造成的航班長時間延誤甚至返航的SDR事件，對航空器的適航安全和旅客服務(wù)造成了負(fù)面影響。如果能夠在起落架收放系統(tǒng)故障發(fā)生之前觀察到系統(tǒng)可能存在的性能下降趨勢，提前介入排故，就有可能避免故障的發(fā)生。本文將對A320/ A330機(jī)型起落架收放系統(tǒng)時序監(jiān)控的可行性進(jìn)行研究，并提出監(jiān)控方案的設(shè)計(jì)思路。

1 起落架收放系統(tǒng)簡介

A320/A330機(jī)型的起落架收放系統(tǒng)由電控液壓操縱，LGCIU（起落架控制與接口組件）計(jì)算機(jī)根據(jù)起落架控制手柄的狀態(tài)（UP或DOWN）控制多個液壓機(jī)械部件，實(shí)現(xiàn)起落架收上和放下操作。

起落架收上和放下的過程由一系列步驟組成，這些步驟在LGCIU計(jì)算機(jī)的控制下順序進(jìn)行。起落架收上過程為：起落架控制手柄UP→起落架艙門上鎖釋放→起落架艙門打開→起落架下鎖釋放→起落架收上并鎖定→起落架艙門收上并鎖定→安全隔離活門關(guān)閉。起落架放下過程為：起落架控制手柄DOWN→安全隔離活門打開→起落架艙門上鎖釋放→起落架艙門打開→起落架上鎖釋放→起落架放下并鎖定→起落架艙門收上并鎖定。

起落架系統(tǒng)的多個位置設(shè)計(jì)了接近傳感器，使LGCIU計(jì)算機(jī)能夠準(zhǔn)確判斷起落架及其艙門的狀態(tài)。當(dāng)起落架控制手柄的位置改變后，LGCIU開始計(jì)時，如果30s后起落架及其艙門的位置與起落架控制手柄的位置不一致，LGCIU將觸發(fā)駕駛艙警告。

2 案例分析

以某航A320/A330機(jī)隊(duì)2017～2019年發(fā)生的4起起落架收放系統(tǒng)故障為例，分析故障發(fā)生年份所有航班的起落架收上或放下過程所需的時間，繪制成曲線圖，能很明顯地觀察到故障發(fā)生前存在性能下降的趨勢。

2.1 案例一

2017年12月4日B-XXX1機(jī)組反映起落架放下過程慢，地面測試時發(fā)現(xiàn)安全隔離活門打開速度慢。更換安全隔離活門后，起落架收放測試正常。

圖1是B-XXX1飛機(jī)2017年所有航班起落架放下過程所需時間的曲線圖。在11月之前，起落架放下過程所需時間集中在16～17s，從11月開始，所需時間持續(xù)上升，直至12月4日觸發(fā)故障。排除故障后，所需時間恢復(fù)至16～17s之間。

2.2 案例二

2017年12月8日B-XXX2機(jī)組反映第一次收起落架時左側(cè)起落架不在收上位，再次收起落架正常。地面測試時發(fā)現(xiàn)左側(cè)起落架下鎖釋放慢。更換左側(cè)起落架下鎖作動器，地面收放測試正常。

圖2是B-XXX2飛機(jī)2017年所有航班起落架收上過程所需時間的曲線圖。10月份之前數(shù)據(jù)集中在17～18s，10月之后所需時間持續(xù)上升，直至12月8日觸發(fā)故障。但在排故之后，起落架收上過程所需時間并沒有好轉(zhuǎn)。

2.3 案例三

2018年11月28日B-XXX2機(jī)組反映左側(cè)起落架收上過程慢，地面測試發(fā)現(xiàn)左側(cè)起落架下鎖釋放正常，但收上過程速度慢。更換左側(cè)收上作動器、延遲活門和單向活門后，地面收放測試正常。

圖3是B-XXX2飛機(jī)2018年所有航班起落架收上過程所需時間的曲線圖。2017年底該機(jī)排故后所需時間集中在18～20s，但從7月開始所需時間不斷變長，直至11月28日觸發(fā)故障。排除故障后，所需時間恢復(fù)到了17～18s。

2.4 案例四

2019年12月25日B-XXX3機(jī)組反映右側(cè)起落架收上鎖定慢，地面測試發(fā)現(xiàn)起右側(cè)起落架下鎖釋放正常，但收上過程慢。更換右起落架收放作動器和延遲活門，地面收放測試正常。

圖4是B-XXX3飛機(jī)2019年所有航班起落架收上過程所需時間的曲線圖。9月中旬之前所需時間維持在16～17s，但從9月中旬之后所需時間持續(xù)上升，直至12月25日觸發(fā)故障。排故后所需時間下降至17～17.5s。

3 起落架系統(tǒng)收放過程所需時間的測算

為了制定時序監(jiān)控方案，需要摸清A320/A330機(jī)型起落架收上與放下過程所需時間的規(guī)律。

某航2017～2019年A330機(jī)隊(duì)航班總量為146099班，A320機(jī)隊(duì)航班總量為1307669班。通過飛機(jī)QAR數(shù)據(jù)獲取每個航班起落架收上與放下過程所需時間的數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)量太大，難以使用傳統(tǒng)的EXCEL軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，因此使用了大數(shù)據(jù)分析編程語言（Python）對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、統(tǒng)計(jì)，探尋起落架收放的時間規(guī)律，并用圖表的形式予以展現(xiàn)。

圖5是某航A330機(jī)隊(duì)2017～2019年起落架收上過程所需時間的分布情況，99.23%的數(shù)據(jù)集中在15.0～18.0s之間。圖6是某航A330機(jī)隊(duì)2017～ 2019年起落架放下過程所需時間的分布情況，99.09%的數(shù)據(jù)集中在15.0～17.0s之間。

圖7是某航A320機(jī)隊(duì)2017～2019年起落架收上過程所需時間的分布情況，99.64%的數(shù)據(jù)集中在13.0～14.5s之間。圖8是某航A320機(jī)隊(duì)2017～ 2019年起落架放下過程所需時間的分布情況，99.82%的數(shù)據(jù)集中在16.0～19.0s之間。

4 監(jiān)控方案設(shè)計(jì)思路

起落架收上與放下過程是由多個步驟按順序執(zhí)行的，任意一個步驟出現(xiàn)性能下降都會使整個過程所需時間變長，通過持續(xù)觀察起落架收上與放下過程的總時間，可提前發(fā)現(xiàn)起落架收放系統(tǒng)可能存在的性能下降情況，在不影響航班正常運(yùn)行的前提下，結(jié)合航后或計(jì)劃性維修，安排更換有缺陷的部件（如安全隔離活門、上鎖機(jī)構(gòu)、收放作動器等），可避免系統(tǒng)出現(xiàn)故障。另外，對于大機(jī)隊(duì)的航空公司，由于無法逐個觀察每架飛機(jī)的數(shù)據(jù)，可以利用經(jīng)過測算的起落架正常收上和放下所需時間作為報(bào)警閾值，實(shí)現(xiàn)起落架系統(tǒng)收放時序的自動監(jiān)控功能。

5 結(jié)束語

本文研究了A320/A330機(jī)型起落架收放系統(tǒng)的構(gòu)成，通過收集、分析過往數(shù)據(jù)驗(yàn)證了A320/A330機(jī)型起落架收放系統(tǒng)時序監(jiān)控的可行性，并提出了監(jiān)控方案的設(shè)計(jì)思路。

參考文獻(xiàn)

[1]空客A330飛機(jī)維修手冊，58[Z].2020-4-1.

[2]空客A320飛機(jī)維修手冊，90[Z].2020-5-1.