淺析空客A330飛機4305890050胎壓轉換器故障

焦武 呂麗

摘要：針對A330飛機上安裝的4305890050胎壓轉換器因軸承卡阻故障導致的部件損傷事件進行原因分析，并提出了預防性維修的辦法。

關鍵詞：A330飛機；胎壓轉換器；預防性維修

Keywords：A330 aircraft；TPIS transmitter；preventative maintenance

1 胎壓指示系統構成

空客A330飛機胎壓指示系統主要用于監控輪胎壓力，并在駕駛艙SD（系統顯示屏）的WHEEL頁面顯示。該系統主要由一臺TPIC（胎壓指示計算機）、安裝在每個輪子上的壓力傳感器和每個輪軸上的胎壓轉換器組成，當系統探測到不正常的輪胎壓力時，會觸發相應的警告和指示信息。飛機通電時，系統自動工作，TPIC通過胎壓轉換器按順序向每個傳感器發送一個輸出電壓信號，在傳感器通電期間測量約100次胎壓，并將測得的平均值作為胎壓測量值發送給TPIC，每個傳感器的通電/信號返回周期為40ms，每個通道在通電期間都會被監控是否存在故障。TPIC將傳感器的測量值與OBRM中的基準壓力值進行比較，OBRM程序為測量值和基準值之間的差值指定一個最大百分比。如果差值超過指定的百分比數，TPIC發送給SD的數據將以琥珀色顯示來指示其異常；如果未超標，則以綠色顯示。指定百分比差值在不同飛行階段對應不同的數值，參考如表1所示。

每架A330飛機安裝10個胎壓指示系統的胎壓轉換器，每個機輪一個，安裝件號為4305890050，制造廠家為賽峰。

胎壓轉換器由定子和轉子兩部分組成，定子通過支架固定在輪軸上，轉子與胎壓傳感器相連，與輪胎同轉。定子上的電插頭與TPIC連接，轉子上的電子模塊對電源信號進行整流，為壓力傳感器提供穩定的10V直流電壓。壓力傳感器的輸出電壓被放大并轉換為正弦波信號（60～166kHz），然后發送到TPIC，用于檢測輪胎壓力。胎壓轉換器簡化原理如圖1所示。

2 胎壓轉換器故障分析

某航空公司A330機隊在2017年接連發生兩起胎壓轉換器損傷事件。

事件一：某架飛機短停檢查發現3號主輪剎車風扇工作異常，胎壓指示XX。拆下風扇保護罩后檢查發現，風扇葉片損傷，支架組件損壞，胎壓轉換器卡阻及其電插頭底座斷裂，胎壓傳感器導線撕裂。航后對該飛機右主起落架上的4、7、8號胎壓轉換器進行檢查，發現4、7、8號胎壓轉換器轉動異響，其中4號和8號胎壓轉換器電插頭底座接耳斷裂。該飛機于2005年5月引進，3、4、8號胎壓轉換器均為原裝機件，使用時間為43444FH，使用循環為12326FC。

事件二：某架飛機航后檢查有故障信息TIRE PRESS XMTR（5GV1），1號主輪胎壓指示XX。打開風扇保護罩檢查發現，胎壓轉換器電插頭導線斷裂，胎壓轉換器插頭底座脫落，風扇支架損壞，剎車風扇葉片磨損。于是更換了胎壓傳感器、胎壓轉換器、剎車風扇支架、葉輪和風扇罩。檢查發現，拆下的胎壓轉換器卡阻無法轉動，剎車碳粉污染較嚴重。該飛機于2005年4月引進，部件使用時間為44425FH，使用循環為11713FC。

這兩次事件的故障現象基本相同：胎壓轉換器驅動支架折斷、插座從安裝位置脫離、剎車風扇葉片損壞，典型部件損傷情況如圖2、圖3、圖4和圖5所示。

分析認為，有兩種可能造成以上故障：

1）從部件安裝位置來看，插座的安裝位置與風扇葉片的距離無論是軸向還是徑向都不會產生干涉，只有當插座從其安裝位置脫離時才會與風扇葉片相互碰撞，因此可以看到風扇葉片葉根處有損壞。脫離的插座卡住胎壓轉換器，而輪子的轉動帶動驅動支架，造成了驅動支架的折斷。從廠家提供的文件可以知道，固定插座的兩顆螺釘中，一顆螺釘的螺套松動，導致了固定螺釘的松動。

2）由于胎壓轉換器的安裝位置處于高溫和高振動以及溫差變化較大的區域，存在長時間使用下轉動軸承卡阻或損壞的可能，一旦出現軸承卡阻，將導致驅動支架折斷。

3 預防性維修方法分析

3.1 數據分析

針對胎壓轉換器損傷問題，查詢機隊歷史拆換情況。機隊規模50架，最早一架飛機于2005年引進，非計劃拆換數量及部件使用時間如圖6、圖7所示。

對機隊2014～2017年故障數據進行統計對比（2018年進行了其他干預，因此數據存在不準確的現象），同時剔除偏離較大的數據，新件平均TSN為27279FH，平均CSN為8844FC，修理件平均TSR為31894FH，平均CSR為8544FC。其中，飛行循環大于8000FC的占總數的75%，隨著機隊服役時間的增加，部件故障率上升趨勢明顯。

3.2 故障模式

查閱故障記錄及修理報告，A330胎壓轉換器故障模式主要有兩種。

1）軸承卡阻：轉子軸承不能與機輪同步轉動，導致驅動塊從支架上扭斷，插頭底座接耳斷裂，輪壓傳感器導線斷裂，剎車風扇葉片等被高速旋轉的部件打壞。

2）插頭底座螺釘松動：底座螺釘松動導致插頭底座從轉子上脫離，風扇葉片被打壞。

3.3 故障原因分析

針對以上兩個典型問題，分析可能導致的原因。

1）軸承卡阻：軸承卡阻的主要原因是剎車碳粉吸入胎壓轉換器的軸承中，并局部聚集，使轉子軸承轉動卡阻，轉換器的插頭底座受力，導致底座產生裂紋。同時，由于胎壓轉換器的安裝位置處于高溫、高振動以及溫差變化較大的區域，加劇了這種影響。

2）插頭底座螺釘松動：針對轉換器插頭底座安裝螺釘松動問題，廠家在生產線上對螺套的安裝進行了改進，并于2016年3月發布SL（服務信函），要求修理廠家修理時對螺套的安裝進行檢查；同時發布ISB，要求在送修時執行一次性檢查，檢查插頭支架的安裝，并更換螺釘。

4 維修成本分析

根據故障特點，碳粉的集聚會導致軸承的卡阻，定期的清潔可以在一定程度上減輕該污染，但是由于時間積累效應，加上工作環境導致的軸承損壞，定時翻修是否可行，需要從維修成本角度進行分析。

根據損傷模式，胎壓轉換器損傷后都導致其他部件損傷，導致維修費用激增。

胎壓轉換器損傷的費用計算如下（以下費用單位均為人民幣，均按人民幣/美元匯率1：7換算）：胎壓轉換器新件采購價為82740元，平均修理費用約35000元，占新件采購價的42%；胎壓傳感器損傷后基本都報廢處理，胎壓傳感器新件采購價約為37543元；不可修復的耗材包括支架、葉輪和風扇罩等，這些新件的采購價約40000元。以上費用合計約11萬元，詳細價格如表2所示。

胎壓轉換器翻修的主要費用：定子軸承和轉子軸承為2217×2=4434元，更新螺釘等耗材，視情更換上下封嚴，加上檢測費2700元，總費用約為1萬元。翻修費用僅為損傷產生費用的9%，占新件采購價的11.5%。

根據某航司A330機隊利用率（年飛行循環約1000FC），按機隊40架飛機計算，每架飛機10個部件，裝機數為40×10=400個。如果按8000FC飛行循環定期執行翻修工作，約8年執行一次，年均需執行的翻修成本為50×1=50萬元。根據機隊歷史數據，2016～2018年非計劃拆換數69次，年平均修理費用為3.5×69/3=80.5萬元，此費用不包括因胎壓轉換器損壞導致的其他部件更換產生的費用、人工工時費用及航班不正常帶來的負面效應所產生的費用。

由此可以看出，執行定期翻修任務可以減少部件非計劃拆換，并減少或避免由此帶來的不安全事件。

5 維護建議

1）為避免碳粉在胎壓轉換器內部聚集，要求在換輪時嚴格執行相關AMM手冊中的要求，清潔胎壓轉換器周圍積炭，檢查胎壓轉換器的插頭底座是否有裂紋、導線是否有損傷、轉換器轉子是否有卡阻。

2）針對轉換器插頭底座安裝螺釘松動問題，廠家已有解決措施，建議航空公司在送修時執行相關ISB，解決隱患。

3）建議定期拆下胎壓轉換器送車間更換定子和轉子軸承。避免因長時間使用造成碳粉吸入導致的軸承卡死，進而導致嚴重損傷事件。各航司可根據機隊運行時間和情況選擇維修間隔。從經濟性來看，定期維護能在支出較低成本的情況下獲得較高的使用價值。

6 結束語

A330胎壓指示系統較為簡單，為飛機實時指示輪胎壓力，但在日常維護中扮演著重要的角色。本文對胎壓轉換器的典型故障進行分析，并給出了維護建議，旨在幫助航空公司在經濟性和可靠性間找到較優的解決方案，減少部件非計劃拆換及航班不正常事件的影響，同時避免因部件故障帶來的嚴重損傷事件。

參考文獻

[1] Airbus. Aircraft Maintenance Manual-Tire Pressure Indicating System（TPIS）-Description and Operation[Z].2020.

[2]4305890050-32-196 Landing Gear-Tyre Pressure Indicating System Transmitter Unit[Z].2016.

作者簡介

焦武，工程師，從事工程技術管理工作。

呂麗，工程師，從事工程技術管理工作。