A350 飛機(jī)風(fēng)擋靜電干擾噪聲淺析

■ 邱民/北京飛機(jī)維修工程有限公司

1 故障情況

多家航空公司機(jī)組報(bào)告A380、A350 和A320 系列飛機(jī)在爬升或下降過程以及穿越云層時(shí)，駕駛艙風(fēng)擋發(fā)出噪聲，噪聲發(fā)生在圖1 所示的區(qū)域，但是空客A330 和A340 系列飛機(jī)沒有這種現(xiàn)象。由于這些空客飛機(jī)的設(shè)計(jì)和技術(shù)非常相似，工程師通過評(píng)估后認(rèn)為，空客飛機(jī)的駕駛艙風(fēng)擋都存在出現(xiàn)這種噪聲的可能性。

噪聲所引起的問題不僅僅是機(jī)組要承受噪聲干擾的煩惱。空客公司收到全球在役的空客A350 飛機(jī)26 個(gè)風(fēng)擋存在噪聲的報(bào)告，其中4 個(gè)報(bào)告出現(xiàn)了風(fēng)擋可以被目視觀測(cè)到的火花。拆卸風(fēng)擋后，在風(fēng)擋硅膠密封層發(fā)現(xiàn)非常微小的裂紋，或者在圓弧區(qū)域發(fā)現(xiàn)裂紋損傷。繼續(xù)檢查拆卸下的風(fēng)擋，在圓弧區(qū)域的固定器上還可以發(fā)現(xiàn)燒蝕痕跡。

2 故障分析

受環(huán)境因素影響，積聚在風(fēng)擋上的電荷可以堆積到Z 形柱上。圖2 中的Z形柱是靠近飛機(jī)結(jié)構(gòu)的一種導(dǎo)體，但其表面充滿絕緣材料。這種構(gòu)型能夠使Z形柱在特殊環(huán)境下有能力持續(xù)進(jìn)行靜電累積，直到電勢(shì)達(dá)到絕緣體的絕緣強(qiáng)度后發(fā)生靜電釋放。通過調(diào)查研究，這種噪聲干擾的現(xiàn)象被判斷和定義為靜電釋放（ESD）。

圖3 詳細(xì)介紹了噪聲現(xiàn)象產(chǎn)生的過程：

1）空氣流動(dòng)時(shí)，帶電顆粒通過耐候封嚴(yán)膠，電荷在風(fēng)擋的外表面沉積。

圖1 噪聲發(fā)生在飛機(jī)風(fēng)擋區(qū)域

2）Z 形柱獲得電荷，并累積在Z形柱與風(fēng)擋保持器之間的電容里。

3）電荷累積直到突破硅膠密封層的絕緣強(qiáng)度，在Z 形柱與風(fēng)擋保持器之間產(chǎn)生電壓。

圖2 Z形柱持續(xù)靜電累積

圖3 噪聲現(xiàn)象的產(chǎn)生

圖4 永久的解決方案

為了驗(yàn)證上面的調(diào)查分析，空客公司回收了A380 和A350 飛機(jī)發(fā)生異響的幾個(gè)風(fēng)擋和保持器，完成了實(shí)驗(yàn)室測(cè)試、地面測(cè)試和具備駕駛艙記錄的飛行測(cè)試。首先，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試證明，給風(fēng)擋外層充電后馬上出現(xiàn)異響現(xiàn)象，且異響噪聲發(fā)生的同時(shí)出現(xiàn)一些可見的火花，發(fā)生火花的區(qū)域在風(fēng)擋的邊緣Z 形柱上附近。最后，這些發(fā)生在Z 形柱上的靜 電/火花可以通過玻璃層的反射被看到。

3 永久的解決方案

實(shí)驗(yàn)室分析已經(jīng)證實(shí)，風(fēng)擋中造成異響噪聲現(xiàn)象的主要部件已經(jīng)使用密封材料封裝，航線部門對(duì)此沒有簡(jiǎn)單有效的處理措施和解決方法。由于外界空氣帶電粒子的因素不能控制，解決方案只能是從風(fēng)擋出發(fā)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。只要避免電荷的積累，噪聲就可以杜絕。空客公司嘗試將Z 形柱連接到熱加溫系統(tǒng)連接器的接地點(diǎn)上，圖4 完整顯示了這個(gè)方案的實(shí)現(xiàn)方法。

該解決方案驗(yàn)證成功后，空客開發(fā)了改裝方案112575。針對(duì)正在使用的A350-900 飛機(jī)和A350-1000 飛機(jī)，空客發(fā)出了改裝通知。同時(shí)，新型號(hào)的風(fēng)擋自2019 年2 月已經(jīng)在生產(chǎn)線上完成了這項(xiàng)改裝。

4 維修公司（MRO）的結(jié)論

在26 個(gè)存在異響的A350 風(fēng)擋報(bào)告中，航空公司已經(jīng)更換了9 個(gè)風(fēng)擋作為緩解措施。在2018 年4 月對(duì)更換后的風(fēng)擋的跟蹤中發(fā)現(xiàn)，更換后3 ～12 個(gè)月內(nèi)8 個(gè)風(fēng)擋沒有報(bào)告出現(xiàn)額外的問題。重新設(shè)計(jì)的風(fēng)擋通過改裝避免了靜電堆積，最終解決了噪聲的困擾。

國(guó)內(nèi)航空公司自從四川航空風(fēng)擋事件后對(duì)駕駛艙風(fēng)擋故障非常關(guān)注。由于駕駛艙風(fēng)擋的全密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使之沒有可以采取的臨時(shí)修理措施。故障的修理方案通常都是采取更換措施，但可能缺乏更換的準(zhǔn)確理由。通過上述對(duì)這一噪聲問題的排除過程的介紹和分析，豐富了排故經(jīng)驗(yàn)，也可為駕駛艙風(fēng)擋噪聲的排除提供可行性方案。