波音737-800 飛機慣性基準系統故障統計分析

郭紀春/山東航空股份有限公司工程技術公司

0 引言

慣性基準系統（IRS）是飛機的重要系統，與之交聯的系統很多。雖然MEL中有一部IRS 發生故障時的相關放行條款，但這樣自動駕駛就無法使用，因此，為了減輕機組負擔，IRS 故障通常不能按MEL 保留放行。近幾年來IRS 故障率一直居高不下，有必要對故障進行分析研究，以提高排故的準確性，降低飛機延誤率。

1 IRS 故障統計

IRS 是大氣數據慣性基準系統（ADIRU）的一個子系統，主要為飛機提供姿態、當前位置、地速、航向等數據。經統計，山航波音737-800 機隊2015 ～2019 年出現IRS 故障115 起，各類故障占比如圖1 所示。

圖1 IRS故障統計

從統計數據來看，IRS 故障主要集中在FAULT 燈亮、MAP 故障旗和位置漂移三類，占比高達83%。

2 IRS 系統FAULT 燈亮故障分 析

在上述故障統計中，FAULT 燈亮故障的占比為37%，高居首位，是IRS 系統最常見的故障。無論是地面還是空中，ADIRU 的IR 功能失效時FAULT 燈都會點亮，故障部件一般就是ADIRU。即使對其重新校準，但因ADIRU 故障影響的系統較多，因此只要是在航材保障和時間充足的情況下一般都會將其換掉。ADIRU 平均裝機兩年即需要更換一次，可靠性不高，而且部分件號的ADIRU 還存在硬件缺陷。

ADIRU 目前沒有實質性的升級改裝措施，故障主要由內部激光陀螺性能衰減造成，送修時廠家會進行檢測并視情更換激光陀螺。

3 IRS 系統位置漂移故障分析

IRS 位置漂移也是ADIRS 的常見故障，故障時會在CDU 觸發“VERIFY POS：IRS-FMC”或“VERIFY POS：IRSIRS”信息。在FIM34-21TASK836 中有排故程序，首先應根據AMM 手冊完成IR 徑向位置誤差檢查和剩余地速檢查，如果超出手冊范圍則需更換設備，如果未超出手冊范圍且故障首次出現，可以先飛行觀察。

件號為HG2050BC02 的ADIRU，由于設計缺陷，經常會出現較大的位置漂移和地速誤差。波音公司為此下發737NG-FTD-34-16009 對此情況進行了說明，除非檢測有硬件故障、位置漂移或地速誤差超出手冊標準，否則不更換ADIRU。針對位置漂移造成誤差的臨時解決措施是：飛行當天將ADIRU 保持在NAV 位；如果ADIRU 在NAV 位的累計使用時間超過18 小時，則可以關閉后再打開。

4 IRS 系統ND 上出現MAP 故障旗的故障分析

4.1 MAP 故障旗的故障排故措施統計

2015 ～2019 年公司共發生MAP故障旗的故障32 起，占比28%，僅次于FAULT 燈亮的故障。MAP 故障旗出現時，往往機組反映還伴隨其他故障現象。例如，飛機在地面時，一般還伴有航向消失、無IRS 位置、ALIGN 燈常亮或出現故障代碼“09”；飛機在空中時，伴有A/P 斷開、TCAS FAIL、WXR AUTOTILT FAIL、PWS FAIL 等現 象。

表1 MAP故障旗處理措施統計

單從故障現象來看，很容易認為出現MAP 故障旗是ADIRU 故障所導致，但從表1 統計的排故措施及排故占比中發現，這些故障多數是通過更換模式選擇組件（MSU）來排除的。

4.2 MSU 工作模式及故障分析

MSU 上有4 個位置OFF、ALIGN、NAV、ATT，分別對應ADIRU 的不同工作方式，如圖2 所示，4 種工作方式的作用如下。

a. OFF：失去校準，系統所有電源斷開。

b. 校準（ALIGN）：將選擇器從OFF 轉至ALIGN，進入校準過程；從NAV 轉至ALIGN，進行快速校準，同時可消除地速誤差。但在AILGN位，即使校準完畢，ALIGN 燈會保持常亮，IRS 也不會向其他系統提供數 據。

c. 導航（NAV）：校準過程結束且輸入當前位置后，系統自動進入NAV方式。僅在NAV 方式下IRS 能為飛機系統提供正常數據。

d. 姿態（ATT）：僅能提供姿態和航向信息，需要在CDU 上輸入航向數據。

從圖2 可以看出，ADIRU 模式的改變是由MSU 上兩個電門不同的組合方式給出的。只有當兩個電門都閉合接地時，IRS 才工作在NAV 方式；如果兩個電門中的任一個接觸不良，ADIRU就會進入ALIGN 或ATT 方式。這多是由于MSU 電門多次作動或內部有污染使電門無法可靠閉合造成的。當MSU失效在ALIGN 或ATT 方式時，會表現不同的故障現象，但故障原因卻可能很隱蔽，容易造成對故障的誤判，下面逐一進行說明。

1）MSU 調至NAV 位實際卻在ATT 位

此時IRS 進入ATT 模式。ADIRU將俯仰和橫滾姿態校準到0°，但需要人工輸入航向數據，航向數據可以通過CDU 輸入。在航向數據輸入前，ISDU 上會顯示“09”代碼，同時CDU上顯示“SET IRS HDG”，如圖3 所示。由于CDU 上的“SET IRS HDG”位置比較隱蔽，機組一般不會注意到；而ISDU 上顯示的“09”代碼，只有當MSU 上SYS DSPL 選擇電門調到故障一側的慣導時才會顯示；飛機在地面時ADIRU 自檢卻不會有故障歷史。因此，此類故障出現時，機組可能僅僅反映ND 上出現MAP 故障旗這一個故障現象。

2）MSU 調至NAV 位實際卻在ALIGN 位

此時IRS 進入ALIGN 模式。 在CDU 上輸入位置后，ADIRU 只完成校準，不會向其他系統提供數據。這種情況故障現象比較明顯，即使最后校準完成，MSU 上的ALIGN 燈也保持穩亮，ISDU 倒計時顯示“0”，但ADIRU 卻不會顯示或記錄任何故障代碼，如圖4所示。由于在ALIGN 模式下ADIRU 不輸出數據，ND 上MAP 故障旗就不會消失，PFD 上也不顯示姿態球。

圖2 MSU的上4種模式

圖3 ADIRU進入ATT模式的顯示

5 總結

以上統計和分析表明，IRS 系統故障相對來說比較容易排除，故障部件主要集中在ADIRU 和MSU 上。只有徹底理解了故障原因，才能提高故障排除的準確性，降低ADIRU 的誤拆 率。

圖4 ADIRU處于ALIGN模式狀態