波音757-200飛機引氣系統故障分析

摘要：本文對波音757-200飛機引氣系統的故障進行深入分析，并制定了相關的預防性措施。

關鍵詞：壓力調節關斷活門；故障分析；預防性措施

Keywords：PRSOV；failure analysis；preventive measure

近期，某航空公司波音757-200機隊引氣系統出現故障多發情況，故障形式主要表現為兩類——地面發動機引氣關閉后引氣OFF燈不點亮、空中引氣斷開后OFF燈點亮。由于該機型引氣部件拆換難度系數高，且更換后還需進行高功率推力驗證，引氣系統一旦出現故障經常導致航班延誤或取消，因此，有必要制定相應的預防性措施來提高引氣系統部件工作的可靠性，以降低故障率，提高航班準點率。

1 故障數據統計和分析

1.1 數據統計

波音757-200機隊近期發生的兩類引氣故障很有代表性，據了解是該機型世界機隊引氣系統的高發故障。2020年1～4月的故障統計如表1所示。

1.2 數據分析

從表1可知，引氣系統故障主要表現為空中引氣異常關斷和落地關車后引氣OFF燈不亮，其中，壓力調節關斷活門（PRSOV）作為引氣系統最重要部件，其故障率接近70%。

從表1的統計數據還可以知道，故障主要集中在兩架飛機上，更換某個執行部件后故障現象暫時消失，但在較短的周期內故障再次重現，可能原因是新裝機的PRSOV的可靠性較差，增加了排故難度，延長了排故周期。

綜上分析可知，引氣系統故障屬于較難排除或隔離的系統故障，單個部件故障反映出來的故障現象非常相似。加之，引氣系統部件工作環境相對惡劣，工作時承受高壓高溫，當幾個部件都處于自身工作參數的臨界點時，達到一定量積便會造成疑難故障，部件送修報告顯示，每次送修拆下的部件都不同程度地存在內部子部件損壞或失效的情況。表1顯示導致每一次故障的最終部件均鎖定在PRSOV上，系統中任何部件的工作參數臨界均會使作為執行部件的PRSOV受到異常環境影響，對PRSOV內部子部件的工作強度和質量要求很高，因此，加強PRSOV關鍵部件工作可靠性管理和創造引氣系統良好的工作運行環境是迫切需要的。

2 故障分析與排故總結

2.1 針對關車后引氣斷開OFF燈不亮故障

正常情況下，引氣系統正常關斷控制電路如圖1所示，發動機引氣電門按壓關斷，PRSOV內部關斷線圈激勵（如藍色線條所示），線圈作動頂桿移動球形活門封堵至打開腔室的基準壓力，活門在彈簧力和下游余壓的作用下關斷，內部關斷電門隨之移動至關位提供地點，PRSOV關斷繼電器延時線圈5s后激勵（如灰色線條所示），為引氣OFF燈回路提供地點，燈點亮。在航線維護中，發現PRSOV關斷OFF燈不亮，說明PRSOV內部關斷電門沒有到關閉位，此時在地面如果對位置電門進行敲擊后OFF燈會點亮，說明PRSOV內部位置電門故障。后續根據附件維修廠家修理報告證實位置電門間歇失效在開位。

2.2 針對空中引氣斷開OFF燈點亮故障

空中引氣斷開故障相對復雜，會有多種可能情況，本文提到的引氣斷開故障并非引氣“超壓、超溫”跳開故障。波音757-200飛機超壓跳開會觸發P5引氣控制面板HI STAGE燈點亮，超溫跳開會觸發P5引氣控制面板BLEED燈點亮，以上所述故障中均無這兩種現象。結合引氣系統相關控制，初步分析認為有以下幾種可能。

1）引氣系統部件故障

顯然，PRSOV本體故障是最初顯現的情況，其內部電磁閥鎖組件的簧片磨損，在空中長時間工作會間歇性地鎖不住頂桿，進而導致活門在空中異常關斷。另外，通過QAR譯碼觀察引氣數據記錄，若整個航段引氣壓力一直很低或沒有變化，可直接判斷PRSOV活門故障。反流控制器（RFCC）是導致PRSOV關斷的高頻故障部件，但多發生在地面發動機啟動后，出現反流時，RFCC感受到PRSOV上下游壓差（下游高于上游）大于0.37psi時會自動關斷PRSOV；在空中若RFCC故障，將異常作動關斷敏感電門，提供錯誤信號導致PRSOV關斷，但這種情況極為少見。

2）PRSOV電路和氣路控制異常

a. 電路異常：如果PRSOV控制繼電器內部條件觸點意外跳開或者通電線圈間歇故障，將給PRSOV關閉線圈提供電源，但這種情況極為少見。

b. 氣路異常：如果控制信號管路出現問題，超溫限制傳感器性能衰退將導致PRSOVR控制信號管過多放氣，進而使PRSOV逐漸關斷。

3）冷卻效果差

冷卻效果差會使部件工作環境變得更糟糕，其原因為FAMV存在卡滯、風扇空氣溫度傳感器故障或預冷器本體較臟等，前兩者中任何一個故障或均故障都將導致冷卻路冷卻氣量不足，第三者直接導致熱交換效果差，使熱路引氣溫度偏高，在超溫限制傳感器控制下逐漸關斷PRSOV。

波音757-200飛機空中引氣斷開故障在地面試車中很難模擬再現，增加了排故難度。對于前述故障，前期隔離出預冷器冷卻效果差，更換后正常；后期通過QAR譯碼數據分析發現整個航段中PRSOV關斷無遞關過程，關斷時間很短，因此對空中采集引氣系統預冷器出口溫度進行比對，發現冷卻效果較好，故判斷為PRSOV本體故障，懷疑是電磁閥間歇性故障導致PRSOV自動關閉，內部位置電門隨之關閉，觸發引氣電門OFF燈點亮、引氣斷開，最終更換PRSOV后故障排除。這一判斷已經由附件廠家修理報告得以驗證。同時，此次故障還驗證了多部件性能衰減造成疑難故障的情況，某個部件達到工作參數臨界點時便會觸發故障，因此，引氣系統排故時需要同時測試其他部件的性能。作為執行部件的PRSOV會受到多種因素影響，是首要的隔離對象，新件的可靠性也是需要考慮的因素，只有通過綜合分析和反復驗證，引氣系統故障才能最終得以排除。

3 預防性措施

波音公司對757-200機隊引氣系統故障日益增多問題有所重視，在波音網FIX（Fleet IdeaXchange）模塊發布相關議題，用于搜集各航空公司757機隊引氣系統現行有效的控制措施，結合某航空公司的有效措施，波音于2020年4月17日在AMM手冊中臨時頒發了757-200引氣系統動態測試（AMM36-11-00/501）。測試內容包含：引氣指示系統測試、高度電門功能驗證、PRSOV調節功能驗證、高壓級轉換點驗證、最高引氣溫度風扇冷卻檢查和反流控制器操作檢查和檢測內容。我公司根據此項測試對757-200機隊進行了相關普查，測試結果均正常。目前，機隊監控未發生引氣系統故障，但由于引氣系統故障具有季節性、間歇性、取消及延誤率較高等特點，因此需要制定相應的預防性措施來應對。

我公司對近期757-200機隊引氣系統故障進行分析，發現PRSOV可靠性差為引氣系統故障的首要原因，根據附件維修廠家的修理報告，發現PRSOV內部位置開關、電磁閥鎖組件為主要故障部件，因此建議對于引氣系統采取兩種預防性措施，即定期系統性檢測和部件預防性更換子部件的綜合控制；一種部件檔案管理措施，即對部件建立檔案進行跟蹤管理。

1）波音757-200飛機維護手冊中PRSOV更換測試只要求進行滲漏測試，沒有對PRSOV的調節功能進行驗證，完全依賴于新更換部件的可靠性，而結合經驗卻發現PRSOV是引氣系統部件中可靠性最差的部件，故對此頒發維護提示，每次更換PRSOV后應進行引氣動態測試中的調節功能驗證測試。

2）根據我公司引氣系統故障發生的季節性特點，常發生故障的春秋季節航班任務較重，取消或延誤會給公司帶來較大的損失，故在每年二月和七月通過維修指令對757-200機隊進行引氣系統動態測試普查。

3）建立機隊PRSOV檔案，設立的參數主要包括PRSOV裝機時間（TSI）、拆下故障現象（R&F）、附件廠家測試及故障原因（T&R）、歷次修理子部件（SUB-C）并對其狀態進行監控，結合PRSOV狀態評分在PRSOV故障修理時預防性地拆下電子閥進行檢測，視情更換電子閥內部鎖組件和頂桿組件，結合世界機隊裝機時間，對PRSOV進行性能評估，建立預防性更換措施。

作者簡介

王坤鵬，工程師，主要從事飛機技術支援與工程管理工作。