某民機雙發地面反推失效故障分析

孟 一 張宏志 戴永寧

（中國飛行試驗研究院，陜西 西安710089）

1 故障現象

2019 年12 月14 日,某民機某架機進行預先機務準備地面試車過程中反推拉起后,反推系統無法正常工作,即:反推未展開,但EICAS 頁面并未出現相關告警信息。機械師關車,并檢查OMS(飛機機載維護系統)故障信息,發現OMS 報“TR Inhibit Switch Monitor Fault”(反推抑制開關監視器故障)故障信息。

2 系統原理分析

某民機動力裝置電反推力系統控制原理如圖1 所示,三道防線包括三道獨立的機械鎖定裝置和三道獨立的控制指令,三道獨立的機械鎖定裝置分別為左下主鎖PLS、右下主鎖PLS 和第三鎖TLS,兩把吊掛鎖與第三鎖TLS 同時解鎖或鎖定。三道獨立的機械鎖定裝置由飛機EICU(發動機控制接口單元)/FADEC (全權數字式發動機電子控制)發出的三道獨立的控制指令來控制,第一道指令Command1 由FADEC 控制發給TRCU(反推力裝置控制單元), 第二道指令Command2由EICU發出,通過油門臺、繼電器控制第三鎖和兩個吊掛鎖的解鎖, 第三道指令Command3 由EICU 發出, 通過接觸器控制三相交流電至TRCU,TRCU 在接收到FADEC 發來的Command1和Command3 控制的三相交流電后控制兩個主鎖解鎖并驅動反推罩運動,任意一道指令的失效或錯誤均不能導致一道以上機械鎖定裝置的解鎖。三道獨立防線的設計保證了反推力系統空中意外打開的發生概率為極不可能水平(發生概率小于1E-9/ 飛行小時)。FADEC 發出的Command1 與EICU 發出Command2 控制的第三鎖和吊掛鎖有互鎖功能,只有在第三鎖和吊掛鎖均解鎖并將狀態反饋給FADEC 時,FADEC 才向TRCU 發出Command1, 這種互鎖設計保證了在反推罩運動前第三鎖和吊掛鎖均解鎖,防止反推罩與第三鎖和吊掛鎖的碰撞,如圖1。

3 故障原因分析

圖1 某民機反推系統架構圖

圖2 反推系統Command 2 失效故障樹

根據上文描述,OMS報“TR Inhibit Switch Monitor Fault”(反推抑制開關監視器故障)故障信息,檢查發現反推抑制開關在關閉位,報故障原因是因為監視器監視開關位置與反推位置并不在同一位置,此故障信息并不能直接闡明反推未展開故障原因。通過系統原理及數據分析某民機反推未正常展開故障原因: 某民機發動機電反推系統由三道指令控制(Command 1,Command 2,Command 3),三道指令全部發出后,反推系統才能正常工作。從根據整個電反推系統的時序設計,由EICU 控制的Command 2 指令應該第一個發出。根據試飛數據顯示, 用于監控Command2 通路是否正常的信號為0,代表反推Command2 指令從EICU——TCQ(油門控制組件)——繼電器的通路未閉合,而進一步查看EICU 設備發出的OMS 信息,發現OMS (飛機機載維護系統) 頁面也未出現代表EICU 已發出Command 2 指令的信息。綜合上述兩個信號狀態分析后判斷,EICU未能正常發出Command 2 指令,直接導致反推無法打開。

4 故障定位分析

因此,對電反推系統無法發出Command 2 指令進行針對性排故。某民機某架機反推系統未收到EICU發出的Command 2 信號的故障樹如圖2 所示。

4.1 對“EICU故障”的分析

如故障樹所示,EICU故障可能由“EICU本身故障”“EICU插頭未連接到位”“EICU 輸入信號問題”三個子系統引起。對于“EICU本身故障”,計劃通過EICU串件進行故障定位。對于“EICU插頭未連接到位”事件,計劃通過重新插拔EICU連接器進行故障定位。對于“EICU 輸入信號問題”事件,計劃通過數采系統對RDIU(遠程電源分配單元)5/RDIU6 發送給EICU 兩個通道的信號數據進行采集及解析,從而確定是否存在信號異常。

4.2 對“TCQ微動開關故障”的分析

在EICU內部發出Command 2 指令后, 需要等待反推桿拉至反推位,閉合TCQ 內部微動開關后,整個Command 2 回路才能接通。但是,由于此次故障為雙發反推同時失效,因此定性判斷,TCQ左右兩側微動開關同時無法閉合的可能性極低。但是,為徹底排除此事件,計劃單獨對TCQ兩側的微動開關進行導通測試。

4.3 對“繼電器故障”的分析

由于此次故障為雙發反推同時失效,因此定性判斷,左右兩側繼電器同時發生故障的可能性極低。但是,為徹底排除此事件,計劃單獨對兩側繼電器進行導通測試。

4.4 對“EICU至反推115V供電線路故障”的分析

全部涉及線路問題,因此計劃通過導通試驗進行故障排除。

5 排故方案及實施

5.1 對TCQ微動開關故障排故

針對上述3.2“TCQ 微動開關故障”進行TCQ 兩側的微動開關進行導通測試。測試結果,TCQ 兩側微動開關正常,無故障,排除故障樹圖1.2“TCQ微動開關故障”。

5.2 對繼電器故障排故

針對上述“繼電器故障”,通過拆除繼電器并對其進行單獨導通,結果符合預期,因此可以排除故障樹圖1.3“繼電器故障”。

5.3 對EICU至反推115 V繼電器故障排故

針對“EICU 至反推115V 供電繼電器線路故障”,通過對故障樹圖中的四段線纜進行導通實驗:5.3.1 EICU 至TCQ 間線纜;5.3.2 TCQ 至繼電器線纜;5.3.3 繼電器至RDIU 線纜;5.3.4 RDIU 至EICU總線線纜。均為線纜導通狀態。因此可以排除事件1.4“EICU至反推115V供電的繼電器間線路故障”。

5.4 針對“EICU故障”進行排故

5.4.1 針對“EICU故障本身”進行排故。將故障飛機的EICU進行串件處理,串件后,故障現象仍然存在,雙側反推失效且Command 2 指令未發出。因此可以排除故障樹圖1.1.1 故障。5.4.2 針對“EICU插頭未連接到位”排故。對故障飛機EICU 設備插頭/插座進行檢查,確認不存在縮針或彎針,并對EICU的連接器進行重新插拔。因此可以排除故障樹圖1.1.2 故障。5.4.3 針對“EICU 輸入信號問題”排故。首先，飛機輪載進行插片, 并通過飛控系統設備確認飛機WOW信號變化正常。因此可以排除故障樹圖1.1.3.1 故障。其次,對此架機FADEC發出的反推展開狀態信號進行解析,確認該信號有效,且按照預期發出信號,滿足Command 2 觸發需要的條件,因此可以排除底事件1.1.3.3 故障。

6 故障定位及驗證

依次按照上述步驟完成排故程序及對應的分析后,故障已可定位到電源有效信號異常(故障樹中1.1.3.2),即EICU 的A 通道以及B 通道均未收到正確的電源有效信號或者收到的電源信號無效。因此,進一步對該信號從源端到終端的傳輸鏈路進行分析。

EICU 接收的左右發電源有效信號分別由RPDU (遠程電源分配單元)11 和RPDU12 兩個設備分別發出,通過航電網絡進行數據格式轉換后,由RDIU5 以及RDIU6 分別發送至EICU 的A 通道以及B通道。具體信號傳輸路徑如圖3 所示。

圖3 反推電源信號傳遞圖

如上圖3,RPDU 發出的信號,經過EDC(電源系統數據轉換)進行格式轉換。其中,表明數據是否有效的FSB(標記信號)是從源端RPDU 發過來的,EDC 軟件不對其判斷直接向下一級轉發至對應的RDIU,RDIU判斷FSB,如果不是NO(Normal Operation),則將整個信號丟掉不再向外繼續發送;如果FSB是NO,則向外發送。

6.1 EDC源端數據選擇策略

根據E-C224JY059《某民機電源系統數據分組轉換軟件詳細需求文檔》,EDC 軟件在對每個RPDU 的兩路傳輸數據采用如下策略進行源數據選擇:6.1.1 A 路、B 路信號同時存在且有效時,使用A 路信號進行數據格式轉換并發送;6.1.2 若A 信號無效, 則繼續選擇A 路無效數據進行數據格式轉換并發送;6.1.3 若A 信號丟失,則選擇B路數據進行數據格式轉換并發送。

6.2 故障排查

RPDU11 與RPDU12 分別通過EDC AB 通道將左右發反推電源有效信號傳遞給RDIU5 和RDIU6,理論上雙發電源有效信號同時失效可能性極低。排查發現,飛機出廠時配線錯誤,將右配電裝置(RDP)傳遞右發反推電源信號導線配置到了左配電裝置(LDP)上,導致右發反推電源有效信號未過RPDU12 正常傳遞,而是通過RPDU11 傳遞。繼續排查發現RPDU51-RPDU11 之間的連接器發生部分針孔縮針, 經地面測試分析,RPDU11 仍然可以輸出信號,但是代表數據有效性的FBS被置為無效狀態。根據上述源數據選擇原則,EDC A的軟件繼續選取A 路的無效信號轉換格式,傳輸至RDIU,RDIU 解讀到FSB 為無效狀態,將該信號丟棄,導致EICU未收到有效的電源數據,此時EICU 使用預先設置的Default 值,將最終電源有效信號數據置為失效安全考慮,導致Command 2 邏輯條件不滿足,EICU無法發出正確信號,因此反推無法打開。

6.3 故障解決措施及驗證

通過上述分析, 制定某民機反推故障處置方案: 將RPDU51-RPDU11 之間的連接器進行退針并剪除接觸件,清理封體確保沒有多余物,同時重新鋪線,恢復至設計初始構型。飛機上電地面開車驗證反推展開正常,根據試飛數據顯示,用于監控Command 2通路是否正常的信號為1,代表反推Command 2 指令從EICU——TCQ(油門控制組件)——繼電器的通路閉合,進一步查看EICU 設備發出的OMS 信息,發現OMS(飛機機載維護系統)頁面正常出現代表EICU已發出Command 2 指令的信息,故障排除。

7 維護經驗與建議

因為此次故障為某民機首次發生, 為了避免此類故障的再次發生,同時后續切實提升某型民機機務自主維護能力水平,提出以下建議:

7.1 設計角度。目前EICU以及反推系統的功能滿足系統頂層需求以及系統安全性要求。但是,為了進一步提升系統可靠性,后續設計團隊應將對電源系統、EICU以及航電系統支架的網絡配置策略以及源端數據選擇策略進行綜合分析, 尋找設計優化的可能性,即EDC AB 雙通道選擇方式優化, 以期在系統安全性和可靠性之間達到更好的平衡。

7.2 排故角度。7.2.1 后續如再次發生此類故障時, 不要先將EICU 進行串件處理, 應先通過數據采集器及OMS 信息判斷故障代碼,確認故障來源,避免排故走不必要的彎路。7.2.2 列舉可能造成故障的原因,并判斷各部分故障發生率的可能性,由高到低進行針對性排故,縮短排故時間。7.2.3 EICU為發動機控制接口單元裝置,當航前準備等特殊情況需快速排故時,可對EICU 直接進行串件處理來進行故障定位。但需注意:為了避免由于飛機線路短路、斷路等造成EICU內部損傷, 只有OMS 信息報EICU 本身故障,并無其它線路告警時,可進行更換。