基于ARJ21-700 飛機飛控不派遣故障的優化建議

■ 李海皓 蘇鎖柱 張海英/北京飛機維修工程有限公司

0 引言

隨著國產ARJ21-700 飛機的運營，在保障安全性的基礎上，航司越來越重視國產民機的可靠性和可維修性。自某航首架ARJ21-700 飛機引進并投入運營以來，飛控不派遣故障一直是機隊的典型/疑難故障。隨著ARJ21-700 飛機生產質量的提高，航線維護經驗不斷增加，機隊飛控不派遣故障的數量呈下降趨勢。本文對某航ARJ21-700 機隊的飛控不派遣故障進行了總結分析，有助于原始飛機制造商（OAM）對飛行控制系統進行優化，提高飛機簽派可靠性。

1 飛控系統工作原理

ARJ21-700 飛機的飛行控制系統分別用于飛機的俯仰、橫滾、偏航及配平控制，起飛和著陸時機翼的上升力和阻力控制，以及空中減速控制和飛機接地后的地面破升控制[1]。飛行控制系統由主飛行控制系統和襟/縫翼控制系統組成，其中主飛行控制系統是電傳控制系統，飛行員通過駕駛艙操縱裝置向作動器電子控制裝置發出控制信號，作動器電子控制裝置將該信號與來自飛行控制盒的增益信號和增強指令進行綜合后，發送信號到作動器，驅動相應舵面偏轉。ARJ21-700 飛機飛行控制系統的每個飛行控制盒（FCC）根據空速、襟/縫翼位置信息計算得到升降舵、副翼、方向舵等舵面的增益，這些增益對飛行員的輸入指令進行調節，從而實現所需的飛行控制，同時飛行控制盒內部集成了擾流板作動器電子控制裝置，用來控制地面擾流板和多功能擾流板。

ARJ21-700 飛機飛控控制系統的部件包括飛行控制盒、主作動器電子控制裝置（P-ACE）、動力控制裝置（PCU）、水平安定面作動器電子控制裝置（HSACE）和水平安定面配平作動器（HSTA）、襟/縫翼電子控制裝置（FSECU），如圖1 所示。

圖1 ARJ21-700飛機飛行控制系統組成

2 故障統計與分析

2.1 機隊故障情況

自首架ARJ21-700 飛機引進至今，某航現有ARJ21 飛機7 架，平均機齡不足一年，機隊共發生飛控不派遣故障51 起，其中，機組報告21 起，地面報告30 起。在排除飛控不派遣故障過程中，ARJ21 機隊共更換飛行控制系統組件14 個（包含飛行控制模塊FCM、主作動器電子控制裝置P-ACE 和動力控制裝置PCU 等），修理導線2 起（CAN總線和FCM 尾線夾插釘），其余35 起故障依據故障隔離手冊執行非易失存儲器（NVM）清除程序后，測試系統工作正常，約占所有故障的70%左右。具體故障情況如圖2 所示。

圖2 某航ARJ21機隊飛控不派遣故障情況

2.2 故障原因分析

根據飛機維修程序，判斷飛控不派遣故障的依據是機上中央維護系統（CMS）顯示的維護信息和飛控系統參數監控頁面的參數是否異常。結合ARJ21 飛機飛行控制系統的設計原理，某航ARJ21 機隊飛控不派遣故障的原因有以下三個方面。

1）外部接口系統故障。該故障將間接觸發飛行控制系統飛控不派遣故障。維修人員必須執行飛控系統NVM清除程序才能消除飛控不派遣故障信息。根據某航ARJ21 機隊的數據統計，該類故障占比約70%。

2）系統硬件可靠性低，如P-ACE組件。截至目前，某航ARJ21 機隊針對飛控不派遣故障共拆換5 個P-ACE 組件，收到的4 份修理報告均顯示P-ACE內部板卡存在故障，平均工作時間不足500FH，如表1 所示。

表1 某航ARJ21機隊飛控故障拆換件情況

3）導線故障，如CAN 總線。某航的首架飛機自引進以來，空中/地面重復出現飛控不派遣故障，通過對損傷的CAN 總線進行修理才徹底排除此故障。

3 優化建議

根據某航ARJ21 機隊運營情況，針對ARJ21 飛機的飛行控制系統提出以下優化建議措施。

1）優化系統邏輯。一是優化飛控系統與外部接口系統之間故障的觸發邏輯，避免因外部輸入信號瞬時異常導致飛控不派遣故障常駐，影響飛機派遣；二是對飛控系統內部故障監控邏輯進行優化，避免因單個組件故障或線路故障導致飛控系統全部硬件報故，造成故障源定位困難。

2）提高硬件可靠性。某航機隊主作動器電子控制裝置的可靠性遠低于其設計可靠性，建議對故障件進行重點分析，找到造成典型硬件頻繁故障的根本原因，提高其可靠性。

3）優化線路設計。某航報告導線故障，根源是導線設計原因。在飛機現有的線路設計中，飛控系統CAN 總線的線號發生了兩次改變，造成該導線進行了8 次焊接施工，增加了系統性風險。建議重新設計CAN 總線，減少導線的焊接或拼接施工，降低系統風險。

4）提高生產質量。某航單機頻繁發生重復性飛控不派遣故障源于生產制造過程中施工質量的不合格，如導線剝離時線芯損傷或導線焊接時脫焊。建議加強標準施工培訓，提高施工質量，增加重檢要求，加強質量把控。

4 結束語

以某航司ARJ21 機隊運營數據為例，介紹了飛控不派遣故障頻發的主要原因，并提出系統設計、生產質量等方面的優化建議，旨在幫助提高飛機飛行控制系統的可靠性，提高飛機簽派率。