波音787 飛機(jī)新型大翼防冰系統(tǒng)及其維護(hù)

■ 劉廣鋒 王路瑤 袁文科/ 中國(guó)南方航空股份有限公司工程技術(shù)分公司 北京飛機(jī)維修工程有限公司

大翼防冰是飛機(jī)防冰系統(tǒng)的重要組成部分，航空歷史上發(fā)生過(guò)多起因大翼結(jié)冰造成的空難，設(shè)計(jì)更有效的大翼防冰系統(tǒng)一直是飛機(jī)制造商的重點(diǎn)科目。傳統(tǒng)機(jī)型一般采用發(fā)動(dòng)機(jī)引氣對(duì)大翼前緣進(jìn)行熱空氣加熱，在新一代機(jī)型如波音787 中，波音公司出于減重目的采用了電熱毯加熱方法進(jìn)行大翼防冰。電熱毯加熱方法取消了發(fā)動(dòng)機(jī)引氣活門、氣源管路等部件，大大減輕了附重，具有反應(yīng)快、加熱快、除冰效果好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，用較輕的導(dǎo)線替代管路，避免了管路漏氣、設(shè)計(jì)復(fù)雜、故障易發(fā)等弊端。

1 電加熱防冰系統(tǒng)的組成與功能

波音787 大翼防冰系統(tǒng)大致由機(jī)翼防冰控制組件（WIPCU）、導(dǎo)線、加溫毯三部分組成，即電源分配組件、導(dǎo)線和加熱組件，如圖1 所示。

圖1 大翼防冰系統(tǒng)示意圖

1.1 防冰控制組件

大翼防冰控制組件是整個(gè)大翼防冰系統(tǒng)的核心。

如圖2 所示，每個(gè)大翼防冰控制件有26 個(gè)卡，兩側(cè)的2 個(gè)卡分別為供電卡（POWER SUPPLY CARD）和順序控制卡（SEQUENCE CONTROLLER CARD）， 中 間24 個(gè) 卡 為 區(qū) 域加溫控制卡（ZONE CONTROLLER CARD）。

圖2 大翼防冰控制組件（WIPCU）

供電卡位于WIPCU 的最左側(cè)，用于給加溫控制卡和順序控制卡供電，不直接給加溫毯供電。

順序控制卡位于WIPCU的最右側(cè)，內(nèi)有3 個(gè)處理器，即3 個(gè)通道，用于監(jiān)控溫度傳感器、控制24 個(gè)加溫控制卡的操作順序和監(jiān)控系統(tǒng)故障。

區(qū)域加溫控制卡位于WIPCU 中間，共24 個(gè)，用于給左右大翼對(duì)稱加溫毯區(qū)域供電，并反饋電壓和電流。當(dāng)一側(cè)某加溫毯發(fā)生故障時(shí)，另一側(cè)的加溫毯同時(shí)被系統(tǒng)關(guān)閉。如表1 所示，每個(gè)加溫控制卡控制對(duì)應(yīng)加溫毯的一個(gè)區(qū)域，如22#控制卡控制2 號(hào)和11 號(hào)加溫毯上的區(qū)域A，23#控制卡控制2號(hào)和11 號(hào)加溫毯上的區(qū)域B，以此類推。

表1 區(qū)域加溫控制卡的區(qū)域分配

1.2 加溫毯

加溫毯（EHM）附著在2、3、4、5 和8、9、10、11 共8 塊前緣內(nèi)。每個(gè)前緣上有3 塊加溫毯，每個(gè)加溫毯有2 個(gè)區(qū)域，整個(gè)系統(tǒng)共有24 塊加溫毯。

每個(gè)前緣縫翼分為外側(cè)（outer mat）、中側(cè)（center mat）、內(nèi)側(cè)（inner mat）三塊加溫毯。每塊加溫毯有2 個(gè)區(qū)域，即每個(gè)前緣縫翼有6 個(gè)（A、B、C、D、E、F）加溫區(qū)域，如圖3 所示。

圖3 前緣縫翼的加溫毯和加溫區(qū)域

每個(gè)前緣縫翼內(nèi)有一個(gè)溫度傳感器，傳遞加溫毯的溫度，反饋給WIPS。其中，左大翼的溫度傳感器位于2、3、4、5 縫翼的中側(cè)加溫毯內(nèi)；右大翼的溫度傳感器位于Slat 8 內(nèi)側(cè)、Slat 9 外側(cè)、Slat 10 內(nèi)側(cè)、Slat 11 內(nèi)側(cè)。

1.3 導(dǎo)線轉(zhuǎn)接頭

導(dǎo)線部分共有8 個(gè)轉(zhuǎn)接頭（Translating Wire Bundle，TWB）， 對(duì) 應(yīng)8 個(gè)前緣縫翼，用于連接加溫毯與控制組件，并跟隨前緣縫翼移動(dòng)，如圖4 所示。

圖4 導(dǎo)線轉(zhuǎn)接頭TWB:TRANSLATING WIRE BUNDLE

2 電加熱防冰系統(tǒng)常見(jiàn)故障

在波音787 的維護(hù)中，大翼防冰系統(tǒng)的故障率較高，其中，大翼防冰系統(tǒng)控制組件（WIPCU）可靠性高，很少更換；加溫毯可靠性高，偶有更換；導(dǎo)線轉(zhuǎn)接頭（TWB）可靠性差，故障頻發(fā)。

導(dǎo)線部分技術(shù)含量最低，但在大翼防冰系統(tǒng)故障中占比最大，故障形式為導(dǎo)線插頭內(nèi)插釘與導(dǎo)線脫離，故障原因是日常收放襟翼過(guò)程中轉(zhuǎn)接頭隨襟翼收放，導(dǎo)線頻繁受到拉抻，同時(shí)導(dǎo)線長(zhǎng)度裕量不足，最終導(dǎo)致插釘與導(dǎo)線分離，在一次排故中甚至可查出多根導(dǎo)線脫開，如圖5 所示。

圖5 大翼防冰系統(tǒng)常見(jiàn)故障——導(dǎo)線插釘脫離

3 結(jié)論

將電除冰模式引入飛機(jī)大翼防冰系統(tǒng)是一種突破傳統(tǒng)引氣防冰的新嘗試，新型電加熱防冰系統(tǒng)具有反應(yīng)快、效果好、減重明顯、可靠性高等突出優(yōu)點(diǎn)。但在實(shí)際運(yùn)行中，由于設(shè)計(jì)上的原因，技術(shù)含量最低的導(dǎo)線卻故障頻發(fā)，成為影響飛機(jī)運(yùn)行的突出難點(diǎn)。對(duì)轉(zhuǎn)接頭的重新設(shè)計(jì)與改裝應(yīng)受到設(shè)計(jì)方的考慮和重視。