航電成品件故障及預防分析

■ 周豐/中國商飛上海飛機制造有限公司

0 引言

為提升產品可靠性和客戶滿意度，針對生產線發現的成品件故障與航線運行期間成品件故障，某民用飛機主機廠從故障現象、故障原因及故障處理等方面進行了對比分析，對可靠性設計指標、故障原因進行深入分析，以便更早地采取措施，提升產品質量，降低航線運行期間故障發生的概率，減少因設備故障導致的飛機停場（AOG），提升運行經濟性。

1 航線故障模式比較及安全性分析

1.1 識別思路

通過梳理近年來某型號飛機生產線發生的航電設備故障，與航線運行期間發生故障數據進行比較分析，并結合設備供應商制造環節、主機廠入庫接收、存儲、裝機、運行階段全生命周期管理流程及管控，識別可能造成設備故障的原因，從技術、管理等環節加強管控和優化，以便更早地對可能的故障進行管控，提升產品可靠性。識別過程如圖1所示。

圖1 航線運行與生產試驗數據聯合分析示意圖

1.2 故障分析

通過故障聯合識別，發現部分航電產品運行期間發生的故障與生產線功能試驗故障現象一致，以綜合處理機系統電源環境模塊（Power Environmental Model，PEM）為例，對交付以來的6 次典型電源環境模塊故障進行分析，并對故障發生時的設備入庫日歷月、飛機運行日歷月進行比較。基本情況見表1。

表1 航電模塊航線運行故障數據

另外，對用飛機機上測試程序（OATP）對生產線總裝機進行功能試驗期間該航電模塊發生的12 次典型故障進行梳理。經測試，故障多為電容燒毀，結合其入庫周期分析，得到地面總裝階段故障數據，見表2。

表2 地面總裝階段故障數據

根據電源環境模塊的故障報告，生產線故障多為內部陶瓷電容燒損類故障。根據電容器存放要求，一般含電容設備的存儲有干燥、防潮濕、防化學物質和防火等要求，貯存溫度25℃±5℃，濕度65%±10%。當濕度大于90%，絕緣性能就會下降。

陶瓷電容會因結構的變化而失去一部分容值，損耗無法避免，可通過測量確定。通常會使用“十倍時”作為這一損失的計量單位，在最后一次熱循環后，電容每十倍時損失約5%的總電容值[1]，如圖2 所示。

圖2 電容老化示意圖

因電容器絕緣性能下降，耐電壓也會降低。設備中的瓷片電容在工作中，當溫度升高時，因容量下降過多，造成的失效概率較大。

1.3 故障分析結論

對上述表格進行分析后，可得出如下結論：

1）航線運行期間該設備故障部分產品入庫日歷月壽命較高，部分已經達到5 年左右，此類故障占該航電設備故障總量的66.7%；

2）地面故障損壞模式中電容故障較多，且航電設備入庫時間較長，與存儲環境及庫存時間關系較大；

3）結合航電設備相關手冊建議，以及電容類自然損耗周期分析，航電產品壽命與存儲維護要求具有強關聯性。

1.4 其他成品件安全性及經濟性影響分析

根據故障模式，對同類型航電成品件進行比較分析，可能會因同樣的貯存原因造成故障的航電設備如表3所示。一般此類設備在供應商手冊中會給出貨架壽命，在貨架壽命到達之前需要返回原廠進行檢測及恢復。

表3 航電設備推薦貨架壽命

對于需要校準類的航電設備，因可能影響飛機航行期間的數據捕獲以及計算，需要在規定的時間內完成精讀檢測及校準，否則可能影響航線運行期間的數據準確程度。其貨架壽命要求如表4所示。

表4 再次認證航電設備的貨架壽命

上述航電設備需要考慮其庫存環境、貨架壽命，在規定時間內返回供應商進行檢測，從而降低航線可能發生的潛在隱患。

2 故障預防措施

根據上述分析，可建立如下故障預防措施。

1）按照部件維修手冊（CMM）中維護要求建立存儲要求，對于貨架壽命24 個月的航電設備，可在庫存管理系統中建立預警提示，達到將近24 個月（提前3 個月左右）時提出預警，返廠或者退回MRO 進行翻修，恢復貨架恢復壽命。

2）對航線故障進行檢測，在OATP中識別故障數據納入可靠性數據管理，增加數據統計，運用統計分析方法對機隊及庫存可靠性數據進行監控及管理。

3 建議

1）根據機載設備壽命參數選取原則，機載電子設備采用貯存期限作為其壽命參數，部分設備還應有總壽命和庫存壽命[2]。

2）對于影響安全類的成品件，時壽件要求不能僅限于裝機后，含電容、蓄電池等設備需要從產品入庫時間開始進行監控及管理。

3）正向、反向多種方式結合，從飛機全生命周期維度考慮飛機產品的安全與維護，設備維護可與C 檢工作結合開展，減少停場[3]。

4）建立更加完備的數據平臺，針對機隊、成品件、制造線OATP 可靠性數據，從制造線到航線機隊對飛機產品進行更加廣泛全面的安全數據管理，并結合統計、預測方法進行故障預防、預警工作。

4 總結

航電設備在民用飛機系統中占有較大比重，如設備在航線運行期間發生故障，排故造成的停場、返航、AOG 航材調件等對安全性、經濟性、可靠性都會造成影響。在生產階段提前識別航電設備故障原因，采取措施，結合貨架壽命要求、存儲要求、運行故障數據等，在運行期間進行預防性維修，可大大降低設備故障率，提升產品可靠性，保障民機機隊安全、平穩、經濟地運行。