A320系列飛機(jī)大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)常見故障分析與處理-深圳(2)

1、 A320系列飛機(jī)大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)常見故障分析與處理FaultAnalysisaboutA320SeriesAircraftsAirDataSystem南航深圳分公司飛機(jī)維修廠萬曉云【摘要】針對A320系列飛機(jī)大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)常見的故障情況，本文結(jié)合系統(tǒng)工作原理、工程技術(shù)資料、機(jī)組操作要求和自身維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，對故障原因、故障可能造成的后果和維修措施進(jìn)行深入、細(xì)致地分析?！菊摹緼320系列飛機(jī)的大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)主要由三個(gè)ADIRU（大氣數(shù)據(jù)慣性基準(zhǔn)組件）、八個(gè)ADM（大氣數(shù)據(jù)組件）、安裝在飛機(jī)外部的傳感器以及連接這些部件的氣管路組成，飛機(jī)外部的傳感器包括三個(gè)皮托管、六個(gè)靜壓孔、三個(gè)AOA（迎角）傳感器和兩個(gè)T

2、AT（總溫）探頭，這些傳感器感受并探測飛機(jī)外部的大氣情況,最終由ADIRU計(jì)算并獲得飛機(jī)的大氣數(shù)據(jù)，供機(jī)組和飛機(jī)其它系統(tǒng)使用。常見故障情況及分析1、氣壓高度誤差大氣壓高度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性取決于測量靜壓、ADM、ADR、飛機(jī)的迎角值、馬赫數(shù)和襟縫翼位置數(shù)據(jù)。當(dāng)某一側(cè)氣壓高度誤差太大時(shí)，機(jī)組通常會有左右高度不一致的故障反映，如果此時(shí)沒有明確的故障信息，維護(hù)人員可以首先查閱FCOM（機(jī)組操作手冊）中高度容差的允許范圍，如果容差在允許范圍之內(nèi)，則可以不用排故。在需要排故時(shí)，通常以ADR3的氣壓高度為參考來判斷哪一側(cè)的數(shù)據(jù)誤差大，但當(dāng)ADR3的氣壓高度介于ADR1、2中間時(shí)，有時(shí)難以判斷，這時(shí)可以通過機(jī)組與

3、地面管制員聯(lián)系由地面測高雷達(dá)來確認(rèn)飛機(jī)此時(shí)的精確高度。在排故時(shí)，對相關(guān)部位進(jìn)行詳細(xì)目視檢查必不可少，如檢查靜壓孔周圍飛機(jī)蒙皮的氣動光潔度、AOA傳感器有無外部損傷、靜壓孔有無堵塞、連接靜壓孔或ADM的氣管快卸接頭有無松動和漏氣等。靜壓管路漏氣會使機(jī)內(nèi)增壓空氣進(jìn)入管路，導(dǎo)致測量靜壓增大，氣壓高度變小，這在地面上通過滲漏測試可以檢測出來。如果以上檢查均正常，可以考慮與其它飛機(jī)對串懷疑的ADM并飛行觀察，以及在空中對迎角傳感器的數(shù)值進(jìn)行采樣檢查來確認(rèn)是否是ADM或AOA的問題。需要指出的是，當(dāng)飛機(jī)進(jìn)入氣動不對稱飛行如側(cè)滑時(shí)，會有左右高度指示不一致的現(xiàn)象，這是正常的。另外，ADR3計(jì)算的氣壓高度誤差通

4、常要比ADR1、2的要大，一方面這與備用靜壓孔的安裝位置有關(guān)，另一方面是AOA3傳感器容易受到外界氣流干擾。如早期的A320飛機(jī)由于機(jī)長位皮托管的安裝位置偏高，當(dāng)飛機(jī)以某個(gè)迎角姿態(tài)飛行時(shí)，流經(jīng)機(jī)長位皮托管的尾流會對AOA3傳感器的風(fēng)刀造成擾動，從而降低AOA3傳感器的測量精度，影響靜壓源誤差修正（SSEC）的效果，造成ADR3計(jì)算的氣壓高度誤差增大，為此空客公司針對這些飛機(jī)ADR3要滿足RVSM（減小垂直高度間隔）運(yùn)行要求提出了具體的改裝方案，其中有一項(xiàng)內(nèi)容就是將機(jī)長位皮托管的安裝位置往下進(jìn)行調(diào)整，以消除尾流對AOA3傳感器的影響。2、空速誤差大或空速波動空速數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性不僅取決于測量靜壓、A

5、DM、ADR、迎角值和襟縫翼位置數(shù)據(jù)，還取決于測量總壓。不準(zhǔn)確的迎角值和襟縫翼位置數(shù)據(jù)對氣壓高度計(jì)算造成的誤差會遠(yuǎn)大于空速。對于左右空速不一致的故障反映，如果沒有明確的故障信息，并且容差在FCOM的允許范圍之內(nèi)，同樣可以不用排故。在湍流中飛行，飛機(jī)往往會有左右空速不一致的現(xiàn)象，這也是正常的。盡管從皮托管來的測量總壓不需要修正，但皮托管的工作狀況會直接影響總壓測量的準(zhǔn)確性。以A320飛機(jī)最常見的Thales公司件號C16195AA的皮托管為例，該皮托管中段設(shè)有兩個(gè)排水孔，在序號4760以下的皮托管中，約有30%的皮托管廠家在對排水孔鉆孔后管腔內(nèi)壁殘留毛刺，這些毛刺將會導(dǎo)致管內(nèi)排水孔周圍容易堆積異

6、物，時(shí)間長后極易堵塞排水孔，雨季時(shí)管內(nèi)排水不暢將直接影響空速測量的準(zhǔn)確性。為此Thales公司在2002年專門發(fā)布了清除管腔內(nèi)壁毛刺的服務(wù)信函SIL34-086，空客公司在2006年的MPD（維修計(jì)劃文件）中也增加了對皮托管排水孔每6000飛行小時(shí)定期清潔的工作。皮托管使用時(shí)間長后，氧化導(dǎo)致管腔內(nèi)壁凹凸不平，一旦遭受大雨，管內(nèi)殘留的雨水極易堵塞氣路，造成測量總壓減小，空速指示波動或急劇下降，甚至觸發(fā)假失速警告，這在日常維護(hù)中已經(jīng)多次遇到，在吹通管路后系統(tǒng)即恢復(fù)正常。對于使用時(shí)間長、氧化嚴(yán)重的皮托管則必須更換。針對件號C16195AA的皮托管在惡劣氣候條件下容易出現(xiàn)空速異常的情況，Thales公

7、司在2005年對該皮托管的外表保護(hù)涂層和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn)，改進(jìn)后的皮托管件號為C16195BA，其外表的防腐能力和內(nèi)部結(jié)構(gòu)對雨水的排除將顯著增強(qiáng)（見圖1）。TilI伽食司I沖：-.11hdl朋舊司改進(jìn)”BlP；N=CI6195BAK皮it肓圖1、皮托管改進(jìn)前、后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)同樣，管路漏氣也會對空速造成影響，靜壓管路漏氣將導(dǎo)致測量靜壓增大，由于總壓不變，動壓必將減小，空速減小?？倝汗苈仿鈱?dǎo)致測量總壓增大，空速必然增大。在遇到有空速誤差的故障反映時(shí)，要針對誤差的不同情況對相應(yīng)的管路進(jìn)行滲漏檢查。3、AOA傳感器精度下降或故障AOA傳感器的測量精度相當(dāng)重要，AOA數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確將導(dǎo)致氣壓高度、

8、空速、性能速度（如綠點(diǎn)速度、最小可選擇速度、迎角保護(hù)速度、最大迎角速度等）、FAC（飛行增穩(wěn)計(jì)算機(jī)）計(jì)算的總重、迎角平臺與迎角保護(hù)門限值等數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤差，誤差嚴(yán)重的話還將導(dǎo)致失速警告、自動駕駛和自動油門斷開、飛行控制系統(tǒng)進(jìn)入備用法則等。飛機(jī)的迎角值（AOAref）應(yīng)當(dāng)是飛機(jī)的俯仰角（PITCH）與飛行航路角（FPA）的差值，即AOAref=PITCHFPA。三個(gè)AOA傳感器由于安裝位置和各自精度的不同，測量得到的AOA值也可能各不相同，一般要求每個(gè)AOA測量值與AOAref的誤差都不能超過0.5度，如果誤差超過允許范圍，目前ADIRU的BITE（機(jī)內(nèi)自測試）部分都能探測到并給出相應(yīng)的維護(hù)信息，需

9、要強(qiáng)調(diào)的是，如果AOA傳感器本身的故障將導(dǎo)致ADR也故障，此時(shí)ADIRSCDU上ADR電門的故障燈將點(diǎn)亮。AOA傳感器安裝在飛機(jī)外部，容易遭受雷擊，此外由于長期暴露在高速氣流中，傳感器的風(fēng)刀等部位容易出現(xiàn)風(fēng)蝕、脫膠現(xiàn)象，從而導(dǎo)致風(fēng)刀的動平衡性能變差，傳感器測量精度下降。06年我機(jī)隊(duì)一架A320飛機(jī)機(jī)組多次反映PFD（主飛行顯示器）上FAC計(jì)算的性能速度誤差大，通過AIDS（飛機(jī)綜合數(shù)據(jù)系統(tǒng)）ALPHACALLUP功能在空中對三個(gè)AOA傳感器的數(shù)值采樣檢查，發(fā)現(xiàn)AOA3的誤差最大達(dá)到0.8度,在更換了AOA3傳感器后故障徹底排除。在飛機(jī)的日常維護(hù)中，人為擦碰也經(jīng)常造成AOA傳感器的損傷和非定期拆

10、換。4、TAT探頭故障飛機(jī)的TAT探頭雖然只有兩個(gè)，但都是雙單元體傳感器，左TAT探頭分別提供信號給ADR1和3,右TAT探頭只提供其中一路信號給ADR2。TAT探頭提供的信號主要用于靜溫（SAT）和真空速（TAS）的計(jì)算，以及發(fā)動機(jī)的減推力起飛及發(fā)動機(jī)控制。TAT1探頭內(nèi)部一個(gè)單元體傳感器故障后通常對飛行沒有太大影響，但如果內(nèi)部兩個(gè)單元體傳感器都出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致空中雙套自動駕駛和飛行指引儀斷開、第一套方向舵行程限制功能失效，此故障在06年本公司A320/A319機(jī)隊(duì)中已出現(xiàn)2次，由于目前我公司機(jī)隊(duì)ELAC（升降舵副翼計(jì)算機(jī)）均為StandardL81型，所以故障時(shí)沒有導(dǎo)致飛行控制系統(tǒng)進(jìn)入備用

11、法則。5、維護(hù)信息或狀態(tài)信息在飛機(jī)的起飛加速階段（100節(jié)到200節(jié)之間），三部ADR交叉比較各自傳感器的輸入數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)相差超過門限時(shí)（靜壓相差2Hpa（ADR1/2）或5Hpa（ADR3），總壓相差5Hpa，指示AOA相差4度，TAT相差3度），ADR產(chǎn)生相應(yīng)的維護(hù)信息。當(dāng)飛行中遭遇惡劣天氣時(shí)，這種輸入交叉比較經(jīng)常會超出門限而導(dǎo)致維護(hù)信息的產(chǎn)生。ADRs的輸出數(shù)據(jù)供AFS（自動飛行系統(tǒng)）使用，AFS對ADRs的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉比較，當(dāng)相差超過門限時(shí)，AFS將觸發(fā)“ADIRU1/2/3DISAGREE（ADIRU1/2/3不一致）”的維護(hù)信息或“CAT3DUALINOP（3類雙通道著陸不工作

12、）”的狀態(tài)信息。04年我機(jī)隊(duì)一架A320飛機(jī)出現(xiàn)“CAT3DUALINOP的信息，信息時(shí)有時(shí)無，先后對串了十幾部計(jì)算機(jī)都無效，最后地面檢查發(fā)現(xiàn)ADR3的氣壓高度誤差太大，判斷為ADM（19FP8）性能下降，在更換了ADM后故障最終排除（見圖2）。圖2、安裝在前電子設(shè)備艙中的ADM（19FP8）6、機(jī)長或副駕駛位的ADR和IR同時(shí)故障A320系列飛機(jī)共有3個(gè)ADIRU，每個(gè)ADIRU都有ADR和IR兩部分組成，它們之間數(shù)據(jù)相互連接的情況為：每個(gè)IR都接收3個(gè)ADR的輸出，但在正常情況下，IR優(yōu)先使用本邊ADR的輸出；每個(gè)ADR都接收另外2個(gè)ADR的輸出數(shù)據(jù)以相互比較（見圖3）。當(dāng)機(jī)長位或副駕駛位

13、的IR或ADR故障時(shí)，機(jī)組可以通過ADIRS的轉(zhuǎn)換旋紐（ATTHDG開關(guān)和AIRDATA開關(guān)）來恢復(fù)失效邊的數(shù)據(jù)。AUTi?1山PIPglJ.AAUTOMANUALAUTOMANUALIR?BOREIISLI-.CUNU1燦、1CHJ-Lri憂掃眾慎序:INIHJ：.H.i：/,sOPENOPENBUSAOPENGROUNDBUSBATTHDGAIRDATA圖3、三個(gè)ADIRU之間數(shù)據(jù)總線的相互連接機(jī)長或副駕駛位的ADR和IR同時(shí)故障時(shí)，機(jī)組轉(zhuǎn)換ATTHDG和AIRDATA開關(guān)的不同順序卻會導(dǎo)致不同的后果。2005年底，我機(jī)隊(duì)一架A320飛機(jī)空中出現(xiàn)ADR1+IR1故障，機(jī)組先后將ATTHDG

14、電門和AIRDATA電門置于CAPT3位，結(jié)果造成A/P、A/THR自動斷開，近地警告系統(tǒng)和第一套偏航阻尼系統(tǒng)故障，左座失去飛機(jī)姿態(tài)及飛行數(shù)據(jù)，航圖失效，右座航圖不刷新，飛機(jī)失去自動導(dǎo)航功能，機(jī)組人工操縱飛機(jī)在空管部門的雷達(dá)引導(dǎo)下使用VOR、NDB等原始數(shù)據(jù)飛行并著陸。分析其原因，如Vzbi（來自IR的慣性垂直速度）是由Vacc（來自IR的垂直加速度）、Hi（來自IR的慣性高度）和Hb（來自ADR的氣壓高度）來進(jìn)行計(jì)算的，當(dāng)ADR1+IR1故障時(shí)，如果人工先將ATTHDG開關(guān)置CAPT3位,貝VADR1-IR3,IR3使用ADR1的輸出計(jì)算Vzbi，由于ADR1故障，所以IR3的Vzbi為NC

15、D（無計(jì)算數(shù)據(jù)），結(jié)果是ADR1+IR1+IR3都有問題，導(dǎo)致了AFS和其它系統(tǒng)的故障。而如果人工先將AIRDATA開關(guān)置CAPT3位，則ADR3-IR1，由于此時(shí)ADR3-IR3，IR3仍可使用ADR3的輸出來計(jì)算Vzbi，則最終結(jié)果仍只是ADR1+IR1故障，AFS等系統(tǒng)不受影響。在FCOM中明確要求：當(dāng)同一個(gè)ADIRU的ADR和IR同時(shí)故障時(shí)，必須首先執(zhí)行ADR故障后的程序，即首先轉(zhuǎn)換AIRDATA開關(guān)，然后再轉(zhuǎn)換ATTHDG開關(guān)。知曉并理解這一點(diǎn)，對于維護(hù)人員判斷、分析和排除故障十分重要。7、兩個(gè)ADR輸出錯誤以及極端情況當(dāng)一個(gè)ADR輸出錯誤而其它兩個(gè)ADR正確時(shí)，ELAC、FAC和FMGC（飛行管理制導(dǎo)計(jì)算機(jī)）會忽略故障數(shù)據(jù)，除了失去3級著陸能力外，不會有其它駕駛艙效應(yīng)。當(dāng)至少兩個(gè)ADR輸出錯誤但不相同時(shí)，自動駕駛和自動油門會斷開，ELAC觸發(fā)產(chǎn)生“ADRDISAGREE的信息，飛行控制系統(tǒng)進(jìn)入備用法則，在兩個(gè)PFD上顯示“SPDLIMIT（速度限制）”的故障旗，性能速度數(shù)據(jù)消失。特別需要強(qiáng)調(diào)的是，當(dāng)至少兩個(gè)ADR的輸出錯誤但相同時(shí)，機(jī)組或者系統(tǒng)都會采取“表決法則”放棄另一個(gè)ADR的輸出而使用兩個(gè)錯誤ADR的輸出，這將對飛行安全構(gòu)成極大威脅，這