蔡萱敏 陳喜超

摘要：A320系列飛機(jī)前輪轉(zhuǎn)彎故障一直是機(jī)隊運行中較棘手的問題，尤其是前輪跑偏故障，當(dāng)跑偏角度不大時機(jī)組操作很難發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致故障長期存在，故障惡化后將使內(nèi)部齒輪和齒輪盤磨損超標(biāo)。本文利用QAR數(shù)據(jù)，參考系統(tǒng)原理，找出該故障的內(nèi)在規(guī)律并制定監(jiān)控規(guī)則，使故障在萌生時即能被發(fā)現(xiàn)并及早解決，杜絕了安全隱患，保證了飛行安全。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)彎；跑偏；QAR數(shù)據(jù)

Keywords：steering；veering；QAR data

1 故障背景

利用空客Skywise平臺對機(jī)隊近十年的延誤進(jìn)行統(tǒng)計，前輪轉(zhuǎn)彎故障平均每年有2起，該故障常造成飛機(jī)無法轉(zhuǎn)彎，需要拖車拖回，易占用跑道。

圖1為近十年前輪轉(zhuǎn)彎故障統(tǒng)計情況，其中兩起典型事件如下。

1）2011年12月5日12：36，一架A320系列飛機(jī)滑行時報前輪轉(zhuǎn)彎故障，12：48拖車將飛機(jī)拖回，根據(jù)TSM32-51-00-810-811-A排故，根據(jù)AMM32-42-34 PB401更換BSCU，測試不通過；15：30從飛機(jī)上拆下前輪轉(zhuǎn)彎傳感器（FIN：4GC）送去檢修；21： 00更換4GC完畢，調(diào)節(jié)測試正常；更換前輪轉(zhuǎn)彎傳感器（FIN：4GC），調(diào)節(jié)測試正常。2011年12月8日，該機(jī)哈爾濱過站，11：28再次接收到報文信息“WHEEL N/W STRG FAULT”，機(jī)務(wù)報飛機(jī)滑出后前輪轉(zhuǎn)彎失效，飛機(jī)拖回，重置后無效，飛機(jī)下客排故；14：10分，由沈陽派出排故人員；00：00將3GC和4GC拆下調(diào)節(jié)；00：50調(diào)節(jié)后地面測試正常；后續(xù)航班取消。4GC拆下后發(fā)現(xiàn)齒輪磨損超標(biāo)。

2）2020年4月16日，另一架A320系列飛機(jī)C檢出廠執(zhí)行調(diào)機(jī)時，機(jī)組反饋起飛滑跑階段和落地后都有左偏現(xiàn)象，配平大約7度。調(diào)節(jié)3GC傳感器后，機(jī)組滑行測試正常。后期調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，C檢進(jìn)廠時正常，但更換前起落架后因未正確調(diào)整3GC數(shù)據(jù)，導(dǎo)致了飛機(jī)出廠調(diào)機(jī)就出現(xiàn)前輪跑偏故障現(xiàn)象。

從以上兩起事件可以發(fā)現(xiàn)，前輪轉(zhuǎn)彎故障的特點隱蔽性強，地面難以重現(xiàn)，導(dǎo)致地面排故時無法精準(zhǔn)定位，故障反復(fù)發(fā)生，特別是前輪跑偏故障的發(fā)生往往沒有警告信息，僅是故障現(xiàn)象，而在地面時機(jī)務(wù)無法通過滑行來測試，故無法驗證故障是否真實排除，給運行帶來很大影響。同時，由于無法精準(zhǔn)定位，為快速排故每次都會更換大量部件，導(dǎo)致很多部件被誤換，NFF率非常高。

2 系統(tǒng)工作原理

A320系列飛機(jī)的前輪轉(zhuǎn)彎控制系統(tǒng)由手輪和腳蹬（輸入部分）、BSCU計算機(jī)（控制部分）、前輪（控制對象）、3GC和4GC傳感器（反饋機(jī)構(gòu)）組成。從圖2可見，前起落架中有一個定中凸輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)飛機(jī)起飛抬輪后，前起落架完全伸出，隨后在定中凸輪的作用下，前輪保持中立位，之后跟隨前起收入到輪艙中。

2.1 前輪轉(zhuǎn)彎的地面激活條件

與其他飛機(jī)不同，A320系列飛機(jī)的前輪轉(zhuǎn)彎并不是只增壓對應(yīng)的液壓系統(tǒng)就可操作，而是首先需要滿足該系統(tǒng)的激活條件方可正常操控。而該激活的控制通過控制選擇控制活門實現(xiàn)，當(dāng)飛機(jī)的兩個主起落架被壓縮，且至少一臺發(fā)動機(jī)的滑油壓力不低壓以及拖機(jī)模式在正常位時，該活門才被打開。隨后需通過轉(zhuǎn)換選擇活門使液壓進(jìn)入6GC伺服控制機(jī)構(gòu)。該活門的打開條件是前起落架放出，一旦前起落架收起該活門將會關(guān)閉而切斷液壓來源。如圖3所示，液壓進(jìn)入6GC伺服控制機(jī)構(gòu)，通過SLAVED VALVE進(jìn)入滑閥的中間，在該處通過伺服活門的位置來改變滑閥兩端的壓力，控制液壓進(jìn)入前輪轉(zhuǎn)彎作動筒的具體腔室，從而實現(xiàn)前輪轉(zhuǎn)彎。其中，滑閥上連接了一個LVDT傳感器，BSCU通過控制伺服活門改變滑閥的位置，通過LVDT監(jiān)控滑閥的位置是否正確響應(yīng)，從而實現(xiàn)閉環(huán)控制。

2.2 前輪轉(zhuǎn)彎的控制過程

一般情況下，在低速滑行時機(jī)組采用手輪來控制前輪轉(zhuǎn)彎角度，在高速滑行時機(jī)組采用腳蹬來控制前輪轉(zhuǎn)彎角度。兩個手輪與腳蹬的控制通過代數(shù)疊加的方式實現(xiàn)。轉(zhuǎn)彎的控制原理如圖4所示，兩個手輪的指令經(jīng)過解析后直接送入BSCU，腳蹬的信號通過ELAC計算機(jī)后進(jìn)入BSCU計算機(jī)。具體控制過程是兩個手輪的指令在進(jìn)入BSCU計算機(jī)后首先進(jìn)行疊加，通過圖5的換算將手輪的指令與腳蹬的指令疊加，經(jīng)過限速控制，然后將該指令以電流的形式輸入伺服活門，伺服活門在液壓的作用下控制前輪轉(zhuǎn)到指定角度，3GC將該角度反饋給伺服活門的輸入端作為負(fù)反饋。如果輸入的實際位置與指令位置不一致，伺服活門的輸入端會有電流輸入，如果一致則沒有電流輸入，即伺服活門的輸入是控制指令與實際位置的差值。與此同時，4GC將前輪的實際位置反饋給BSCU的監(jiān)控通道，如果4GC與3GC的參數(shù)值超過6度，就會產(chǎn)生警告，同時切斷轉(zhuǎn)彎伺服機(jī)構(gòu)的液壓。

3 QAR數(shù)據(jù)分析

3.1 QAR數(shù)據(jù)利用原理

由圖5可知，手輪的指令換算值如下：

其中，Y為前輪的最終指令值。

根據(jù)以上原理，在QAR上查找對應(yīng)的參數(shù)，計算出β指令，與QAR參數(shù)上的β指令值相對比，可知BSCU的計算是否存在錯誤；再與3GC的指令值對比，查看6GC伺服機(jī)構(gòu)的控制是否正確；最后查看飛機(jī)在起飛抬輪和降落剛放輪的情況下3GC的值是否在0附近，從而可知3GC的傳感器電器零位與機(jī)械零位是否一致。即利用QAR數(shù)據(jù)可以探測出整個轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)的部件故障。

關(guān)于腳蹬的指令問題，由于腳蹬同屬于飛控系統(tǒng)的方向舵控制，因此腳蹬的角度值對前輪轉(zhuǎn)彎的控制也會受方向舵配平的影響。在飛控系統(tǒng)中，不踩腳蹬時方向舵的配平角度等于腳蹬的角度值，這也是機(jī)組在遇到前輪跑偏時采用配平來修正的操作原因之一。

3.2 建立監(jiān)控模型

基于上述原理，利用空客SKYWISE平臺上的QAR數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證，輸入手輪、腳蹬及輪速參數(shù)，計算出理論值，對比QAR參數(shù)中BSCU計算出的指令值，查看兩者的殘差是否符合期望為0的正態(tài)分布，如符合則上述公式應(yīng)用正確。

從圖6可以看出，殘差符合期望為0的正態(tài)分布，說明公式合理。接下來驗證3GC與機(jī)械位置的一致性。由于前起落架的定中凸輪作用，當(dāng)前起落架伸出時，前輪的機(jī)械位置是0，如果3GC的電器位置也是0，說明正常；如果偏移較大，說明有跑偏現(xiàn)象。對前起放下后及自檢后的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，如圖7所示，該飛機(jī)在機(jī)械零位時，電器的角度是0.124度且非常穩(wěn)定，說明該監(jiān)測原理可行。

驗證6GC的工作狀態(tài)算法，將BSCU的指令值與3GC反饋值進(jìn)行做差，查看殘差分布。如圖8所示，殘差也是近似期望為0的正態(tài)分布，說明6GC的工作狀態(tài)監(jiān)控算法沒有問題。雖然其中非0的數(shù)據(jù)較多，原因是跑道路面不同或滑行時的側(cè)風(fēng)等外界因素所致，總體仍為正態(tài)分布就表明6GC的監(jiān)控算法可行。該算法的問題在于不能實時監(jiān)控，需要監(jiān)控一段時間內(nèi)的數(shù)據(jù)才能平衡外界因素干擾，從而監(jiān)控6GC的性能狀態(tài)。

4 監(jiān)控措施方案

綜上所述，利用QAR數(shù)據(jù)可以監(jiān)控以下內(nèi)容：

1）監(jiān)控3GC是否存在機(jī)械零位偏差；

2）監(jiān)控BSCU指令值是否正確；

3）監(jiān)控6GC的性能狀態(tài)。

通過第一點的監(jiān)控，可以及時解決前輪跑偏問題并提前發(fā)現(xiàn)3GC和4GC的齒輪與前起支柱內(nèi)的齒輪盤之間的磨損問題。通過第二點監(jiān)控可以準(zhǔn)確判斷出BSCU計算機(jī)是否有問題，從而大大降低BSCU計算機(jī)送修的NFF率。通過第三點監(jiān)控可以及早發(fā)現(xiàn)6GC的性能狀態(tài)，以判斷其內(nèi)部的伺服活門是否存在老化等現(xiàn)象。另外，通過對應(yīng)監(jiān)控到的某些異常點，可以查看是否存在因主輪剎車、前輪漏氣等造成的跑偏。

對于前起落架內(nèi)部齒輪磨損嚴(yán)重的情況，可以根據(jù)飛機(jī)上的4GC與3GC的差值來監(jiān)控，當(dāng)監(jiān)控到波動頻繁時，可拆除3GC和4GC，詳細(xì)檢查對應(yīng)的齒輪和前起支柱齒輪盤的狀態(tài)。一旦發(fā)現(xiàn)齒輪盤磨損嚴(yán)重，需更換前起落架組件，尤其是在翼近10年的老齡飛機(jī)的起落架。

參考文獻(xiàn)

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