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0 引言

引氣系統(tǒng)是飛機(jī)的重要系統(tǒng)之一，直接影響飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)和增壓系統(tǒng)，影響旅客的舒適度和航空安全。飛機(jī)的引氣系統(tǒng)提供壓力和溫度可調(diào)的氣源，供下游空調(diào)、增壓等系統(tǒng)使用，引氣系統(tǒng)失效將導(dǎo)致下游系統(tǒng)無(wú)法使用，客艙壓力無(wú)法保持。

空客A320 飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)AIR ENG 1（2）BLEED FAULT 故障信息在飛機(jī)日常維護(hù)中出現(xiàn)的比例較高，該故障是因超溫或超壓造成，如果維修人員無(wú)法獲取WQAR 數(shù)據(jù)，只能依據(jù)空客公司TSM 排故手冊(cè)和維修人員工作經(jīng)驗(yàn)制定排故方案，故障能否及時(shí)準(zhǔn)確地排除，在很大程度上依賴(lài)于維修人員的工作經(jīng)驗(yàn)。因此，通過(guò)WQAR 監(jiān)控引氣系統(tǒng)的超溫和超壓進(jìn)行預(yù)防性維修可以大大減少飛機(jī)故障，準(zhǔn)確完成排故。采取預(yù)防性維修方式是通過(guò)大數(shù)據(jù)分析歸納總結(jié)引氣超溫情況，確認(rèn)系統(tǒng)參數(shù)正常性范圍，將之運(yùn)用于系統(tǒng)監(jiān)控，對(duì)監(jiān)控發(fā)現(xiàn)的性能退化的飛機(jī)系統(tǒng)提前采取維修措施，使之恢復(fù)到合理的范圍，避免飛機(jī)帶隱患執(zhí)行航班。預(yù)防性維修能大大降低系統(tǒng)故障，降低系統(tǒng)完全失效的發(fā)生概率，有效保障航班安全。

利用EMS 平臺(tái)分析發(fā)現(xiàn)，飛機(jī)B-88XX 執(zhí)行航班過(guò)程中，一段時(shí)間內(nèi)在爬升階段出現(xiàn)瞬時(shí)超溫現(xiàn)象，由于A320 的超溫故障信息在phase 4 和phase 5 被抑制，飛機(jī)未報(bào)故障信息，如果飛機(jī)一直帶隱患執(zhí)行航班，將增加雙引氣失效的概率，應(yīng)提前制定排故方案消除隱患。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)工作模式

1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)供氣方式

如圖1 所示，CFM5B 發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)有兩個(gè)來(lái)源，分別是中壓級(jí)引氣和高壓級(jí)引氣。中壓級(jí)引氣來(lái)源于發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)5 級(jí)，高壓級(jí)引氣來(lái)源于發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)9 級(jí)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于低功率狀態(tài)時(shí)，高壓引氣活門(mén)將打開(kāi)，由高壓級(jí)提供引氣；高壓引氣活門(mén)關(guān)閉時(shí)，由中壓級(jí)提供引氣。引氣經(jīng)過(guò)壓力調(diào)節(jié)活門(mén)的調(diào)壓和預(yù)冷器的調(diào)溫，產(chǎn)生合適溫度、壓力的引氣，供給下游用戶(hù)使用。

圖1 飛機(jī)引氣系統(tǒng)原理示意圖

1.2 主要部件及其工作方式

發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)由引氣監(jiān)控計(jì)算機(jī)（BMC）進(jìn)行控制，主要部件包括高壓引氣活門(mén)（HPV）、壓力調(diào)節(jié)活門(mén)（PRV）、超壓活門(mén)（OPV）、調(diào)節(jié)壓力傳感器（8HA）、控制電磁閥（TLT）、風(fēng)扇空氣活門(mén)（FAV）、恒溫控制器（TCT）和溫度傳感器（6HA）。

引氣系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)通過(guò)PRV 將下游靜壓調(diào)節(jié)在（44±4）psig 之間，控制引氣流量，并提供反流保護(hù)。PRV 的控制電磁閥（TLT）負(fù)責(zé)控制PRV 的開(kāi)關(guān)。超壓活門(mén)為安全裝置，在系統(tǒng)超壓時(shí)可完成氣動(dòng)關(guān)閉。系統(tǒng)包含多個(gè)信號(hào)管（sense line），用于傳遞壓力信號(hào)、作動(dòng)相應(yīng)的活門(mén)。系統(tǒng)的兩個(gè)壓力傳感器可探測(cè)調(diào)壓前后的壓力，將壓力值傳遞給BMC，并提供ECAM 上的顯示。

引氣系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)通過(guò)FAV 提供冷卻空氣到預(yù)冷器，從TCT 得到壓力信號(hào)調(diào)節(jié)溫度到200 ±15℃，6HA 測(cè)量預(yù)冷器下游溫度，提供相關(guān)電信號(hào)給BMC。

2 引氣系統(tǒng)監(jiān)控預(yù)防性報(bào)警開(kāi)發(fā)

2.1 故障特征分析

利用EMS 平臺(tái)統(tǒng)計(jì)B-88XX 飛機(jī)2018 ～2020 年的航班數(shù)據(jù)，如圖2 所示。圖中橫坐標(biāo)表示航班運(yùn)行中系統(tǒng)出現(xiàn)的最大溫度值，縱坐標(biāo)表示航班次數(shù)，根據(jù)95%置信區(qū)間，可以認(rèn)為采集到的最大溫度值數(shù)據(jù)95%的數(shù)據(jù)是合理的，將過(guò)大或過(guò)小的數(shù)據(jù)視為異常數(shù)據(jù)，初步確定引氣溫度的正常范圍為{190-210}。

圖2 B-88XX飛機(jī)引氣溫度（R）概率分布頻率

2.2 確定正常溫度分布

統(tǒng)計(jì)運(yùn)行的28 架A320ceo 飛機(jī)近5 年航班的引氣溫度數(shù)據(jù)，共有231031份右側(cè)引氣溫度樣本，如圖3 所示，基本符合正態(tài)分布。

圖3 A320機(jī)隊(duì)引氣溫度（R）概率分布頻率

標(biāo)準(zhǔn)差分析如表1 所示，認(rèn)為3σ的概率99.71%足以篩選出正常范圍數(shù)據(jù)，即{180.5-209}，因此對(duì)A320ceo飛機(jī)引氣超溫的監(jiān)控應(yīng)參考此為基數(shù)。

2.3 確定監(jiān)控門(mén)檻值

由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，引氣超溫多發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)推力增加時(shí)。故監(jiān)控邏輯為：飛機(jī)離地前至飛機(jī)落地（phase 04 ～phase 07）?；跇?biāo)準(zhǔn)差的分析以及AMM 給出的215 ℃正常調(diào)節(jié)上限，如果A320ceo 飛機(jī)引氣溫度超過(guò)240 ℃， 會(huì) 出 現(xiàn)ENG 1 （2） BLEED HI TEMP 維護(hù)信息；超過(guò)257 ℃并持續(xù)55s， 會(huì) 出 現(xiàn)ENG 1（2） BLEED FAULT 警告信息，據(jù)此制定215℃的監(jiān)控閾值。

3 模型驗(yàn)證

1）案例一：2021年4月2日，B-81XX飛機(jī)引氣溫度超過(guò)215℃，如圖4 所示，之后一個(gè)月內(nèi)多次超過(guò)門(mén)檻值，由于超溫未達(dá)到飛機(jī)的警告值，機(jī)上沒(méi)有警告信息。更換TCT 后，系統(tǒng)性能恢復(fù)正常。

2）案 例 二：2021 年5 月20 日，B-88XX 飛機(jī)引氣溫度超過(guò)215℃，如圖5 所示，之后多次超過(guò)門(mén)檻值，由于超溫沒(méi)有達(dá)到飛機(jī)的警告值，機(jī)上沒(méi)有警告信息。更換TCT 后，系統(tǒng)性能恢復(fù)正常。

圖5 B-88XX監(jiān)控看板

上述兩個(gè)案例證明監(jiān)控模型有效。同時(shí)，對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理，發(fā)現(xiàn)已有多起引氣系統(tǒng)超溫故障被監(jiān)控模型提前發(fā)現(xiàn)，從而進(jìn)一步驗(yàn)證了監(jiān)控模型的有效性。

4 結(jié)束語(yǔ)

預(yù)防性維修是指在未發(fā)生故障之前對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合性的檢查、監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障征兆，消除故障隱患，防患于未然。預(yù)防性維修通過(guò)譯碼軟件自動(dòng)對(duì)航班WQAR 數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，將成千上萬(wàn)航班數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)歸納分析總結(jié)，并利用大數(shù)據(jù)分析工具找出系統(tǒng)工作規(guī)律，確定系統(tǒng)參數(shù)合理的性能范圍，以此為參照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)飛機(jī)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行持續(xù)的不間斷的跟蹤監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)性能退化將觸發(fā)警戒，而此時(shí)系統(tǒng)并未完全失效還能繼續(xù)工作，從而為后續(xù)排故措施的合理安排、系統(tǒng)性能的恢復(fù)爭(zhēng)取到寶貴時(shí)間。預(yù)防性維修以可靠性為中心理論，以最少的維修資源消耗提高系統(tǒng)的可用性，綜合運(yùn)用多種維修方式，克服了單一維修方式的不足，能夠有效減少非計(jì)劃維修工作的發(fā)生，有效降低飛機(jī)故障率，提升設(shè)備可靠性，提高系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，最終提升系統(tǒng)整體管理水平。