C909飞机风挡雨刷系统工作原理和故障分析

刘筱云LXY

南航技术汕头基地 刘筱云

本文将全面讲解C909飞机雨刷系统的工作原理、设计缺陷及由此引发的全机型继电器烧蚀故障，详述笔者协助厂家与总部机务技术中心破解困扰国内各航司这一技术难题的过程，以及最终联合厂家工程师针对设计缺陷制定并实施完整有效修正措施的经过，笔者也因此荣获集团公司奖励。

2023年3月27日，我们基地刚接管的C909飞机B-91A1出现故障：右侧雨刷电门置于OFF位时，雨刮器无法回到PARK位。经测量发现，方向继电器B2-B3或C2-C3不通，触点烧蚀，更换继电器后恢复正常。然而仅隔一天后，29日机组再次反馈右侧雨刷无法回位，检查发现新更换的继电器同一对触点再次烧毁。根据继电器专业资料，此类触点烧毁多为熔焊导致，可能是闭合或断开过程中拉弧释放大量热量，或是异常大电流产生的焦耳热引发。此故障持续不断出现，在不到两个月的时间里，基地已累计更换六个右侧方向继电器。经了解，全国范围内的C909飞机均陆续出现右侧方向继电器B2-B3和C2-C3烧蚀问题，2022年7月至2023年5月11日期间，全国共发生59起。需说明的是，单纯以时间段统计雨刷继电器烧损情况并不精准，统计维度应结合该时段内机组对雨刷系统的实际使用频次。记得在那段时间里，为了搜集数据，我在一架已经完成航后的C909飞机上操作右侧雨刷系统，当第二次将雨刷控制电门置于OFF位时，雨刮当即停留在风挡玻璃上，控制电门各档位操作均失效，经检查确认继电器已烧损。基于此，结合后文的分析，我们最终确定采用使用次数统计的方式更为准确。我通过厂家工程师了解到，故障刚发生时，各执管C909飞机的公司均已向生产厂家反馈了此故障，但因厂家对该系统认知不足，未能及时给出有效解决方案。该雨刷系统选装的是欧洲RMT产品，空客飞机A320的雨刷系统也采用了RMT公司产品，且出自同一设计师之手。针对C909雨刷系统故障，当时厂家曾经咨询过空客公司工程师，空客公司A320雨刷系统从未发生过类似的问题 ，对C909雨刷系统不断烧继电器的问题，他们也无法给出解决方案，于是空客工程师去找RMT公司，得到的答复是该设计师已退休10年，目前无法取得联系。

由于我未持有C909机型执照，需先全面学习并掌握C909雨刷系统维护手册及系统图册的相关内容。待该系统完整的工作原理与控制体系已清晰掌握后。在仔细研读国内各公司所有关于C909雨刷系统故障的研究与分析报告后，我发现业内对于C909雨刷系统所采用的、作为直流有刷电机独具运转特性的电压反向制动技术，缺乏系统性的理论认知。所以，我看到的所有故障分析报告可谓五花八门。

面对各航空公司不断要求厂家提供该故障的彻底解决方案，以及航材紧缺的双重压力，厂家一时也无法给出令人满意的解决方案。最终，问题交给了国内一家电气控制有限公司，希望能由专业的人来做专业的事，以彻底解决雨刷系统当前的问题。结果这家公司上来也不细究机上直流马达驱动的雨刷机构出现的问题，直接把机上价格40万元的进口有刷电机组件一整套拆下，换上一套价格近6万元的国产无刷电机。有刷电机依靠碳刷和换向器实现电流换向，碳刷易磨损，需要经常更换；而无刷电机通过电子换向控制转动，没有碳刷磨损的问题，使用寿命更长。这一出手就是大手笔，我们看一看厂家的说明：

C909-700 飞机开发了新构型的风挡雨刷系统，将旧构型的风挡雨刷系统中的马达转换器有刷改为无刷电机。作为航空领域保障飞行安全的关键装置，风挡雨刷系统的性能直接影响飞行安全与效率，新构型的风挡雨刷系统契合行业电动化技术发展趋势，具备寿命长、噪声低、重量轻的优势，相比传统系统维护成本更低，建议换装新构型的雨刷系统，可有效降低风挡雨刷系统故障率。

取消了电刷和换向器结构的无刷电机，使用寿命可达传统有刷电机的2-3倍，且故障率更低，无需像有刷电机那样定期更换电刷，维护成本大幅降低，从长期使用维度考量更具成本效益。直流有刷电机具有启动快速、制动及时、调速平稳、控制简单、结构简单、价格便宜。而且它启动电流大，在低速时扭矩（旋转力）大，能带很重的负荷。是同体量无刷电机无法比拟和替代的。所以，在大功率启动、快速制动、大扭矩的场合而使用同体量无刷电机来代替直流有刷电机一般是难以胜任的。

看到国内机务同仁针对该故障分析研究后提出的各类见解，以及各公司争相开展改装的情景。2023年4月17日，我撰写了《C909飞机风挡雨刷故障分析》一文并发表在阮工频道，希望能正本清源，帮助大家正确认识C909飞机雨刷系统的工作原理及故障根源，并提出辨证论治的解决方案。尽管当时的文章篇幅较短，却依然引起了厂家的重视，他们及时停止了电机改装工作。随后，厂家工程师通过广州技术中心与我取得联系，我与厂家工程师的合作之路也由此开启。在交流中我了解到，厂家当前亟待解决的问题有两个：一是尽快提供继电器持续烧蚀问题的解决方案；二是保障继电器的供应——厂家已将生产线上飞机雨刷系统的继电器拆下支援各航司，自身也面临继电器短缺的困境。由于继电器频繁烧蚀，各航司都陷入了继电器库存告急的恐慌。下图所示即为该继电器。对于C909这类小众机型，国外厂家的生产及库存量均较小，经咨询得知，航材新订单的交付最快需要两个月。

我在办公室反复研读电脑上C909飞机系统图册中的雨刷控制逻辑图，很快便摸索出破解当前故障困境的思路。我发现速度继电器的C2C3触点组未被设计启用，始终处于闲置状态。而B2B3这对触点只有在雨刷控制电门转动到HI位时闭合参与工作，在LOW位和OFF位均不参与工作。于是我提出了以下两个方案：

方案一，当飞机出现雨刮不能归位故障时，可先检测方向继电器B2B3与C2C3触点组的通断状态，如果是C2C3不通，可直接对换方向继电器与速度继电器，这样故障就可排除。如果测量是B2B3不通或者B2B3和C2C3均不通，在无同型号继电器库存的情况下，可对换该两类继电器。这种情况下雨刷通常只能工作在LOW位和OFF位，高速HI位无法工作，可保留HI位功能，按程序放行飞机。

实际上，我们可将故障排查流程进一步简化：无论在本场还是外站，当飞机出现雨刮无法回到止动位故障时，无需检测方向继电器触点B2B3与C2C3的烧蚀情况，可直接将其与速度继电器进行对换，对换完成后进行测试：若电门在OFF-LOW-HI-OFF各挡位切换均工作正常，则判定为原方向继电器C2C3触点烧蚀；若电门切换至HI挡位时无法工作，则判定为原方向继电器B2B3触点烧蚀，我们可以保留HI位不工作放行飞机。每架飞机配备的两个速度继电器即可作为应急备件，无需再为继电器备件储备问题发愁。

方案二：将方向继电器A3端与B3端的底座接线端用导线连通，利用闲置的A3触点，实现方向继电器B2B3与A2A3两端子的并联。结果B2B3通过的电流只有原来的一半。这样B2B3就彻底不会再出现烧蚀了。也就彻底消除了B2B3烧蚀造成的雨刮不能回到止动位故障，以及串继电器后出现HI位不工作的情况。

该方案具备极高实用价值，可直接解决长期困扰厂家及各航司的继电器烧蚀与航材紧缺问题。我把上述方案给了厂家和机务广州技术中心，并建议下发给各航司和各执管C909基地。此后，国内各航司因C909飞机雨刷系统故障及继电器紧缺引发的运营压力立刻得以缓解，相关问题得到妥善解决。

以上排故方法都是围绕治标的“西医”方法，目的就是消除病症，也就是继电器不断烧蚀这个表征，采取的措施就是更换继电器，结果发现继电器烧毁的速度远快于进货速度，最终航材库房入不敷出，各公司继电器几乎进入零库存。我将方向继电器A3B3用导线连接，以此提升继电器B2B3触点的大电流承受能力。但过载电流这个病根不除，方向继电器C2C3触点的大电流冲击耐受能力仍无改善，继电器烧损率依旧居高不下。好在我们每架飞机都有两个速度继电器做备件，航材备件压力自然小了很多。所以我们的工作一直都在围绕着“治标”进行。

接下来我们将采用中医的“辨证论治”的理论，利用“望闻问切”方法找出造成继电器烧损的“病根”－也就是电流过载，从根本上消除故障的“起因”来达到治本的目标。为从根源上彻底排除这一飞机疑难杂症，我们首先需全面掌握C909雨刷系统的工作原理。

下面我就带领大家一起来全方位地学习和认识C909雨刷系统的工作原理，并结合雨刮系统控制逻辑，分析一下到底是什么原因造成雨刷系统不断出现电流过载而毁损继电器这一重复故障，并且烧蚀的均是方向继电器[C2-C3]或[B2-B3]这两对常闭触点。比如雨刷在摆动过程中若遇到障碍物或冻结在风挡玻璃上时，控制单元会进行多次尝试推动，这种情况就可能引发电流过载，我们可以从这类常见触发场景入手排查。

针对这一故障，我们需分析系统运行时这两对触点的工作状态。结合系统原理图，我们梳理出雨刷系统从启动运行到关闭复位至止动位的完整控制流程，如图一所示。

图一

由图一可见，C909飞机雨刷系统的运行由一个三位雨刷电门控制，将电门置于LOW位、HI位和OFF位时，雨刮对应呈现低速转动、高速转动和停止三种状态。雨刮的高低速状态由电源分别接入对应的高速、低速转子线圈决定。

首先，将电门切换至HI位，具体如图二所示。

图二

电源电流路径为：方向继电器[B2-B1]→速度继电器[B2-B3]→电机高速转子线圈→方向继电器[C1-C2]→地。另一路电流经方向继电器[A2-A1]传输至刹车线圈完成机械解锁，雨刷进入高速运行状态。我们可以看出方向继电器触点[C2-C3]、[B2-B3]处于开路状态，即这两对触点未参与工作。图中Brake线圈为机械制动装置，线圈通电时机械抱锁装置松开，电机可自由转动。线圈断电时，将对电动机转轴实施机械抱闸，从而确保雨刮处于停止位时不受高速气流影响。Park Switch 为位置电门，当雨刷电门放到OFF，雨刮减速运动到Park位时顶开此位置电门切断电机电源并由机械制动装置锁定在此位。

接着，将控制电门置于LOW位，此时电机高速线圈断电、低速线圈通电，雨刷以低速状态运行（如图三）。可见方向继电器触点[C2-C3]、[B2-B3]仍处于开路状态。

图三

接下来，将雨刷电门置于OFF位（如图四）。

图四

与电门置于LOW位和HI位时不同，此时电源电压反向加载至电动机与刹车线圈。对直流电动机来说，这叫作电压反向制动运转状态，目的是使雨刷马达尽快减速以便让雨刮器快速回到止动位。因为飞机雨刷系统都是工作在高速气流下的雨水环境中，为保障飞行安全，电动机必须具备扭矩大、转速快、动力足的大功率特性。航空风挡雨刷电机作为应用于商用飞机、军用飞机、直升机等航空器的重要设备，其涵盖电压、电流、功率等在内的动力参数必须经过严格的测试和验证，以此确保能在这类极端环境条件下正常运行。当我们把电门放到OFF位时，要求电机必须迅速减速让雨刮快速回到停止位，目前行业中雨刮电机普遍具备自动回位功能，要实现这一精准快速的回位效果，就必须在雨刷控制系统中引入电压反向制动控制功能。这里刹车线圈电源同样被反向，但它仅是机械锁定装置，其线圈的电流正向或反向效果是一样的。

为了便于对直流电机电压反接制动的理解，我们接下来的分析仅围绕直流电动机在电源正接和反接时的运行情况和具有的特性。

正常运行状态，即雨刷电门处于LOW位与HI位的工况。如下为简图五，图中Uf代表电机励磁线圈的电压。

图五

当电动机正常运转时，电动机的电磁转矩T和电动机转速N是同方向的，T和电枢电流Ia成正比：T=CeΦIa。图中TL为雨刷机构产生的负载转矩；E为转子旋转时产生的感应电动势，公式为：E=CeΦN，感应电动势E与转速N有关，正常运转时E和外电源Ua方向相反，这时有Ua=E+Ia（Ra+Rb），Ra为转子电枢电阻，实际测量为0.4欧姆；Rb为线路电阻，实际测量左侧为0.42欧姆、右侧0.27欧姆，可以得出电动机运行时流经转子绕组的电流Ia=(Ua-E)/（Ra+Rb），此时我们将刹车线圈流过的电流用Ib表示：那么可以得出流经方向继电器[C1-C2]触点的电流I(c1c2)=Ia+Ib=(Ua-E)/(Ra+Rb)+Ib。I（c1c2）机上实际测量的数据在2-4安培之间。这里电门放LOW位和HI位E大小不同，转速越高E越大，I（C1C2）越小。也就是电门从LOW位转到HI位时电机转速升高，转子回路电流减小。

接下来，我们分析控制电门置于OFF位时的工作情况，如图六所示：

图六

电源电压反向加载至电动机与刹车线圈，刹车线圈的电流大小仍为Ib，但流向已发生改变。电机输入电压反向接入，电磁转矩T和负载转矩TL同向并与转速N反向，进入制动状态。因电动机转速N不能跳变，也就是E不能突变，我们将得到如下算式：-Ua=E+Ia(Ra+Rb)→Ia=-（Ua+E）/(Ra+Rb)，这里电流为负值，也就是电流已反向，可以看出此时电流数值比正常运转工作时电流Ia=(Ua-E)/（Ra+Rb）要大很多，增幅为ΔI=2E/（Ra+Rb）。制动启动瞬间，电动机转速N处于最大值，对应的反电动势E也达到峰值，因此（Ua+E）的数值最大，Ia随之达到峰值，总电流（Ia+Ib）也同步达到峰值。由此可见，电流峰值始终出现在雨刷电门切换至OFF档位的时刻。

观察图四可知，当电门置于OFF档位时，电源电流路径为：15A跳开关→方向继电器触点[B2-B3]→速度继电器触点[C1-C2]→分别流经电机LOW绕组、刹车线圈→在速度继电器B2端汇集→方向继电器B1端→方向继电器触点[C3-C2]→最终接地。下图（图七）为右侧雨刷电门从LOW档位切换至OFF档位时，在飞机上实测的方向继电器C2至接地端这段导线的电流波形。

图七

雨刷马达关闭时的电流波形参数如下：74A/10ms、27A/10ms、64A/176ms。

初始阶段，线路电流突升至74安培，持续10毫秒后骤降到27安培，这是电门离开LOW位瞬间，电机与刹车线圈产生的自感电流所致；电门从LOW位移向OFF位过程中，电流维持27安培10毫秒，待电门到达OFF位时，电流再次突升至64安培，这是由于电源反接后，电源电压和电机感应电动势同向，转子线圈回路电流突升，此后，随着电机转速快速下降，电流也同步迅速降低，在176毫秒时降至13安培并持续下降，直至雨刮器抵达止动位，此时作动停止位电门断开电机与刹车线圈的电源，雨刮被机械制动锁定在停止位，转速与电流均归零。我们可以算出电门到达OFF时，对应于峰值电流64安培时的峰值电压：

（Ua+E）=Ia(Ra+Rb)=64*0.67=42.9伏。

我们再来看左侧雨刷的运行情况，如图八所示，为左侧雨刷电门从LOW位切换至OFF位的电流波形图。为完整呈现整个过程，我们对时间轴进行了压缩，因此电门从LOW位切换至OFF位过程中的电流变化细节无法清晰显示。我们关心的是峰值电流大小和雨刮到达止动位的情况。

图八

从图中可见，左侧雨刷电门切换至OFF位时，峰值电流达到52安培，随后持续下降500毫秒后跳变为0，表明雨刷已抵达止动位。左侧电流峰值小于右侧，原因在于左侧线路阻值（0.42Ω）高于右侧（0.27Ω）。左侧对应峰值电流时的速度继电器B2端电压为：

（Ua+E）=Ia(Ra+Rb)=52*0.82=42.6伏。

我们知道飞机上这两个继电器额定电流均为10安培，过载电流50安培，耐受值5秒；电流达到损毁电流60安培1.2秒后烧毁。所以每次电门转动到OFF位时，继电器触点都可能会受到较大电流冲击而烧毁，比如雨刮系统就存在开关在关到OFF挡时因继电器故障出现无复位功能的情况，其中右边风挡雨刷电路中的继电器受影响较大。

在电压反向制动中，电门放OFF后，理想状态是当雨刮到达止动位、电源切断时，电机转速也下降到接近零。但实际操作中，电门切换至OFF位的时机存在随机性，雨刮抵达止动位时的转速也无明确规律可循。若此时雨刮器距止动位较远，可能在未抵达止动位时，电动机转速便已降至零，随后电机会反向运转，直至雨刮器到达止动位，电源被停止位电门切断后方才停止。有刷直流电机在雨刷系统中的这一运转特性，可通过下方的特性曲线加以说明。如图九

图九

曲线1对应电门处于HI或LOW位时，电机的正常运转状态；曲线2对应电压反向制动状态。我们将A点设定为雨刷电门置于LOW位时的稳定运行工况。当雨刷电门由LOW位切换至OFF位时，电源反接，电磁转矩随之反向，雨刮电机进入反向制动状态，这是由于电机转速N无法发生突变。这时运行状态由图中A点变到B点。运行的特性曲线变为曲线2，在反向制动作用下，电机转速从特性曲线的B点下降至C点时降为0，若此时雨刮器恰好抵达止动位，位置电门便会断开电源，此刻因转速N为0，感应电动势E也为0，这是最为理想的工况。如果到达C点还没到达止动位，电枢电流-Ia=-Ua/（Ra+Rb），这时电机开始反向转动，直到雨刮器到达停止位切断电源为止。可以看到，电机开始反转时电流并不大，电流的最大值出现在电门转到OFF位、电压反向加载的时刻，也就是图中B点。

读到这里，想必有人会产生疑问：为何我们常发现方向继电器触点[C2-C3]、[B2-B3]出现烧蚀，而同一回路中的速度继电器触点[C1-C2]却从未出现烧蚀现象？另外，同样是额定电流也为10安培的电机却总是安然无恙。还有就是为什么电源端那个15安培的跳开关在这么多的继电器烧蚀故障中竟然没有一次跳开？

先来说这跳开关，我曾在实验平台做过测试，从线路短路到跳开关跳开至少有一秒的延迟。所以，雨刷电门置于OFF位时出现的这一时限不超过300毫秒的高峰值电流，它来不及做出反应。至于速度继电器[C1-C2]这对触点为常开触点，受继电器线圈通电控制闭合，闭合的速度以及触点接触压力均比靠内部复位弹簧加载闭合的触点[C2-C3]、[B2-B3]要可靠得多，因为方向继电器工作一段时间后，自身产生的热量会导致内部触点机构运动滞缓，再加上内部复位弹簧因高温变软，结果就是方向继电器触点[C2-C3]、[B2-B3]因闭合慢容易产生电弧而且触点接触压力低容易高温氧化，自然我们看到的都是[C2-C3]、[B2-B3]出现烧蚀现象。至于直流电动机，它对大电流冲击的耐受性是很强的。在一则直流电动机破坏性实验的视频中，实验人员对额定电压为5伏的直流电动机进行耐压测试，随着电压升高，电机转速也随之上升，直到电压接近额定电压的10倍，即50伏时，飞转的电机电刷不断地跳火，最后碳刷烧毁。说到这里，飞机雨刷电机为什么没有出现烧毁就不需要再解释了。

前文我们对直流电机电压反向制动运转状态进行了分析，它的特点是制动电流很大，产生的制动力矩大，制动减速效果明显，但不能自动停止，容易反转。对电源反接产生的过大电流必须加以限制，为此需在电动机电路中串接限流电阻，即制动电阻R，如图十。

图十

在电动机电路中，受制于继电器负载能力和电枢换向的限制，要求流经继电器和电枢绕组的电流最大不能超过额定电流2-2.5倍，即Iamax≦（2-2.5）IN 。继电器额定电流为10安培，电动机额定电流也为10安培，考虑到继电器从电门转到OFF位到雨刮停留到停止位电机工作时间较短，我们取额定电流2.5倍为最大电流，也就是25安培来计算。可以得到右侧制动电阻R最小值：

R=(U+E)/Iamax -Ra-Rb，R=42.9/25-0.4-0.27 =1.05欧姆

关于制动电阻功率的确定，我们参照电子街《制动电阻的降额选择——非重复制动》中的权威结论：“在非重复性制动系统中，在制动时间小于10秒的情况下，制动电阻的功率可选择降到20%以下”。本雨刮系统整个制动过程不超过300毫秒，远小于10秒阈值，因此选取16%的降额比例具备合理性。

电阻功率计算：P=I²×R×16%=25²×1.05×16%≈105瓦

基于相同逻辑，我们可确定左侧雨刮制动电阻参数：

R=42.6/25-0.4-0.42=0.88欧姆

为便于电阻选型，此处左右侧制动电阻可不再细分。结合制动使用率的常规取值（20%-30%），功率统一选用100瓦；同时为避免因阻值过小导致制动电流过大损毁电力电子器件，阻值需结合制动单元最大允许电流等参数合理确定，暂不直接选用1欧姆阻值。由于制动电阻仅在雨刷电门置于OFF位时介入工作，两侧电流的微小差值可忽略不计。

结论：我们在左、右侧雨刷系统运行回路中各接入一个功率为100瓦、阻值为1欧姆的制动电阻，该制动电阻可将雨刷电机制动时产生的电能转化为热能消耗掉，避免电能累积影响电路安全，让雨刷系统运行在安全、规范、合理的状态。按照制动电阻选型原则，该参数的电阻既能保证吸收能量的能力，又不会因电流过大损毁自身，这个制动电阻可以直接跨接到方向继电器[B1-C3]之间，如图十一。

图十一

将电阻接于此位置的优势在于，当雨刷电门置于LOW和HI位时，该段线路处于闲置状态，仅在电门处于OFF位时才会投入工作。这也就避免了制动电阻对雨刷工作在LOW档和HI档可能产生的影响。

此后，我们在一架飞机的方向继电器[B1-C3]触点间串接一个阻值为1欧姆的电阻开展实测，结果显示，在左侧风挡雨刷电门放到OFF位时流过[C2-C3]触点的峰值为25.2安培，右侧为28.8安培。综合考虑不同飞机线路阻值差异以及制动电阻计算值与实际取值的偏差，本次实测结果符合预期，达到了设计要求。。

综上可知，我们基地的C909飞机B-91A1雨刷系统故障的根源在于，该系统引入电压反接制动功能后漏装制动电阻，未能控制回路中产生的较大反向电流，造成了方向继电器触点过流被烧蚀。针对该故障，我们要精准施策，把漏装的制动电阻补装回去。

其实，C909飞机风挡雨刷的设计师采用有刷直流电动机是有其道理的，因为有刷直流电机具备启动力强劲、扭矩大、制动快速的特点，可利用电源反接制动的优势，在关闭雨刷电门时迅速使雨刮器减速，以便其在止动位实现机械锁定。不禁思考，RMT的设计师既然引入了电压反向制动机制，为何会遗漏制动电阻这一系统重要组件？究其原因，可能设计者在飞机上做过测试，想看一下不装这个制动电阻和安装制动电阻到底有多大的区别。因为每次把雨刷电门放到OFF位，制动电流虽然峰值挺高，左侧达到52安培，右侧47安培，但它们随着制动开始、电机转速快速下降而下降，一般在500毫秒后下降到零。这么短的时间这电流会对设备如电机、继电器造成多大的影响，它与装制动电阻的控制线路到底有多大的差异，我想设计者一定是做过对比测试，认为差异是可以接受的，于是就放弃了制动电阻。

我们根据直流电动机的教学理论给出的方案，是电源反向峰值电流必须控制在电机和继电器额定电流的2.5倍以内，也就是25安培。如果我们以电门放OFF到电机停止约500毫秒这极短时间为由，再加上雨刷为不常用设备，冷却环境良好，电机自身抗机械冲击能力较好，争取到20%的电流上浮极限值，也就是30安培，这就是我们C909飞机上反接制动控制线路中允许的峰值电流的最大值。而我们设计师设计的这套舍弃制动电阻的系统峰值电流左侧为52安培，右侧47安培，两个电流值对雨刷系统的影响有多大，目前，我无法获取C909飞机2022年7月以前的故障报告及换件记录，仅希望获取2022年7月EWIS线路优化恢复后的故障报告与换件记录。

C909未安装制动电阻的雨刷反接制动控制系统存在设计缺陷。这一缺陷在2022年7月暴露出来了。2022年7月厂家对以后新出厂的该型号飞机都进行了EWIS线路全三维优化，优化后显著缩短了右侧线路长度。优化前线路电阻：左侧0.386Ω，右侧0.41Ω；优化后左侧0.421Ω，右侧0.271Ω。右侧线路电阻优化后减小了0.139Ω，对应缩短了6.3米的导线长度。没想到这样小小的一段导线竟然把雨刷系统 的缺陷给暴露出来了。本来最大反流峰值要求不超过最大极限值30安培，结果，我们的设计师直接把制动电阻给节约了，造成我们右侧反接制动时电流峰值增加了17安培，达到了47安培。接着在厂家实施EWIS线路全三维优化，又把这反向制动电流提升了17安培，直接达到64安培。突破了继电器60安培/1.2秒的损毁阈值。直接导致B-91A1右侧雨刷继电器接连烧毁6个，且雨天日均烧毁一个。记录如下：

3月27日、29日；4月5日、6日、14日；6月6日--。

为此厂家在右侧加入一根9米长电阻0.2欧姆导线，恢复到线路优化前状态。在机上电门放OFF时实测电流波形如下图十二。

电流波形：56A/15ms, 22A/18ms, 47A/160ms，

电流峰值下降了18安培，恢复到了优化前的水平，已经和左侧相当。这是过去一直可以接受的情况。飞机上雨刷系统的这两个继电器额定电流为10安培，过载电流50安培，耐受时间5秒，损毁电流60安培，1.2秒后烧毁。

我们来讨论厂家服务通告SB-A21-30-0016-R00的执行情况，具体围绕“以国产无刷电机改装进口有刷电机”这一方案展开：新构型的风挡雨刷系统寿命长，噪声低，重量轻，提高可靠性。所谓寿命长是相对无刷电机来说的，有刷电机是一个非常成熟的产品，C909自2016年投入商业运营以来，已累计交付150架，安全运输乘客超过1700万人次，其运营表现足够可靠，我们选装的电机在C909飞机上运行个三五年就根本不是问题。针对继电器不断烧蚀的故障，厂家采取的措施竟然是采用国产无刷电机来替换进口有刷电机，这让人匪夷所思。无刷电机以永磁体为转子、线圈绕组为定子，通过霍尔元件感应转子的状态与位置，以此改变定子线圈的通电状态，使转子持续获得电磁转矩并保持运转。它具备寿命长、噪声小、技术含量高、转速上限高的优点。但其控制便捷性不如同体量的有刷电机，不过无刷电机的扭矩表现更优，参考数据显示，同类型无刷电机的扭矩比有刷电机高出约20%，且在需要较大扭矩的场景中更具适配性，在对动力、机动性和扭矩都有较高要求的飞机雨刷系统中，同体量无刷电机完全能够胜任需求。特别是在电门放OFF位时，有刷电机可以利用电源反接制动功能，制动灵活，制动效果好，确保雨刮器到达制动位时处于低转速状态，以此减轻机械锁定机构的负荷。而无刷电机仅能依靠自身机械刹车机构对高速运转的雨刷机构实施制动，这既需要产生较大制动扭矩，自身还需具备强抗反扭矩能力，其弊端不言而喻。在完成改装后的各公司都反映国产无刷电机装机后均出现寿命短的情况。根据相关资料，有刷电机使用碳刷和换向器传递电流，存在摩擦损耗，其连续工作寿命在几百到1000多个小时，到达使用极限就需要更换碳刷，不然很容易造成轴承的磨损，而飞机此前雨刷系统所有故障中没有一例是有刷电机烧坏的；无刷电机采用电子换向技术，消除了碳刷和换向器的摩擦损耗，通常使用寿命在几万小时这个数量级，但由于轴承的不同无刷电机使用寿命也有很大不同，现在这个以寿命长自居的电机却一个个都夭折了。最终，不堪重负的国产雨刷马达因内部部件强度不足，被供应商全部召回，这就是设备用在了错误的地方。

目前，商飞完成1欧姆电阻的选型、机上验证及成文上报局方批复的全流程，至少需要一年时间。于是决定先采用应急措施对右侧雨刷线路加入一根15米长导线以获取0.2欧姆阻值。如果真要等效1欧姆电阻，需要的导线长度为75米，这加到飞机上是不合适的。这样右侧实际电阻值为0.471欧姆。左侧加了一根5米长导线，线路阻值也升为0.488欧姆。可以推算出对应的峰值电流为44安培左右，这一结果处于安全可控范围，可保障系统稳定运行。

2026年4月26日星期日

题外话：

近期在机务在线平台看到一位同行的提问：

The motor leading particulars are:

direct current

permanent magnet

two rotation speeds (slow/fast) for sweeping, one slow speed, inverted rotation for the parking position. 其中最后一项提及雨刷在收藏位具备低速及反向旋转功能，而我记得A320的风挡控制旋钮仅有快速、慢速及停止三个档位，这该如何理解？这句话怎么理解？莫非是雨刷马达内部结构具备慢速及反转功能？恳请业内专业人士解惑。

这位同行所提出的问题，我在相关文章中已给出解答，在此便不再单独赘述。

下面三图摘自机务在线“风挡防雨系统故障分析”一文，结合机务在线同主题的《风挡防雨系统排故分析A320系列》专业资料可以看出，空客320雨刷系统在电门放关闭位时，也引入了电压反向制动功能。雨刷停留位置故障占比也很高，相当于C909进行EWIS线路全三维优化前状态。