浅谈EMB145飞机襟翼系统

leon1417 · 发表于 2009-12-1 14:22:58

经典案例分析
资料名称	浅谈EMB145飞机襟翼系统
ATA章节号	27
机型	EMB145
部件名称	襟翼
故障描述	襟翼系统是飞机飞行操纵系统中一个非常关键的子系统。它通过增大飞机的机翼面积和改善飞机的升力特性，在起飞、进近、着陆过程中发挥举足轻重的作用。由PARKER公司设计、全电动操作的EMB145飞机的襟翼系统，在我公司运行的最初三年多时间里，由于系统本身设计上的缺陷和机务人员对系统认识上存在差距的原因，EMB145飞机襟翼系统故障多次造成航班延误、取消、返航，甚至是飞机滞留外站，数日无法回归基地，给公司的运营造成极大的影响。为此，笔者认为很有必要把这几年对145飞机襟翼系统的认识归纳成文，并提出极具操作性的建议。
原创/转载	转载
备注

浅谈EMB145飞机襟翼系统
孟巍（机务部 EMB145 中队）
襟翼系统是飞机飞行操纵系统中一个非常关键的子系统。它通过增大飞机的机翼面积和改善飞机的升力特性，在起飞、进近、着陆过程中发挥举足轻重的作用。由 PARKER公司设计、全电动操作的 EMB145 飞机的襟翼系统，在我公司运行的最初三年多时间里，由于系统本身设计上的缺陷和机务人员对系统认识上存在差距的原因，EMB145飞机襟翼系统故障多次造成航班延误、取消、返航，甚至是飞机滞留外站，数日无法回归基地，给公司的运营造成极大的影响。为此，笔者认为很有必要把这几年对 145 飞机襟翼系统的认识归纳成文，并提出极具操作性的建议。
EMB145 飞机的襟翼系统是由两个完全相同、又各自独立的通道操作和控制的，每个通道都有多个控制、反馈和监控组件。通常情况下，两个通道同时操作，襟翼从 0°到 45°需要 30 秒的时间；一旦某个通道内有了故障，则另一个通道操作整个襟翼系统，但收放速度减慢一半（60 秒）。系统基本名词：襟翼电子控制组件、襟翼动力驱动组件、襟翼速度传感器、襟翼传输刹车、襟翼选择手柄、襟翼柔性轴、襟翼螺旋动作筒、襟翼间隙检查、襟翼系统零位校正。
系统组成：
●    FECU(Flap Electronic Control Unit)襟翼电子控制组件它是整个襟翼系统的指挥中心。其内部有两个通道，每个通道都有控制部分和监控部分，确保安全操作襟翼，并防止意外的襟翼收放动作。另外通道内还有一反馈解算器，它提供信号给 EICAS 显示襟翼位置，并为失速保护系统提供失速构型数据。
●    FPDU(Flap Power and DriveUnit)襟翼动力驱动组件它是整个襟翼系统动作的动力源。其上有两个电动马达组件 FDMU(Flap Drive Motor Unit)、一个位置反馈组件 FPTU(Flap Position TransducerUnit)和一套减速齿轮箱。直流、无刷的电动马达组件，产生高转速/低扭矩的源动力；减速齿轮箱实现转换，将其转化为低转速/高扭矩的可用动力，输出到襟翼柔性轴上。位置反馈组件给 FECU 提供襟翼位置信号。FDMU 内部还有一个由 FECU 控制的“断电上锁”型的马达刹车。
●    FFS(Flap Flexible Shaft)襟翼柔性轴它是襟翼系统动力传输的运输线。在左右两侧，各有 5段 4 种不同长度的柔性轴，它是由灌注了石墨的特氟隆管和多股高强度的碳钢金属丝组成的。其功能就是把 FPDU 产生、转化的可用动力，机械传送至直接操作襟翼操作面运动的襟翼螺旋动作筒上。
●    FSA(Flap Screwjack Actuator)襟翼螺旋动作筒它是襟翼操作面动作的执行机构。每侧机翼上有四个襟翼螺旋动作筒，其上有两级正－伞齿轮减速装置和输入扭矩限制器。它负责操纵襟翼操作面到指定位置。
●    FAGB(Flap Angle Gear Boxes)襟翼斜交轴伞齿轮箱在每侧机翼，各有一个 30º和 50º的 FAGB，它根据机翼的几何形状，实现通过襟翼柔性轴传输的机械动力的转向。
●    FVS(Flap Velocity Sensor)襟翼速度传感器它是襟翼系统工作的监控装置。左右各有一个，负责监控襟翼的收放速度和左右两侧的不对称性。
●    FTB(Flap Transmission Brake)襟翼传输刹车它是襟翼系统的保护装置。左右各一个，用于确保襟翼螺旋动作筒工作在限制的负荷范围内，并防止由于传输故障带来的两侧襟翼的不对称。
●    FSL(Flap Selector Lever)襟翼选择手柄它是飞行员与襟翼系统实现人机对话的媒介。飞行员通过操作手柄，拨动其内部的编码盘，将目标位置以电信号的形式发送至 FECU。
系统工作原理：系统结构如图 1 所示：

                                 图 1 ●    飞行员将襟翼选择手柄放置在需要位置（0º、9º、18º、22º、45º），FSL会将此位置信号送给 FECU；
●    FECU 比较襟翼手柄位置与 FPTU 反馈回来的襟翼的实际位置是否一致。如不一致，FECU发出动作指令给 FPDU；
●    FPDU 收到指令，FDMU 电机转动，带动内部减速齿轮动作，输出高扭矩/低转速的动力给FFS 襟翼柔性轴，FFS和 FAGB 把机械动力传输给两侧不同位置的 FSA 襟翼螺旋动作筒；
● FSA操作襟翼操作面到指定位置，此时 FECU 比较的“位置差”信号会逐渐减小到 0，FECU操作控制马达刹车制动；
● FECU 同时实时监控襟翼操作面的运动，把信号送给 EICAS 显示和其它相交联的系统。如果发现任何的不对称情况，FECU 会立即断开襟翼系统，EICAS 上出现“FLAP FAIL”琥珀色信息；如果在一个通道内出现故障，FECU 会继续控制襟翼的操作，但速度减半，EICAS上出现“FLAP LOW SPEED”的蓝色咨询信息。
襟翼系统常见故障：
⑴襟翼系统相关信息介绍
襟翼系统的故障，EICAS 只能提供两种信息显示：
“FLAP FAIL”――襟翼失效；
“FLAP LOW SPEED”――襟翼低速；
襟翼系统的元部件很多，出现上述信息，如何才能更快地缩小范围，找到问题的所在？我们必须充分利用CMC（中央维护计算机）的下载信息，尽快排除故障。可能出现的 CMC 下载信息有：
●    “FLAP ELECTRONIC UNIT FAIL”（襟翼电子控制组件 FECU 故障）；三种故障导致该信息触发：
Activity Fault：工作故障，表明 FECU 内部自检出故障；
Motor Commutation Fault：马达换向故障，表明马达换向逻辑以及反馈位置解算器内出现信号丢失、基准丢失或无法追踪等问题；
Direction Fault：方向故障，表明收放信号与马达运转的方向不一致。
●    “FLAP JAMMING”（襟翼卡阻）；
通常表明是襟翼驱动线路上存在机械故障或是马达刹车解锁故障。FECU 通过监控马达的指令电流，如超过 55 安培，触发该信息。
●    “FALP LEFT/RIGHT WING BRAKEFAIL”（襟翼左/右传输刹车故障）；
FECU 持续监控 FTB 襟翼传输刹车的输出电流值。如果不满足条件：
刹车解锁时，电流下降低于 20毫安；
刹车上锁时，电流下降应大于 500 毫安而小于 4 安培则触发该信息。
●    “FLAP LH/RH TRANSMISSON FAIL”（襟翼左/右传输故障）；
“FLAP DRIVETX FAIL”（襟翼驱动传输故障）；
“FLAP DRIVE SENSORFAIL”（襟翼驱动传感器故障）
上述三条信息均表明由于襟翼系统存在机械或电气上的故障，造成襟翼收放左右两边不对称。它很可能是由于襟翼柔性轴 FFS 破损、襟翼马达FDMU 与 FPTU反馈解算器之间断开连接或是左右 FVS与 FPTU 存在不同步的情况造成的。触发该信息的条件是以下四项之一：
左右某一 FVS 速度传感器的转速超过 2400 转/分；
左右 FVS之差超过 7 圈；
FVS、FDMU、FPTU 两通道间的相对速度、方向、位置不一致；
一个先前锁定的不对称故障未被清除。
●    “FLAP LH/RH MOTOR BRAKE FAIL”（襟翼左/右驱动马达刹车故障）；
如果 FECU 内部的马达刹车继电器或是马达刹车驱动电路故障，会触发该信息；如果马达刹车内部或飞机电气线路上有短路，导致刹车电流超过 2.5 安培；亦或是由于襟翼卡阻导致马达驱动电路上的电流超过 55安培，也会触发该信息。
●    “FLAP SELECTOR LEVER FAIL”（襟翼选择手柄故障）；
任何时候，如有来自 FSL 无效的襟翼位置要求，且在三个连续的 100 毫秒时间间隔内，此情况一直存在，则会触发该信息。
●    “FLAP SHORT CIRCUIT”（襟翼电气短路）；
表明存在单相对地短路或相与相之间短路，亦或是 FDMU 马达内单相或两相短路情况。FECU 通过监控其电源模块的电流峰值，如超过 105 安培，则触发该信号。
●    “FLAP LH/RH SENSOR FAIL”（襟翼左/右速度传感器故障）；
通常与襟翼低速“FLAP LOWSPEED”的 EICAS 信息相伴，暗示某一侧的襟翼速度传感器FVS 有问题。
●    “FLAP FEEDBACK POS FAIL”（襟翼位置反馈故障）
FECU 监控 FSL 手柄指令与 FPTU 反馈的襟翼实际位置是否一致，当差值超过 1.5º（襟翼在 0º、9º、18º、22º）或 1º（襟翼在 45º）时，触发此信息；同时 FECU 也监控 FPTU 的输出信号是否在有效的范围内（0º→45º）以及 FPTU 内的反馈解算器是否工作正常。
⑵襟翼系统的复位方法
出现襟翼故障，首先查阅 CMC 信息。由于是计算机控制，临时性、间歇性的虚假故障时有发生。因此有必要先对系统进行复位。但是襟翼系统的复位并不是简单的拔 CB（跳开关），因为某些左右“不对称”故障一旦触发，会被锁定，必须利用维护维护面板上的复位开关清除，正确的操作应该是：
顺序拔出“FLAP1”、“FLAP2”跳开关 CB；
将维护面板上“FLAP RESET”复位开关扳在“RESET”位并保持；
顺序按入“FLAP1”、“FLAP2”CB；
2、3秒后松开复位开关。
⑶故障通道的判：
当对系统进行正确的复位操作之后，如仍然有“FLAP LOWSPEED”信息，则说明某一个通道内存在故障。那么如何判断是哪一个通道有问题呢，可采用如下的手段判断：
确保“FLAP 2”CB 闭合；
拔出“FLAP 1”CB；
观察 EICAS 上的警告信息，如果信息从“FLAP LOW SPEED”变为“FLAP FAIL”，则说明故障存在于 2 通道；如果信息保持“FLAPLOW SPEED”不变，则说明是 1通道内有问题了。
⑷故障的简单电路诊断判断出故障存在的通道，再结合 CMC 的下载信息，就需要具体判断故障点。根据近几年的维护经验和来自 EMBRAER 公司排故手册的数据，笔者总结了下面一个表格，通过测量 FECU 的P1104 插头各有关插钉之间的电阻值，可初步判断相应襟翼部件的好坏，作一个简单的电路诊断。

测量目标		1 通道			2 通道
测量目标		测量针脚（PIN）	参考阻值(Ω)	实测阻值(Ω)	测量针脚（PIN）	参考阻值(Ω)	实测阻值(Ω)
FDMU∣ FECU	励磁线圈	1—2	37—50		122—123	37—50
	正弦线圈	3—4	130—170		124—125	130—170
	余弦线圈	12—13	130—170		119—120	130—170
	马达刹车	5—6	33—47		126—127	33—47
FVS ∣ FECU	左 FVS	42—45	210—270		88—91	210—270
	左 FVS	43—45			89—91
	右 FVS	17—44			107—90
	右 FVS	16—44			106—90
FPTU∣ FECU	励磁线圈	25—37	37—50		83—94	37—50
	正弦线圈	38—39	130—170		84—85	130—170
	余弦线圈	40—41	130—170		86—87	130—170
FTB ∣ FECU	左 FTB	46—GND	15-30		92—GND	15-30
	左 FTB	47—GND			93—GND
	右 FTB	8—GND			115—GND
	右 FTB	9—GND			116—GND

⑸进一步判断故障：经过电路诊断，排除上述电子部件的可能之后，就需要进一步地检查机械传输线路。

● 襟翼操作面垂向间隙检查：襟翼放在0°，在襟翼操作面的边缘用测力计施加一向上的 30Kg 的力，记下量角器测量的襟翼偏转角度读数 A；再施加一向下的 15Kg 的力，记下量角器读数 B；A+B 的和不超过 0.5°为合格。
● 襟翼操作面横向间隙检查：襟翼放在 0°，使劲将襟翼操作面扳向翼根方向。测量机翼下表面襟翼与“Torque Box” 之间的水平间隙，记为 MA；又使劲将襟翼扳向翼尖方向，测量同一位置的水平间隙，记为 MB；MB-MA 的差应在 3 至 5 毫米范围内为合格。
● 襟翼柔性轴的检查：如上述两个间隙检查不在允许范围内，则说明机械线路上存在故障。需分段检查襟翼柔性轴，看护套特氟隆管有无破损、变形，轴心碳钢束有无散股、扭曲、错位、变形等异常现象（注意轴心必须从有红色标识的一端抽出，且注意检查环境的清洁）。
● 襟翼传输刹车的检查：襟翼传输刹车，在地面断电情况下是上锁的。可利用 PARKER 公司的专用电缆，外加一个 28V 的直流电源给 FTB，就可以人工解锁刹车。利用此办法，也可以检查 FTB的上锁、解锁功能。
● 襟翼的零位校正：在更换了襟翼机械传输线上的部件之后，或是检查到襟翼操作面的横向或垂向间隙不在允许范围内，就必须进行零位校正工作。首先把襟翼放在 22°或45°，进行预调整，目的是保证襟翼螺旋动作筒的万向接头的“PIN”能够自由灵活出入（如图 2），即表明襟翼操作面在滑轨上基本摆正；

接着进行再调整，其目的是为了避免襟翼操作面收到 0°时会与机翼翼面发生干涉。把襟翼放 9°或 22°，看襟翼操作面的实际位置与飞机机翼上9°或22°的参考标线的相对位置：如实际位置低于标线位置，则断开1#柔性轴，电动解锁FTB，人工将襟翼操作面调到高于标线的位置；如实际位置高于标线位置，则可直接将襟翼收到 0°。上述操作的之后，可按程序完成调整。
操作和维护建议：
⑴机组滑行建议：我们有些机组反映，在飞机起飞前滑行的过程中，经常会遇到 EICAS 上出现“FLAP LOW SPEED”故障信息，滑回后一复位，信息又消失了。这是怎么回事？通过仔细的调查研究，

发现故障出现存在一些共同点：
●    飞机均是处于起飞前的滑行过程中；
●    机组正在操作襟翼，放在起飞构型的 9°位置；
●    飞机正在转弯，且转弯滑行速度较快；
考虑到上述三个特点，这个问题就有了较清晰的答案：由于飞机在快速转弯，此时收放襟翼，势必会造成左右两侧的襟翼速度传感器感受到的速度存在差别，一旦这个差值超过门限，就会触发“襟翼低速”的警告。因此，对机组操作襟翼系统，建议不要在滑行转弯的时候进行；如不可避免，转弯动作一定要缓慢、轻柔。
⑵FTB 襟翼传输刹车电缆接头加装防水装置：
EMB145 飞机在川航运行的最初几年里，曾多次出现 CMC 下载信息“FLAP LEFT/RIGHT WING BRAKE FAIL”，为此机务人员更换了襟翼传输刹车。但是跟踪这些换下来的部件的修理报告，多数情况是“NO FAULT FOUND”（未发现故障）。为此我们进行了长期细致的观察，发现安装在机翼中段的 FTB，工作环境总是非常潮湿，甚至盖板内经常积水，而 FTB的电缆接头却没有做任何防水、防潮处理，这势必会影响 FTB的正常工作。发现这个现象后，从 2003年起，我公司机务人员自行对机队所有飞机的 FTB电缆接头进行烘干、加装防水防潮的热缩套管，效果非常明显，近两年几乎再未发生过类似故障。
⑶加强日常对襟翼系统的维护工作：
虽然日常例行维护工作中并没有襟翼系统的内容，但考虑到 EMB145 飞机襟翼系统故障率较高的特点，平时必须加强以下几项工作的力度和深度：
●    为防止机械卡阻，建议经常性地检查襟翼操作面的垂向间隙和横向间隙，一旦发现异常，
必须检查机械传输线路，并重新完成对襟翼系统的零位校正；
●    加强对襟翼柔性轴的检查和润滑工作；
●    加强襟翼螺旋动作筒的渗漏检查和注油润滑工作；
●    重视襟翼传输刹车和襟翼驱动马达刹车的刹车力检查；
●    重视对襟翼操作面滑轨及导向滚轮的检查。

结束语：
拥有巨大潜力的中国民航支线市场，会需要更多的支线客机。作为国内首家引进 EMB145 飞机的公司，近五年的运营维护经历积累了一定的经验。希望本文的介绍，能对 EMB145 飞机襟翼系统的认识有所帮助，能对现场的操作、排故有所借鉴。

参考文献：
EMBRAER 公司飞机手册：AMM1、AMM2、FIM、WM
PARKER 公司《Embrar RJ145FLAP SYTEM TRANINING》

yangjiahui · 发表于 2009-12-1 14:40:39

支持一下

252431822 · 发表于 2009-12-17 22:09:40

支持了

xiaohan0627 · 发表于 2009-12-24 21:03:24

谢谢楼主的无私分享~~~~~~~~~ 顶！

airbuses · 发表于 2010-1-27 16:55:48

真想看看，可惜没钱。。<div class=\"tal s3\">

airbuses 于 2010-01-27 17:12 又补充说</div>再回一贴，赚点钱。

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