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[1-19通用] 关于737NG各系统常见故障分析及改进建议

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发表于 2020-7-14 15:50:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
关于737NG各系统常见故障分析改进建议
——邓奎
一、概述:
          737NG飞机从引进中国民航已有多年,截止2019年,BOEING已正式停产该机型,这一机型对于国内航空公司和维修单位来说应该是非常熟悉它的各系统功能、原理和常见故障处理,也积累了很多宝贵的维修经验,在国内各航空公司737NG机队中,系统性的故障重复出现,甚至导致不安全和不正常事件时有发生。下面就以某机队在册的280多架737NG飞机在2017-2019年的历史故障维修记录进行统计分析,在收集整理约9万多条定义为“故障”的信息中,为了提高本次分析数据尽量的准确有效,特根据某公司的维修记录纸《信息录入》规范和各系统章节进行归类,排除非系统故障和错误定义故障性质的干扰,将9万多条故障信息进行整理后保留86100多条系统故障维修记录作为各航空公司NG机队的系统故障次数进行统计分析,从而找出问题原因,以帮助其提高机队技术状态、运行品质和可靠出勤率,减少不必要的不正常事件。

二、各重要系统常故障统计分析
       根据某4家航空公司737NG机队在2017-2019年发生的常见重要系统(21、27、32、36、76、78和80章)故障维修记录次数统计分析(见下统计图),不难看出21、36、76和78章故障次数呈逐渐上升趋势,21章更是势不可挡,总体上看似可能因单机架数的增长导致故障总量上升,实为维修质量下降造成重复故障出现,维修质量的下降可能与生产任务量、工作环境变化和保障困难等客观因素有一定关系,但也暴露出维修人员、技术工程师对飞机系统理论知识掌握不够全面、维修经验不足造成排故方案不精准等导致连续排故和跟踪不彻底,也造成了人力资源大量耗费。某公司NG机队在近3年来的多发性、关键系统故障也有跳变的趋势(见下统计图),从这五个常见故障章节中发生的故障数量上看,2018年相比2017和2019年明显得到控制。
机队重要系统故障统计.jpg 某公司机队重要系统故障统计.jpg

1、ATA21、36章节故障分析
     对于这两个章节放在一起分析是因为它是飞机生命的支持系统,两个系统相互关联,在NG机队中是重点关注和监控的对象。虽然在过去3年来通过远程监控手段的开发和加强预防性维护有一定的可控成效,但从各航空公司机队技术状况分析,问题主要表现在以下几个方面:

(1) 空调系统涉及到设备冷却和座舱增压系统,常见的故障现象有以下三种情况:
A. 对于800飞机来说,多数是在出港前或准备着陆前,按压系统告示牌出现PACK或ZONE TEMP灯亮,大部分故障可以通过按压CAUTION来复位控制面板中的指示逻辑,这一类故障原因一般是控制器(PZTC/PFTC)自检发现TCV、冲压作动器或TAV瞬时故障而被记录在控制器中,而空调系统运行正常。另一类故障原因是空调系统出现ACM进/出口或组件出口过热跳开,这类属于真实的超温跳开,只能通过按压TRIP RESET来重置空调系统。这里注意,TRIP RESET按钮是空调和引气跳开共用的重置键,只是在ACAU中的复位继电器不同,因此只有发生了跳开,按压TRIP RESET按钮才起作用。

(a)根据2015年5月21日某公司B-1***飞机双空调在空中相继失效后返航和2018年1月7日某公司B-*5**飞机起飞后双空调跳开的事件分析及经验总结,造成空调跳开的主要原因是热交换器被污染导致散热性能下降,从而使ACM进/出口和组件出口超温跳开,严重的就是造成ACM高负载运转使空气轴承抱死或叶轮片损坏导致ACM轴失衡损坏,2015-2019年KN机队因空调系统故障更换的ACM数量统计如下(见下统计示图)。
某公司机队ACM更换统计.jpg
      
(b)导致热交换器散热性能下降的主要原因是散热器过脏,造成散热冷路通道堵塞、冷空气流通不足所至。空调系统故障与季节变化、环境和温度有密切联系,例如在某机场运行时的柳絮季节以及转场某机场运行时的沙尘(大量基建)、雷雨季节和环境温度等条件下,很容易导致空调超温跳开。从过去3年的故障数据统计(见下示图)分析,实践证明在每年空调系统暴发故障在5、6、7月份,如果在4月份不能抑制这一势头,随着环境温度升高,将会在6-7月高发,通过多年的维护总结和实践证明,有效抑制空调系统故障高发最直接的方式是在4-6月使用氮气在翼清洁散热器,7-10月可减少清洁频次和间隔。
某公司机队空调故障月统计.jpg

(c)在这里要重点说明一下,管控方案再有效,但重在执行清洁效果,例如:2015年5月21日某公司B-1***飞机双空调失效事件,该机是于2014年12月引进的新飞机,使用1406FH,738FC,近一个月内没有发生空调系统故障,根据当时的管控方案,分别在56日和512进行了氮气在翼清洁热交换器,为什么时隔9天就出现了该故障?经拆下热交换器检查发现表面较脏,送厂流量检测均超出要求(见下示图),所以新飞机不代表散热器不会脏,维护方案再好,也需要实际的清洁效果来证明,所以当时改进了后来的在翼清洁设备和制衡执行偏差的手段后,直至2019年未再出现过双PACK失效的问题,而上述2018年1月7日B-*5**飞机双空调跳开的事件,是因除冰液污染所导致,这也提醒了航线维修单位在除防冰工作时的操作规范。
某公司机队散热器问题.jpg

(d)当然,大量的散热器更换、清洁工作也随之带来频繁拆装检查导致人为差错风险增加和清洁设备保障困难的问题,也并非更换次数多或清洁多就是好事,例如:某公司在一年内更换3次散热器,个人认为有点过渡维修了,尤其是在大机队基地站会导致第3批次与次年第1批次更换重叠,也会带来散热器备件供应紧张问题,还会造成在频繁维修中导致的紧固件损坏或散热器裂纹的人为维修事件。因此,每年的监控方案要根据机队运行环境和技术状态进行适当调整,但绝不能用测量空调系统温度作为监控手段来取代常规的清洁工作,空调系统的温度数据收集只是一个监测手段,而不是治病的有效方法,根据2014-2015年本人的实践经验证明,空调系统使用测温设备来测量相关点位的温度有助于准确判定主/次散热器、ACM部件的工况,不能作为常规的监控手段或机制,只能作为显性的故障检测手段来协助判断故障原因非常有帮助。

B. 座舱增压系统故障,这类故障主要问题原因是增压控制面板的背景灯光和指示故障、CPC控制器故障和座舱升降率指示问题,某公司机队发生座舱增压系统故障2017年36次、2018年32次、2019年29次。

C. 对于设备冷却OFF灯亮问题,主要是进/排气风扇和流量传感器故障问题,还有少数故障是因流量传感器安装角度(电插头角度)问题所致。
(2)空调系统航前出现按压系统告示牌PACK灯亮还有种情况是因航后进行了指令性或非例行维修后,未按正确的顺序复位跳开关,就会导致控制器(PZTC/PFTC)比冲压作动器、TAV和TCV上电早,在控制器自检时就会出现该故障情况,因此某维修单位在几年前就下发过维护提示在航前准备工作中加入空调系统运行和按压系统告示牌测试环节,有效避免这类航前故障延误事件。同时,在维修工作中尽量避免单空调运行,否则会造成左右空调流量传感器初始温度不一致而导致PACK灯亮故障,该故障信息无法立即清除,必须等待两侧传感器温度一致后再自检控制器进行故障信息清除,这类故障无需换件就能排除故障。

(3)PACK非指令关闭或因发动机引气压力低导致空调系统失效,这种故障在驾驶舱无明显指示警告,2017年某公司因座舱失压导致返航/备降事件3起,2018年虽然对EFLOW进行了远程监控和EFCV升级,并且对MCDU进行软件升级触发打印报文的功能。2018-2019年因引气系统压力低进行QAR数据分析时发现,某NG机队已有4架飞机出现在地面启动好双发后,一侧或两侧PACK组件就一直处在关闭状态,如果在空中机组未及时发现并且正常上升飞行高度,如果突然出现另一侧空调系统故障,必然会导致座舱失压并且机组还不知其所以然!这样的潜在安全风险如果不及时有效的规避,给机组的操作和运行安全带来较大隐患!

(4)对于发动机引气系统(36章)故障问题:通过统计分析,某机队从2016-2019年引气系统显性故障不断上升(见下示图),近几年来,各航空公司737NG发动机引气系统故障不断,虽然通过飞机健康监控(AHM)系统以及对飞机进行加/改装来实现远程监控系统健康状况,但在实际维护过程中发现不但没有及时、精准地排除系统故障,反而导致该系统故障重复出现;某公司从2016年全面推广“引气健康测试”工作以来,对故障判断准备性有了明显提高,但也带来了部件更换数据不断增多、感压软管渗漏造成引气故障,多次飞机报告显性的引气系统故障,确在进行引气健康测试时没有发现系统问题,而是预防性更换了多个部件,造成该飞机引气系统在次日或随后的运行中再次出现同类故障,这足以说明在维修过程中,没有正确使用引气健康测试、AHM和UPLINK等这些辅助检测手段来准确判断故障,任何故障判断的准确性都需要有足够的系统知识和维护经验作为决策支撑,才能把哪些隐蔽的、复杂的系统故障彻底排除。根据近3年某公司机队数据统计分析(见下示图)和维修记录发现,在实际运用AHM和QAR数据进行分析时,故障判断还是存在不够精准问题,造成更换多个部件和故障重复性出现,究其原因主要表现以下几个方面:
引气显性故障统计.jpg 某机队引气故障统计.jpg
A、从2016年全面推广引气健康测试以来,多次发现飞机报告引气系统故障,在排故进行引气健康测试时没有发现系统问题,预防性更换了多个部件,但次日或随后的航班运行中再次出现同类故障,这足以说明“引气健康测试”没有起到应有的作用,更是表现出引气健康测试人员对系统原理知识的缺乏,造成在测试时根据不知道系统故障的真实原因,从而健康测试工作也就失去了真正的意义。

B、由于管控职能的分配和年轻工程师不断增加,经验不足和对系统理论知识掌握不够全面,在使用QAR、AHM报文数据和健康测试进行系统故障分析时诊断不准确、对整个系统的相互控制关系和可能产生周边影响的分析不够全面、对故障信息收集整理不够详细,从而导致排除方案不精准、重复出现故障。

2ATA27、32、76和78章节故障分析:对于这四个章节,有一个共同的故障点(油门组件包)会导致这些系统故障出现,由于已下发过相关维护提示,这里不再对油门组件包进行系统故障分析,如果在维护过程中出现这四个系统的故障,根据当前故障现象重点对油门组件包引起的故障进行排查。以下主要上述四个系统的常见故障作简单分析。

(1)27:这一系统的主要问题是自动减速板不预位灯亮、扰流板手柄导致起飞构型警告、安定面配平失效、前缘缝翼过渡灯亮和后缘襟翼不对称等故障。最常见的故障是自动减速板不预位灯亮和扰流板手柄导致起飞构型警告,2017年某机队自动减速板不预位故障10起、2018年4起、2019年6起,对于减速板系统故障主要有以下几个方面:
A、自动减速板不预位灯亮故障:主要问题是自动放出作动器、自动收回作动器故障和手柄位置和预位电门所至,有时在放下襟翼或操作副翼时不预位灯亮;类似问题除了作动器本身故障外,大部分是因为没有满足作动器收回的条件或FSEU记录了一个瞬时故障信息,一般前推任一油门杆大于44度或在FSEU上完成自动收回测试并清洁故障记录就能排除故障。

B、对于减速板手柄位置和构型警告电门故障,其主要问题是手柄位置/预位电门(S276)间隙不当、警告电门(S651)损坏或间隙不当、操纵钢索校装不当等造成。技术公司以发布过减速板手柄位置和警告电门的标准安装工艺,以减少维修力矩原因造成的电门损坏,同时在与飞行员进行技术交流时,应明确不要拍打扰流板手柄进行检查,以减少因外力导致警告电门机率。

(2)32章节:主要故障是自动刹车不预位故障、减摆器、减震支柱和易损接头渗漏等问题。某NG机队2017年的自动刹车故障13起、2018年39起、2019 年31起,更换油门组件包(2017年13个、2018年30个、2019 年20个)。对于自动刹车系统故障,除了本系统部件突发故障外,多数是因油门组件包内S电门接触不良造成系统自检时出现故障,油门组件包还涉及到78章的反推系统故障。根据2018年6月对某737NG机队
自动油门组件包的更换进行统计分析(见下示图)并针对该机队下发维护提示,目前航线维修人员基本可以通过在CDU上调出油门解算度角作为参考,能快速、准确的判断是哪一侧油门组件包引起的故障,以减少不必要的了维护更换和误判导致的NFF件。
某公司机队油门组件包统计.jpg
另外,对于易损接头和滑行减摆器的渗漏检查,需要通过液压系统增压和操作起落架手柄到收上位来检查,这些看似简单的操作测试,往往会在不经意间疏忽了关键步骤。因此,针对关键系统的测试和检查,整机放行人员应对飞机各系统了解并且监督维修人员按AMM或工作单步骤正确地完成测试检查,避免“走过场”的行为出现。

(3)78章节:主要是反推系统收放故障或指示反馈问题,对于一些间隙性故障多数是由于油门组件包中S电门接触不良或同步锁把标间隙不当造成,也有在维修过程中因未正确操作测试导致故障不能及时排故。

3、其它常见系统(ATA33、34)故障
(1)对于33章节,主要问题是应急灯光故障造成航前延误问题,某机队2017年灯光系统导致的6起不正常事件中,有4起是应急灯光故障;2018年17起不正常事件中有8起是应急灯光故障而且均为航前出现。应急灯光系统主要故障原因是应急电池组的蓄电能力不足、充电组件故障或保险损坏等原因。对于应急灯光系统的例行操作检查,在航后的工作单中有相关要求,但当电池组蓄电能力不足时,一般不易发现问题,根据历年航前故障出现的时机和处理结果,建议如下:
A、航后进行应急灯光测试时,至少保持测试时间不小于10分钟,并且在测试后保持90分钟的充电时间。
B、航前准备工作时,尽早给飞机通电,以确保机组在到达飞机测试时,电池组件有充足电能满足其测试要求。
C、建议各主基地站航材库建立应急电池预充电设备和机制,避免领出的电池组装机后测试电压不足而导致长时间航前延误事件。


(2)对于34章节的故障,涉及的系统较多,主要包括WXR、ATC、TCAS、FMC、GPWS、LRRA、ADIRS和动静压等系统,当这些系统出现潜在或真实故障时,就会涉及到相应的运行限制或飞行前必须进行纠正的问题,因此该章节发生不正常事件的概率和次数在历年来都相对较高;除了系统固有的可靠性外,维护单位还应对该章节的相关系统进行适当的预防性维护,例如:气象雷达系统的故障,根据各飞机的构型不同而安装的型号不同,从某机队雷达系统历史故障和处理情况分析(见下统计示图),随着季节变化,较多的故障来自雷达收/发机或处理器组件,而导致该组件故障的主要外在原因之一是气滤堵塞或风扇故障造成散热不良所至,也有因雨水进入驾驶舱导致收/发机或处理器损坏的问题,目前在工程部门和各技术部都已将定期清洁、更换或检查纳入管控范围(包括换季检查),但重点还是要针对季节变化调整管控方案,并且有效监督一线操作层面对气滤和风扇的清洁彻底性进行检查,把措施真正落到实处。
某公司雷达故障统计.jpg

三、问题改进建议:
1、维修记录不规范问题:从本次数据统计发现,各公司的维修记录规范性有待改进。例如:故障描述“2#反推不工作、录像故障、APU故障、传感器灯亮、主轮扎洞见线、右外刹车到寿”等等,仅用几个字来描述故障,记录系统故障用词不专业、不规范,无形中会导致工程师不知从何着手去分析和判断故障原因,同时也带来飞机维修履历记录不严谨的问题。规范的故障维修记录至少应包含发生时段、故障现象、初始处置/检查情况和处理结果等关键要素,并且应使用专业的描述性文字记录。因此,建议大家研究制定相关改进措施,以确保维修记录的完整和有效性。

2、记录纸信息录入电子系统不规范问题:从本次数据统计发现,记录纸信息录入不规范非常严重,非故障性质录入为故障、章节号错误、主/次章节不分、同一系统同一故障多次以故障性质录入,尤其是32章的轮胎和刹车盘磨损正常更换,就2017-2019年某公司NG机队以故障性质录入维修记录电子系统多达5260条,这些问题如果不能得到及时有效的纠正,往往会给机队系统工程师们带来无比的痛苦,无法准确、有效地提取机队各系统重复性故障进行监控,也无法利用系统准确有效的统计出机队的技术状况,造成机队技术管控失效,长此以往,这个维修电子记录系统也就失去了真正的意义!

3、引气健康测试不出显性的故障问题:自某公司全面推广使用引气健康测试设备以来,确实对引气系统故障判断的准确性有很大提升,但在2016-2019年NG机队发动机引气系统排除记录中发现,当出引气压力低、跳开等故障时,有很大一部分是先完成引气健康测试正常,后更换一大堆部件,反而在连续10日内出现两次以上重复故障,原因何在?个人分析如下:

(1)引气健康测试人员对系统原理认知缺乏,不能针对显性的故障排查故障原因,虽然在测试中发现了一些问题,但并非能对应故障现象,有的测试人员对系统和测试操作知其然、不知其所以然。

(2)预防性更换部件是从运行压力角度考虑而实施,从根本原因上讲其实是不能准确找到故障原因,反而将一些不可靠修理件装机运行,导致故障再次出现,浪费了人力和财力。

所以建议对引气健康测试人员要进行系统性的培训提高,从人员选拔开始就要设立标准,不是什么人都可以做引气健康测试工作;定期对引气健康测试人员进行专业知识考核和组织专题研讨(可扩大到工程师和维修人员),促使测试人员和工程师们深层次地掌握系统原理、控制关系和各部件在系统中的相互影响,以提高检测质量、提升技术团队的支援能力。

从历史发生的维修不安全事件中进行深层次分析发现,“检查和检验”工作本身是对产品质量保障最重要的环节,但看似简单的目视检查和检验,如果没有足够的理论知识和丰富的维护经验作为支撑,就算是频繁执行检查也很难及时发现飞机存在的缺陷和隐患,从而导致隐性的故障或缺陷不断出现,也失去了检查和检验的真实目的。不论是一名普通的维修人员还是资深系统工程师,都应做到“专心”、“专一”,不断学习提高理论知识和维护技能,才能称的上是“专业”,专业的事情交给专业人员去评估并做出科学的决策。

上述分析,还有很多系统常见故障没有一一列出分析,有些问题可以利用管理手段来改进,但有些技术性的问题需要长足、有效的激励机制来促进和完善。因个人能力和知识面原因分析的不全面或描述不准确,有不妥当之处,请大家谅解!

       另外,近期本人在对NG发动机引气系统原理及故障进行统计和深度分析,将结合BOEING内部培训资料、CMM和AMM手册对该系统进行解读,内容涉及引气系统每个部件的原理和功能、引气健康测试注意事项、构型差异讲解、故障判断以及飞行操作注意事项等,请大家耐心等待!

二O二O年六月

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发表于 2020-7-14 19:02:20 来自手机 | 显示全部楼层
南苑的朋友写的不错啊,很实在
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发表于 2020-7-14 21:02:00 来自手机 | 显示全部楼层
期待解读出炉
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 楼主| 发表于 2020-7-17 11:22:36 | 显示全部楼层

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发表于 2020-7-20 14:01:00 | 显示全部楼层
写的非常棒 专业的!
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发表于 2020-7-21 21:38:34 | 显示全部楼层
纯干货啊
回首依然望见故乡月亮
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发表于 2020-7-28 11:57:10 | 显示全部楼层
厉害 了,总结的很到位
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发表于 2020-7-29 11:41:32 | 显示全部楼层
机队规模多大?
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发表于 2020-7-30 21:26:30 | 显示全部楼层
首先表达深深的钦佩!起点高,问题和建议也是一针见血。那些维修记录真的除了做些统计,对排故几乎毫无意义。
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