最近,某架A320NEO(LEAP1A)飞机落地后,机组使用反推时出现:“ENG2 REVERSER FAULT“警告,机组重新操作后正常,AIRMAN监控,有如下多个ECAM警告和故障信息:
经过排故,检查发现右发反推左侧软轴缠绕性损伤(如下左图),右侧软轴距离上部端头约25CM处磨损严重(如下右图)。
后将情况反馈厂家,按照厂家排故方案:完成清洁冲洗左右侧套管,更换左右侧软轴,并更换左侧上下部作动器后,测试正常,航班运行监控正常。
【原理简介】
LEAP1A发动机反推系统以机械方式同步运行2个联动的平移套筒,每台发动机有10个带叶栅的阻挡门。
隔离控制单元(ICU)提供液压动力用于作动器操作。EEC根据EIU信号控制ICU和方向控制组件(DCU),用于控制4个作动器的展开和收藏顺序。扰流板升降舵计算机(SEC)控制解锁电子三级锁(ETL)。
LEAP1A每台发动机反推系统主要部件由:1个ICU、1个DCU、2个SLFA、1个SMLA、1个SNLA、2个MDU、1个ELT及连接部件软轴和套管等组成。(如上图所示)
反推系统有3个同步轴,它们安装在套管组件里面。同步轴使4个作动器能够同时以相同的比率移动。同步轴是由缠绕的线束组成的柔性核芯,每一层缠绕方向相反。这3根同步轴通过作动器上的齿轮机械同步。左侧的上下两个作动器通过左侧的软轴相连;右侧的上下两个作动器通过右侧的软轴相连;两个上部的作动器通过顶部的软轴相连。左右两侧的同步软轴安装在硬管里;顶部的软轴安装在柔性管子里。
【展开操作】
EEC确认发动机在运转,反推收上,锁定并且没有抑制。
在满足以下这些条件下:
反推收回操作,和展开操作逆向雷同,不再细说。
为了更清楚的说明问题,我们将作动器的两个腔室分别叫“打开腔”(作动器左侧)、“关闭腔”(作动器右侧),并忽略其他信号部分,仅沿着液压的走向进行分析。
当反推执行展开操作时:首先,液压油经过ICU一路进入作动器的关闭腔;然后,另一路通过DCU、软轴套管进入作动器的打开腔;因压强相同,作动器左右腔室的受力面积不同,作动器的作动杆向右运动,使反推阻挡门打开;
当反推执行收藏操作时:首先,DCU断电,作动器打开腔释压;然后,ICU通电,液压经过ICU进入到作动器的关闭腔;导致作动器的作动杆向左运动,使反推阻挡门关闭。
【原因分析】
从前面的分析,我们可以了解到:3根软轴在3个套管里,3个套管连接着4个作动器的打开腔,套管里面充满液压油。
我们一起推演下,当执行液压展开反推时,套管内是充满液压油的;当执行液压收回反推时,套管内的液压是处于释压状态,作动器作动杆向左运动,“压”着液压油经过DCU进入液压油箱。DCU位于顶部,左右侧套管位于反推左右两侧且低于DCU,可能存在“虹吸”效应,但套管的内径约15MM以上,虹吸效应有限。这时左侧套管应该有大量液压油存在。现实中,拆除这根套管时,液压油微乎其微。无法解释,很是费解???
左侧软轴虽然第一层损伤缠绕的不成样子,但是,我们根据形状还原下,大体发现左侧软轴断丝的地方其中有一处与右侧软轴磨损较严重地方非常相似。(如上左图)在距离上部约25CM的地方。
为什么是这个地方软轴磨损的最为严重?
经过对套管和软轴比对发现,这个位置正好位于套管粗细交界的位置。为探个究竟,借助工业内窥镜对套管内部进行孔探检查,发现此处是粗细管子的接口,有一个台阶。(如上右图)有一圈亮光的地方,便是管子的台阶处。我们知道,对一个两侧固定的柔性软轴来说,约靠近两侧韧性越小,约靠近中间韧性越大。韧性越小,磨损受损的程度便会越大。有过孔探经验的老师傅都清楚,当孔探线缆在燃烧室进行工作时,由于线缆本身的重力,90度至270度范围,线缆一般时贴着外衬板;270度至90度范围,线缆一般是贴着内衬板。这根反推软轴也是类似的情况。
我们可以肯定地说,这是软轴磨损的一个重要因素。
是不是软轴磨损产生了断丝就会触发故障呢?
其实并不是这样子。下面我们根据系统原理、故障现象以及实际损伤情况,进行猜测如下:(之所以叫猜测,软轴内部到底发生了什么?我们无人知晓。)
我们知道,针对这种多层缠绕型的钢丝核芯,每层钢丝的受力是不同的。假如最外层的钢丝是顺时针缠绕,那么当软轴受顺时针扭力的时候,外层钢丝是受拉的;当软轴受逆时针扭力的时候,外层钢丝是受压的。另外,钢丝核芯的缠绕总层数也决定着整个软轴两端可承受的受扭力的极限值。
当软轴仅有磨损的时候,对反推系统不会有什么太大影响。因为作动器的打开是受液压控制,软轴仅仅起同步作动。即使软轴受扭力,下部的作动器慢于上部的作动器,也不会有警告,因为底部的作动器不受监控,同侧的信息只受上部单个作动器的影响。
当软轴磨损断丝的时候,情况就不一样了。这时,紧绷的钢丝便会炸开,随着软轴正反方向的多次转动,钢丝便会向一个方向聚集,形成错综杂乱的钢丝球。随着钢丝球的逐渐变大,由于两短还处于压接状态,并没有完全断开,便会对软轴的转动产生阻力。当阻力达到一定程度时,反推作动器打开和关闭的时间便会受影响,当达不到要求时,便会触发展开或收藏慢的信息。一旦展开或收上满了,ICU和DCU通断电的逻辑条件就会改变,从而触发相应信息。
虽然说软轴钢丝球变大阻力增大是假设,但是在实际操作,抽出软轴的过程中,可以得以验证。套管内部轴向的压痕或划痕也可以得以佐证。
最后,我们从套管的形状说一说。
左右两侧的套管,并没有像我们想想的那样,做成和反推弧形类似的形状,而是大体上由6段近乎直的管子按照钝角的角度连接在一起,或是一根管子按照5个钝角加工成特殊的形状。软轴在套管里,这便造成不同心的问题。多点磨损是必然的。
综上便是我对软轴磨损的一点浅显认识,不当之处,敬请指教。
【排故方案】
明确了故障现象,同时排故检查也确认了软轴断丝的情况,那接下来如何处置呢?是不是更换掉断丝的软轴就可以了?肯定不是的。
经过与MCC、ECC、厂家多次磋商,制定排故方案如下:
【技术文件】
操作影响
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运行人员报告了多起在着陆后几乎同时触发多个反推ECAM警告和故障信息的事件;
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在故障排除过程中,发现连接反推上下部作动器的套管中的软轴损坏;
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对于某些事件,受影响的反推即使手动也无法完全收起;
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对于其他事件,即使反推已完全收起,该问题在几次飞行后再次出现;
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由于故障排除和更换损坏的软轴,所有事件都导致 AOG 或航班延误。
原因调查
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2. 正在进行进一步测试,以确定为避免损坏所需的可接受的软轴配件同心度限制;
临时措施
遇到类似情况的排故建议:
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检查LH或RH 同步软轴,如发现损伤,根据 AMM 78-31-44-000/400-802-A更换;
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根据 AMM 78-31-41-000-804-A、78-31-41-000-805-A、78-31-42-000-804-A 或 78-31-43-000-801-A更换连接到损坏的软轴的上下作动器;
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根据 AMM 78-31-41-820-801-A同步执行器;
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【机队数据】
针对公司A320NEO(LEAP1A)机队飞机进行反推软轴故障统计。从2018年1月至2022年10月,公司共因反推故障更换软轴5起。对这些更换软轴的短舱进行分析,使用时间从1363到7089FH,使用循环从663到3473FC,并没有什么规律性。
另外,针对译码数据的分析:同侧下部的作动器没有任何监控,所以译码数据也无法判断同侧作动器的不协调性。
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