[26防火] 737NG飞机发动机过热/火警探测系统故障分析及感想

737NG飞机发动机过热/火警探测系统故障分析及感想

目前，时光已经把我们再次带入了夏季炎热的5月。每年7月到9月，我们737NG飞机短停做发动机过热/火警测试时，出现单环路过热灯亮故障的数量明显增加的情况。此类故障基本出现在夏季炎热的南方城市。每当机组报出此故障，这对机务来说就是一个较为棘手的问题。此类故障，在控制盒M279上检测时常常测试正常，无故障显示。受短停时间限制，维修人员无法打开发动机整流罩对A、B环路感温元件进行目视检查，因规程要求打开发动机罩前需先执行前缘限动程序。所以只能对测试过热的环路办理保留后放行飞机。

下面先介绍发动机过热/火警探测系统的工作原理。如图一

图中每台发动机有8个探测器，探测4个区域的温度，风扇机匣上、下部各两个；核心机匣左、右侧各两个。在每个区域，两个探测器固定在一根支架管上作为一个组件，每个组件有两个探测器，分别属于环路A和环路B。每个探测器内有3个压力电门，分别对应三种情况：失效、过热、火警。感应管内的初始气压让失效电门保持在闭合位，随着感受到的温度上升，过热电门闭合（风扇174°C，核心机匣343°C），当温度持续上升至阈值时，火警电门闭合（风扇304°C，核心机匣454°C）。探测元件内的电阻值是与过热和火警情况一一对应的。探测控制组件M279将采集到的不同电阻值转换为过热和火警信号，传送至P8控制台的发动机、APU火警控制组件，由该组件向驾驶舱发出警告信号。若感应管出现漏气或气压过低情况，失效电门随即断开，终止探测元件工作，同时由M279向P8控制台探测组件发送探测元件失效信号。

从图一可以看出，发动机过热灯亮故障的原因基本为：灯亮环路的四个探测元件中，存在一个性能衰退的元件，其内部过热电门在发动机本体温度未达到设定作动温度（风扇174°C，核心机匣343°C）时，便提前作动闭合。由于对应发动机同一个区域A、B环路探测元件内过热电门同时出现性能衰退的概率极低，因此这些故障均表现为单个环路过热灯亮。这也从侧面说明发动机该区域温度偏高，但尚未达到过热电门的设定启动值，否则测试时A、B环路的过热灯会同时亮起。从我们飞机故障仅在高温机场机坪出现的情况来分析，此感温探测元件性能衰退程度有限，其过热电门作动温度与设定温度偏差不大，因为它在环境温度不高的机场和本场航后都不会出现。所以，我们对这个引起发动机过热灯亮的探测元件只能说它是性能衰退，而不能说失效。因为它只出现在南方城市炎热的夏季、炽热阳光下停机坪温度最高的时段内，其他季节和时段都是正常的。我们的排故目标便是定位该性能衰退的探测元件并予以更换。由于M279自身对环路电阻的变化识别和计算能力较弱，根据火警探测系统的工作原理，探测卡是通过监控探测环路电阻的变化来判断火警、过热、FAULT状态，而M279无法精准捕捉单环路过热时的电阻变化，因此大多数单环路过热故障出现时，控制盒上自检系统都显示正常，偶尔显示的故障件位置和最后排故更换的件位置也不相同。这就给航后排故工作带来了困难。

当我把最近几次航后的排故记录看完后（看附件：故障），可以确定此前的排故操作均为无效工作。因为航后对发动机过热/火警测试时都是正常的。航后检测所得数据均显示正常，最终只能采取逐根替换感温线的试探性排查方式，鉴于感温线仅4根，预计最多四天即可定位故障并完成处置。有一次B-5640在汕头基地短停时反映右发A环路过热灯亮，机务未做任何排查便办理保留放行。我问当天的技术值班工程师为什么没有抓住这个机会在M279底座测一下A环路总电阻，他说怕造成航班延误，我说我在技术交流群里已经说过，每天航前工作后就把三用表和测量插钉准备好，每当短停出现故障，第一时间去驾驶舱拔跳开关、去电子设备舱拔下M279，在底座测量25和2号钉测电阻，测完后恢复要多少时间？就算时可能造成飞机延误，我么也应该把这工作做了，我们后续的大量工作可以就此而终结。因为该故障的触发条件为酷暑天气下暴晒的停机坪环境，且在本场出现时间并不固定。即便本场出现酷热天气，我们预判该故障可能发生，却往往并无异常出现。这故障有时还在外站出现被办保留，回来后要我们航后做多少工作去关闭保留？这种消极处理方式，不仅意味着航后需要投入大量无效工作来撤销保留，即便航后投入再多精力，也未必能彻底排除故障。如果让你值一整天班这故障航后也由你处理，你还会这样就办一个保留吗？这件事也是促使我2021年10月撰写并发表在平台上那篇“738飞机发动机过热/火警探测系统故障排故感想”文章的原因。

到这里我想大家都明白了，对此故障我们要做的就是：在故障出现时立刻检测定位此故障。这也是我们要彻底排除这个故障的唯一途径，只有把故障定位了，其他问题就都不是问题了。下面我们看看如何对此故障定位？

从系统图可知，每一环路内的四个探测元件为并联结构，我们可先计算出并联后的总电阻值，即正常工况下的电阻值。当四个探测元件中任意一个的过热电门闭合时，探测环路将对应产生一个独特的总电阻值。

M1757      R1757=115+5230+576=5921Ω

M1758      R1758=115+3240+576=3931Ω

M1759      R1759=115+2320+576=3011Ω

M1760      R1760=115+1780+576=2471Ω

1/R总=1/R1757+1/R1758+1/R1759+1/R1760=0.00116

当M1757发生过热故障时，其内部OVHT触点将闭合。

M1757过热  R1757=115+576=691Ω

M1758       R1758=115+3240+576=3931Ω

M1759       R1759=115+2320+576=3011Ω

M1760       R1760=115+1780+576=2471Ω

1/R总=1/R1757+1/R1758+1/R1759+1/R1760=0.002438

以此类推，M1758过热时，R总=425Ω

由于B环路与A环路各对应电阻参数完全一致，可直接套用A环路的测算逻辑与结果。

这里只讨论和故障对应的过热电门闭合的情况。其他情况如：探测元件接线片断裂，总电阻＞862Ω，导线束MW315/325绝缘下降＜862Ω，这些情况这里不讨论。

经B5640实测，A环路插头D998 PIN25与24号钉间阻值为2.5Ω，B环路插头D998 PIN10与12号钉间阻值为2.2Ω，据此可将D998 PIN25-A/1与PIN10-B/2两段导线的电阻统一设定为1Ω。这样当我们在飞机上测量D998上的PIN25-PIN2之间和PIN10-PIN2之间电阻值时，测量时需在所有计算值基础上加1欧姆，即对应阻值为（411Ω，426Ω，431Ω，455Ω）。据此，当短停期间右发A环路出现过热故障时，可第一时间到飞机上拔出C405跳开关，拆下组件M279，直接测量D998上25号与2号钉之间的阻值。随后对比上述四个计算值即可判断哪个探测元件出现“过热”情况。如果是左发B环路出现过热故障，则需测量D1002上12号钉与2号钉之间的电阻值。这里要强调的是，其正常情况环路总阻值R总，标准值为862Ω，若测得的总阻值远小于该标准值，但又远大于四个对照值（如455Ω），例如600Ω，结合实际排故案例来看，这时就应该考虑导线束特别是MW0325了。因为导线束绝缘性能退化是一个缓慢的过程，737NG发动机左核心段、右核心段的过热触发阻值为650Ω，而根据737NG发动机过热火警探测系统的设计，核心段区域设置有A、B两个探测环路，只有当导线束绝缘性能退化影响到环路总电阻下降到超出正常范围的这个值时，才会触发环路“过热”信号。需特别强调的是，测量控制盒M279后部底座插钉时，必须使用与导线公母钉直径匹配的测量线进行对接测量，以此减小接触电阻，确保测量精度。经实际测量验证，直接用表笔接触被测钉时，阻值偏差普遍较大。这是因为直接用表笔接触被测钉的操作不符合规范要求，从而导致了阻值偏差。

环路出现过热故障不外乎两种情况：一是过热探测元件性能衰退，内部触点在未达设定温度（风扇区域探测元件174℃，核心区域探测元件343℃）时即触发闭合，生成过热信号，导致测试时过热灯点亮；二是导线束MW0315/MW0325绝缘性能衰退，触发过热信号。这里首先应考虑MW0325，因为它位于温度较高的发动机核心区域，发动机内部核心工作温度通常在85-105度之间，而燃烧室的局部峰值温度甚至能升到2000度以上，气缸壁上部温度在120至370摄氏度之间，活塞顶部温度在210至425摄氏度之间。

总结：在短停出现探测回路过热故障时，快速拆下M279（注意先拔出相应跳开关）对存在故障的相应探测回路进行阻值测量，并对照四个参考值来确定具体故障元件，直接有效地发现故障源。为提前筹备航材与工具提供依据，既能高效、精准、彻底地排除故障，又能大幅节约人力、时间及维修成本。

2021年7月7日 B5837飞机在义乌短停左发火警B环路失效，过热灯亮，控制盒显示：LOW DET.RESISTANCE CLEAN CONNECTIONS。按MEL26-02-02条款办理C类保留。航后详细检查四个组件B环路的接线片，检查DP1601/DJ2601插头、插钉。参考FIM26-10 TASKS 810测量四个探测元件阻值均在手册范围内，类似在B-13XX飞机火警探测系统排故中，也曾依据FIM手册对探测组件阻值进行测量，以此来排查故障。（此故障2020/07/18 曾在广州短停出现过，广州办理左发B环路MEL26-02-02保留。义乌航后测试火警探测正常，检查左发B环路探测器接线片正常，清洁DP1601/DJ2601插头，关闭保留。）按FIM手册检查测量左发火警B环路正常，与B5746飞机对串控制盒M279，两架飞机测试结果均正常，后续持续关注该故障情况。

2021年7月13日  B5837飞机在长沙短停左发火警B环路失效，过热灯亮，按MEL26-02-02办保留。航后B5837左发火警排故：排故前对左发火警A、B环路进行测试，10次左右测试结果均正常，随后2次测试故障复现（当选择电门设置在B环路档位时，过热灯与火警灯均未点亮，后续多次测试结果又恢复正常）。1）拆下发动机火警探测组件M279，测量D1002插头内12号对2号钉阻值为872欧，10钉对12钉阻值为1.5欧（符合FIM手册规定的不超过3欧姆的标准）；对比A环路的25号钉对2号钉阻值为872欧，25对24号钉阻值为1欧姆。2） 断开插头DP1601，测量其1号钉对地阻值为2370Ω；测量DJ2601插头内1号钉对地阻值为1356Ω。对比测试A环路：断开插头DP1501，测量其2号钉对地阻值为2362Ω；测量DJ2501插头内1号钉对地阻值为1356Ω。3）测量了4段火警探测器阻值（M1757组件A和B都为5.89K欧；M1758组件A环路为3.95K,B环路为3.96K；M1759组件A和B都为3.03K欧；M1760组件A和B都为2.45K欧。4）断开D30220插头，目视检查插头状态正常，随后对插头进行清洁处理。5）拆下所有火警接线片目视检查正常。6）目视检查导线束正常。7）为隔离故障与B5641对串发动机火警控制面板测试均正常，关闭保留。经比较测量阻值数值，发现风扇机匣下部火警探测器M1758阻值虽都在手册范围内，但B环路比A环路多10欧，开卡订件M1758 PN:902016-01，来件更换。

2021年7月15日 B5837飞机执行CZ3865（揭阳－成都）航班，在揭阳短停反映左发火警B环路失效，按MEL26-02-02办理C类保留。

2021年7月16日 B5837航后落地后测试左发A/B环路火警正常，更换M1758 B环路火警探测元件，测试正常，撤销MEL保留。

本次维修使用备件为MW0326导线束，件号PN:325-027-606-0。故障此后未再出现。

2021年7月27日  B5719飞机执行CZ8267（揭阳－徐州）航班，在揭阳短停反映左发B环路火警失效，选择电门设置在B环路时，过热灯亮；控制盒左发B环路能测试通过，FAULT DISPLAY上三个灯滞后显示1到2S左右。按MEL 26-02-02办理C类保留。本场有火警探测组件M1757、M1758，MW0326导线和接线片：YAV14G88、322320。

B5719航后，机组反馈后续航班左发B环路火警测试正常，机务多次测试正常，检查导线、接线片正常，测量各探测组件A、B环路阻值正常，试车后测试正常，撤销保留，请次日关注该飞机左发B环路火警状态。故障此后未再出现。

2021年8月7日，B5640飞机准备执行航班前，发现右发A环路火警多次测试时过热灯亮，测试不通过，发动机火警控制组件测试正常。后面外场又反映测试正常，开卡检查测量探测环路。B5640右发A环路火警问题航后多次测试正常，依据EO737-26-0801R4按非卡测量右发火警A环路过热探测器阻值均正常，对应M1757 A/1-GND。结合翼身过热探测系统原理，该环路负责监控右发及右侧空调舱区域的引气管路状态，本次阻值正常说明探测元件本身无开路、短路类故障，后续可进一步结合M237控制器故障代码排查是否存在引气管路漏气等真实过热诱因。 5854欧姆；M1758 A/1-GND 3959欧姆；M1759 A/1-GND 3051欧姆；M1760 A/1-GND 2498欧姆，备件P8-1板：69-37307-300。R总908Ω

2021年8月17日 B5640短停反应右发火警选择电门设置A环路时，不用测试右发过热灯直接亮；控制盒自检无故障信息。航后对B5640右发A环路火警问题多次测试正常，右发火警排故：1）。拆下控制盒M279后目视检查插头及底座正常，测量A环路插头D998 PIN25与24号钉的阻值为（2.5）欧，插头D998 PIN25与PIN2钉的阻值为（869）欧 ；测量B环路插头D998 PIN10与12号钉的阻值为（2.2）欧，插头D998 PIN12与PIN2钉的阻值为（873）欧；2）。用导线短接插头D998 PIN25与24号钉，断开3点钟位置的插头DP1501，测量1与2号钉的阻值（6.5）欧，测量DJ2501的1与2号钉的阻值为（0.8）欧，用导线短接插头D998 PIN10与12号钉，断开3点钟位置的插头DP1601，测量1与2号钉的阻值（7.8)欧，测量DJ2601的1与2号钉的阻值为（0.4）欧；3）。断开所有火警线的接线片目视检查火警接线片和导线束均正常，对比测量M1757 A/1对地阻值（5.85K）欧，M1757 B/2对地阻值（ 5.85K ）欧，对比测量M1758 A/1对地阻值（  3.95 K  ）欧，M1758 B/2对地阻值（  3.95 K ）欧，对比测量M1759 A/1对地阻值（   3.044 K ）欧，M1759 B/2对地阻值（  3.050   K）欧，对比测量M1760 A/1对地阻值（   2.495 K  ）欧（8月7日测量为2.498 K 欧），M1760B/2对地阻值（  2.486 K  ）欧。后续恢复后多次测试正常，先关闭保留。B737系列发动机为双环路火警探测系统，每台发动机核心机右部的M1760探测组件包含A、B两个环路探测器。经比较测量阻值数值，发现M1760右核心火警探测器阻值虽在手册范围内，但A环路比B环路约多10欧姆，结合该类机型火警探测系统通过监控环路电阻变化判断故障的设计逻辑，订件M1760 A环路探测元件P/N:8970-4，并开卡更换。

2021年8月20日航后更换右发火警M1760A/1环路元件，测试正常。

2021年9月16日 B5640短停期间进行右发火警测试，当电门置于中间位置（both位）时测试不通过；将电门切换至A环路时，过热灯自动点亮；切换至B环路时测试正常，且控制盒自检测试无异常。航后多次测试均正常，参考FIM手册完成试车后，对线路进行测量，结果均正常，具体测量及排故过程如下：B5640右发A环路火警故障航后复测正常，右发火警排故步骤：1）。拆下控制盒M279后目视检查插头及底座正常，测量A环路插头D998 PIN25与24号钉的阻值为（2.5）欧，插头D998 PIN25与PIN2钉的阻值为(869）欧 ；测量B环路插头D998 PIN10与12号钉的阻值为（2.2）欧，插头D998 PIN12与PIN2钉的阻值为（873）欧；2）。用导线短接插头D998 PIN25与24号钉，断开3点钟位置的插头DP1501，测量1与2号钉的阻值（6.5）欧，测量DJ2501的1与2号钉的阻值为（0.8）欧，用导线短接插头D998 PIN10与12号钉，断开3点钟位置的插头DP1601，测量1与2号钉的阻值（7.8）欧，测量DJ2601的1与2号钉的阻值为（0.4）欧；3）。断开所有火警线的接线片目视检查火警接线片和导线束均正常，对比测量M1757 A/1对地阻值（5.85K）欧，M1757 B/2对地阻值（ 5.85K ）欧，对比测量M1758 A/1对地阻值3.95KΩ，M1758 B/2对地阻值3.95KΩ,对比测量M1759 A/1对地阻值3.044KΩ，M1759 B/2对地阻值3.050KΩ，对比测量M1760 A/1对地阻值（   2.495 K  ）欧（8月7日测量为2.498 K 欧），M1760B/2对地阻值（  2.486 K  ）欧。后续恢复后多次测试正常，先关闭保留。经比较测量阻值数值，发现M1760右核心火警探测器阻值虽在手册范围内，但A环路比B环路约多10欧姆，订件M1760 A环路探测元件P/N:8970-4，并开卡更换。

2021年9月17日B5640再次对比测量M1757 A/1对地阻值（5.854K）欧，M1757 B/2对地阻值（ 5.866K ）欧，对比测量M1758 A/1对地阻值（  3.960 K  ）欧，M1758 B/2对地阻值（  3.963 K ）欧，对比测量M1759 A/1对地阻值3.050KΩ ）欧，M1759 B/2对地阻值（  3.052   K）欧，对比测量M1760 A/1对地阻值（   2.476 K  ）欧，M1760B/2对地阻值（  2.492 K  ）欧。

更换火警探测面板，与B-5742对换火警控制盒。测试正常，关闭保留。备件情况：M1760右核心火警探测组件暂无，本场现有M1757上风扇探测元件。

2021年9月21日 B5640飞机执行CZ3825（揭阳－长沙）航班，在揭阳短停反映2号发动机火警探测系统A环路失效，按MEL 26-02-02办理C类保留，本场有MW0325导线、M1757和M1760火警探测组件。航后火警测试正常，按非卡检查线路正常。测量D998的25号钉和2号钉阻值稳定876欧姆，正常，晃动A环路线束各连接处，阻值稳定不变。本场MW0325线束件号CA243-01与飞机原装机构型件号的MW0325(325-027-506-0）构型不一样，车间重新订件，保留未关。

2021年9月22日  B5640按非卡更换左发右侧核心机下部感温线壳体终端的腐蚀螺帽，测试正常。

2021年9月23日 B5640按非卡更换右发火警A环路导线束MW0325，测试正常关闭保留。