08 08 6-钱乃旸-初稿 1

A300引气渗漏检测系统工作原理以及故障分析 081108116钱迺旸 1选题背景

安全是现代航空工业尤其是民航运输工业的首要要求，引气系统的故障一直是A300系列机型的高发故障之一。A300飞机引气系统故障具有多发性、重复性、复杂性，据统计，这个系统的年故障总数占整个飞机故障的1／3还多。虽然空调及引气系统的故障一般不会影响到飞机的安全飞行，但为了乘客乘坐的舒适性，维护人员每天都必须花费大量的精力于引气系统的故障排除及日常维护上。 现在国内各家航空公司使用的客机中，A300型飞机的引气渗漏检测系统发生故障的几率是最高的，这给机务维修工作带来了很大的不便，这就需要仔细分析A300飞机的引气泄漏探测系统的故障原因，从而找出快捷、有效的排故方法，提高工作效率，减少航空公司不必要的损失。 飞机的引气渗漏探测系统通常设在热空气可能渗漏的机体、引擎和机翼中，目的是为了保护热空气管道附近的结构和部件不受损坏。现在的民航客机(如波音公司的B737、麦道公司的MD90、空中客车公司的A319、A320、A340、A300等型号的客机)都有相应的引气渗漏检测系统，其中A300飞机的引气渗漏探测系统的控制器具有特殊性，是由一个模拟电路构成的．电路比较复杂，而且延伸的空间位置比较广，这就使探测系统在实际运行中存在着可靠性问题，即假信号问题；而其它机型的探测系统多是通过计算机来控制，实现了数字控制，就避免了假信号的发生；有的探测系统也有简单的模拟电路，但是电路比较孤立，而且延伸的空间小，假信号就不容易发生。 因为A300机型较老，引气渗漏检测系统的模拟电路与其他机型的数字信号相比更易出现故障，故针对这一特点进行调查分析。 国内因为种种原因现仍在使用A300机型，但是经过实际调查发现，国内的几家航空公司(例如：西北航空公司、北方航空公司)的A300飞机的引气泄漏探测系统经常出现误报警现象，也就是假信号问题。例如，在夏季气温很高，飞机在地面时就很容易出现假信号，因为感温线线路很长，用现有的方法排故，程序十分复杂，工作量大，需要很长时间。这就给机务维修工作带来很大不便，有时会延误航班：而且在机务维修工作中，因为判断工具的不足对感温线的误拆、误换现象也时有发生，这对航空公司的经济效益造成了一定的影响。如果飞机未排除探测系统的故障就在空中飞行，那么引气渗漏探测系统就无法对引气泄漏作出正确的判断，从而影响了飞行的安全性，排除引气渗漏的故障较难。 A300飞机的引气泄漏探测控制器是由一个十分巧妙的模拟电路构成的，每个控制器都由四个相同的模拟电路组成，每个模拟电路控制一个相应的探测坏路。这个模拟电路是用三极管的开关特性来控制继电器吸合的，当不发生引气泄漏时，温度传感器(感温线)的芯壳间电阻是无穷大的，使得三极管基极的电位低于发射极的电位，三极管处于静止状态，电路断路，继电器线圈无电，继电器不能吸合，则没有过热信号发出；当发生引气泄漏时，感温线的芯壳间电阻变得很小，使得三极管基极的电位高于发射极的电位，三极管导通，电路导通，继电器线圈充电吸台，从而发出过热信号，引发探测系统发出警报、关闭相应阀门等一系列动作。该飞机的大翼采用双环路探测，目的是防止假信号的发生，但实际上系统并没有达到这个目标，只要双环路中的一个环路失效，系统就会发出过热信号。这就是这个模拟电路的缺陷，使得A300飞机的引气泄漏探测系统的工作可靠性有所降低。 反观国外，基于A300频繁的故障发生及维护工作，A300已经淡出了民航的舞台，取而代之的是A320，A340，MD90等实用数字化控制引气监控的机型。 A340飞机的引气泄漏探测系统是用引气监控计算机(BMC)来监控感温线周围的温度变化，实现了数字化控制。BMCl负责监控飞机左翼的探测环路A和1号引擎发动机的引气泄漏情况。当发生引气泄漏时，引气监控计算机就会经过相应的逻辑运算，发出过热信号，触发系统相应的警报系统，使系统的各阀门采取相应的动作。因为飞机大翼的工作环境很恶劣，感温线很容易绝缘弱化，所以系统就采用双环路探洲，用“与”逻辑运算，防止似信号的发生。我们可通过分析泄漏探测的逻辑框图，来证实这点。假定环路引气泄漏“leak”的逻辑与探测环路失效“notoperative”的逻辑相同，均为“l”，当飞机大翼有引气泄漏时，环路A、B的“leak”、“notoperative”逻辑均为“1”,相“与”之后为1，系统就会发出过热信号；如果没有引气泄漏，而其中一个环路失效，那么相应那个的环路的“notoperative”的逻辑和“leak”的逻辑为另一个环路的“notoperative”的逻辑和“leak”的逻辑为“0”，各个逻辑相“与”之后为0，系统就不会发出过热信号。由此就可以看出，系统不会发生假信号的问题。 A320、A321飞机的引气泄漏探测系统构成与A340飞机的系统构成大体相似，也是用引气监控计算机来监控引气泄漏的情况，实现了数字化控制，系统的工作原理也是相同的。 MD90飞机是用引气过热探测控制器(PODC)来监控飞机的引气泄漏情况，引气过热探测控制器有两个按指令操作的中央处理器(CPU)，当一个中央处理器的执行指令失效时，另一个就会代替它执行相应的指令。每一个中央处理器都能监控环路A或B的过热信号，而且都能执行测试系统连续性的指令。每一个中央处理器只能通过各自的通道输出离散的量。MD90飞机的引气泄漏探测系统的工作情况与A340飞机的工作情况大体相似，都是根据接收的过热信号，通过一系列的逻辑计算，判断故障的位置，进而采取相应的排故措施。 针对上述情况，为了在排故中节省时间，减少弯路，减轻工作量，本文对A300飞机引气系统故障的认识做一个基本的表述，并在此基础上针对A300引气渗漏检测系统展开研究，总结故障特点，对故障原因、故障数据进行总结，对得到的数据进行统计分析，在此基础上提出有效的项目措施以及维护手段来诊断排除故障。提高引气系统的使用可靠性以及组成航空器的功能系统的整体可靠性。通过对A300引气渗漏检测系统数据的整理以及分类，有效的对引气渗漏检测系统的实际状态进行整体评价，为飞机安全飞行，降低故障率，提高维修质量与管理水平，降低航空公司运营与维修成本有着重要的意义。 2故障树 2.1故障树简介 故障树分析(FaultTreeAnalysis，FTA)故障树分析(FTA)技术是美国贝尔电报公司的电话实验室于1962年开发的，它采用逻辑的方法，形象地进行危险的分析工作，特点是直观、明了，思路清晰，逻辑性强，可以做定性分析，也可以做定量分析。体现了以系统项目方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性，它是安全系统项目的主要分析方法之一。 一个故障树图是从上到下逐级建树并且根据事件而联系，它用图形化"模型"路径的方法，使一个系统能导致一个可预知的，不可预知的故障事件（失效），路径的交叉处的事件和状态，用标准的逻辑符号(与，或等等)表示。在故障树图中最基础的构造单元为门和事件，这些事件与在可靠性框图中有相同的意义并且门是条件。 总的说来，故障树分析法具有以下一些特点。它是一种从系统到部件，再到零件，按“下降形”分析的方法。它从系统开始，通过由逻辑符号绘制出的一个逐渐展开成树状的分枝图，来分析故障事件（又称顶端事件）发生的概率。同时也可以用来分析零件、部件或子系统故障对系统故障的影响，其中包括人为因素和环境条件等在内。 它对系统故障不但可以做定性的而且还可以做定量的分析；不仅可以分析由单一构件所引起的系统故障，而且也可以分析多个构件不同模式故障而产生的系统故障情况。因为故障树分析法使用的是一个逻辑图，因此，不论是设计人员或是使用和维修人员都容易掌握和运用，并且由它可派生出其他专门用途的“树”。例如，可以绘制出专用于研究维修问题的维修树，用于研究经济效益及方案比较的决策树等。 因为故障树是一种逻辑门所构成的逻辑图，因此适合于用电子计算机来计算；而且对于复杂系统的故障树的构成和分析，也只有在应用计算机的条件下才能实现。 2.2故障树分析法的优缺点 ①故障树分析法的优点 （1）故障树的果因关系清晰、形象。对导致事故的各种原因及逻辑关系能做出全面、简洁、形象地描述，从而使有关人员了解和掌握安全控制的要点和措施。 （2）根据各基本事件发生故障的频率数据，确定各基本事件对导致事故发生的影响程度——结构重要度。 （3）既可进行定性分析，又可进行定量分析和系统评价。通过定性分析，确定各基本事件对事故影响的大小，从而可确定对各基本事件进行安全控制所应采取措施的优先顺序，为制定科学、合理的安全控制措施提供基本的依据。通过定量分析，依据各基本事件发生的概率，计算出顶上事件（事故）发生的概率，为实现系统的最佳安全控制目标提供一个具体量的概念，有助于其它各项指标的量化处理。 ②故障树分析法的缺点 （1）FTA分析事故原因是强项，但应用于原因导致事故发生的可能性推测是弱项。 （2）FTA分析是针对一个特定事故作分析，而不是针对一个过程或设备系统作分析，因此具有局部性。 （3）要求分析人员必须非常熟悉所分析的对象系统，能准确和熟练地应用分析方法。往往会出现不同分析人员编制的故障树和分析结果不同的现象。 （4）对于复杂系统，编制故障树的步骤较多，编制的故障树也较为庞大，计算也较为复杂，给进行定性、定量分析带来困难。 （5）要对系统进行定量分析，必须事先确定所有各基本事件发生的概率，否则无法进行定量分析。 ③故障树的应用范围 （1）在故障树分析中顶上事件可以是已经发生的事故，也可以是预想的事故。通过分析找出事故原因，采取相应的对策加以控制，从而可以起到事故预防的作用。 （2）查明系统内固有的或潜在的各种危险因素，为安全设计、制定安全技术措施和安全管理提供科学、合理的依据。 3引气系统特点和工作原理 3.1引气系统的特点及描述 3.1.1引气系统定义及描述 引气系统是设计用来把空气提供给各个飞机系统或区域或发动机,连同相关的控制,监控和指示组件一起的所有系统。它把高压空气供给到下列系统:增压区的调节和增压，机翼防冰，发动机起动，增压水系统，液压油箱(油箱)增压系统，油门杆控制加热系统和反推装