飞机飞控系统故障统计分析与应对策略研究

飞机飞控系统故障统计分析与应对策略研究

韩洪师

211322198911125535湖北省武汉市430000

摘要：飞控系统在航空装备各分系统中占据举足轻重的地位，其质量情况直接关系到航空装备的飞行安全。因此飞控系统故障诊断方法是国内外航空领域的一大热门研究课题。现阶段飞控系统故障诊断过程中，主要使用的是基于经验的人工测量方法，该方法存在技术经验依赖和故障误判漏判等诸多弊端。针对上述不足，本文开展智能诊断技术应用于飞控测试的可行性研究。

关键词：飞行控制系统；可靠性；安全性

引言

飞行控制系统是“一种飞机系统，包括对飞机的所有子系统或部件的控制，飞行员或其他信号源对这些子系统或部件进行一种或多种控制：飞机轨道、姿态、空速、空气动力学外形、飞行质量和结构模式。”[1]希望通过本研究，能够在日常维护中准确高效地排除737飞机飞控系统的故障，维护系统的可靠性，提高安全裕度，减少对飞行的不利影响。

1故障智能诊断信息采集系统设计

故障智能诊断平台的有效运行，需要从飞控系统中采集大量的信息。按获得时间不同，这些信息可分为设计信息、实时信息和统计信息。信息采集的重点在系统—分系统—设备三个层级，而元器件或板卡级的信息不作为系统级故障诊断平台采集对象。

设计信息来源于设计所、设备供应商等部门，以获得系统中设备的系统可靠性参数，包括平均故障间隔飞行小时、平均非计划拆卸间隔时间、出勤可靠度、平均修复时间等。这些信息构成飞控系统健康状态的基础数据。

实时数据是通过状态传感器实时采集飞控系统过程数据、操作人员的输入指令和主观评价信息，进行信号调理后用于故障诊断输入，实时数据经过数据整理过滤，采用设定的指示标识形式存入监测数据表。按照某型飞机飞控系统极性测量数据的测量范围、测量误差要求以及活动舵面的结构形式，综合采用计算机技术、检测技术、微机械加工技术、测试技术等，进行极性测量装置的设计，其核心思想在于通过先进的传感器技术感知飞机舵面在不同极性状态下的空间位置姿态，由传感器将感知信号传递至操作平台，将其转化为可识别的飞控系统极性测量数据。

2基于故障库的故障诊断方法

飞机系统复杂，各子系统高度交联耦合，要将飞机故障原因全部分析是不现实的，而且除了当下可预见的故障原因外，依然会存在设想之外的情况，所以建立一个基本完备、通用化的基本故障库更为适合。通过将飞机需要测试的系统按照测试工艺文件梳理划分，将实际操作结果与预期结果不同视为一种故障；通过任意自然词汇查询故障库，并可以在解决故障后，录入至故障库中。基于故障树，利用案例推理诊断技术（CBR），通过设计合适的推理机实现测试故障诊断系统。

图2 故障诊断流程图

故障库采用elasticsearch6.4.0以及kibana6.4.0实现故障的录入和检索功能。可以选择故障库模块进行检索故障，检索出的项目包含故障描述、故障原因、解决方案，以及相关标签和热度。具有工艺、指挥、执行权限的人员还可使用录入功能，将故障信息输入至故障库中。

3应对策略研究

3.1后襟翼不对称故障

故障原理和现象：后缘襟翼位置指示系统由襟翼位置指示器、左右襟翼位置传感器和FSEU组成；襟翼位置传感器与位置指示器构成一个联动机构，任何部分的缺陷都会影响襟翼位置指示的准确性。当襟翼传感器本身的一侧出现故障时，同步器线圈的输出电压异常，指示灯中对应的同步器线圈的平衡电压就会与襟翼的真实位置不一致。机组人员从不同的角度看到驾驶舱中的襟翼指示器，而不是正常的侧面指示器。同样，如果指示器由于某种原因卡住，或者同步器线圈出现故障，则线圈中的电流在磁场中产生的力无法驱动同步器线圈以适当的角度偏转，座舱看到的效果是两个襟翼指针有剪刀差[4]。

故障应对策略：

襟翼不对称失效，会触发襟翼倾斜保护，造成的原因主要只有两个，一是真正的机械故障，即襟翼实际发生倾斜，发生这种故障飞机将难以操作，影响更大，因此严格按照说明书检查襟翼机构是必不可少的。一是指示故障，从历年的故障统计来看，指示故障主要集中在三部分:襟翼位置指示器、襟翼倾斜传感器、襟翼位置传感器。因此，可根据以下提示排除故障：（1）机组反映襟翼位置指示剪刀差，无操作问题。FSEU测试没有代码，从历年故障统计来看，大部分座舱襟翼位置指示灯出现问题，直接更换襟翼位置指示灯。（2）机组反映襟翼位置指示器有剪刀差，襟翼不能继续操作，一般在FSEU试验中将有襟翼位置传感器或襟翼倾斜传感器编码，更换相应的传感器。（3）真正的襟翼不对称故障是极其罕见的。首先，走近齿轮箱检查安装情况，重新检查安装扭矩。其次，襟翼位置不对称故障，如果证实是真实的不对称，需要检查是否转矩管花键磨损和滑动。具体检查方法：由于转矩管可以左右移动，需要手动旋转扭矩管在不同的位置，如果有滑移现象，转矩管能够旋转角或360度大，同时相应的后缘襟翼不会移动。

3.2扰流板控制系统故障

故障原理和现象：飞机的飞行扰流板是典型的机械液压控制，当机组控制飞行扰流板手柄时，机械输入信号通过一系列连杆和钢缆，给扰流板比例混合器，再通过一系列变化，通过电缆带动扰流板执行器输入风扇转动，从而使液压进入飞行扰流板执行器[5]。副翼协调转向单元控制方向盘时，机长侧缆带动副翼感定心机构副翼输入轴转动，副翼PCU通过连杆带动副翼控制扇区转动。同时副翼弹簧杆带动扰流控制扇形轴转动，进而带动扰流比输入杆移动。扰流比混合器的内摇臂和副翼凸轮被激活，以风扇比混合器输出。

故障应对策略：

当飞行扰流板4，5或8，9处于翘起状态时，可在右侧主轮井中手动转动扰流比混合器输出扇区，手动转动输出扇区盘，使其回到空挡位置，对于飞机4，5或8，9扰流板不可正常收放。可能是由于电缆换向器轮卡死，导轮卡死，扰流比混合器输出扇区卡死，或扰流比混合器内部卡死造成的，使用WD40清洗润滑轮及皮带轮固定螺栓或更换相应皮带轮及磨损的固定螺栓，按AMM 12-22-61-600-801润滑扰流比混合器辊。如果无法用手将扇形盘转回空档位置，则需要打开靠近盖板的比例混合器润滑，检查副翼凸轮与滚子的间隙，如果有间隙，则可能是混合器内部的弹簧连接出现故障。如果两侧无间隙，扰流电缆WSA和WSB调整问题或扰流比混频器输入条有初始输入，可通过对正副侧AA和AB电缆消除比混频器输入条初始输入。扰流板致动筒输入扇形板通过断开机构作用于扰流片致动筒的阀芯输入臂。如果不控制阀芯卡壳，则将阀芯执行缸的阀芯输入臂从机构激励中取出，将内部弹簧伸出，并将滚子滑出凸轮槽。输入扇形板不作用于扰流片致动筒的阀芯输入臂，卡住的致动器与飞行扰流片系统隔离。不影响其他飞行扰流器的操作。直接更换执行机构可消除故障。

结论

本文深入研究了飞控系统故障智能诊断方法，提出了智能诊断信息采集系统设计、基于故障库的故障诊断方法和基于专家系统的故障诊断方法，阐述了专家诊断知识抽取、异常事件与故障树分析、故障双向推理等多个技术应用情况，给出飞控系统故障智能诊断方法建立流程，为故障智能诊断技术应用提供有力支撑。

参考文献

[1] 牟煜明. 飞行前故障检测系统的设计与实现[D].电子科技大学，2021.

[2] 曾聪. 飞控系统故障诊断方法研究与实现[D].电子科技大学，2019.

[3] 张璟. 飞控系统故障影响仿真分析方法研究[D].中国民航大学，2018.

[4] 金学良.民用飞机飞控系统故障试验注入方法研究[J].现代商贸工业，2017(21):177-178.