《民航飛機(jī)維修故障研究5700字（論文）》

民航飛機(jī)維修故障分析與改進(jìn)措施—以空客A330飛機(jī)為例TOC\o"1-3"\h\u21380引言 引言隨著中國經(jīng)濟(jì)實力的不斷增強(qiáng)，國家的科學(xué)技術(shù)也迅速發(fā)展，空間領(lǐng)域進(jìn)入了大規(guī)模擴(kuò)張階段。在這一空間飛行領(lǐng)域快速發(fā)展的時期，飛行飛機(jī)出現(xiàn)了許多問題，各種故障和問題經(jīng)常發(fā)生。員進(jìn)行維修處理，在維修之前，必須對飛機(jī)的結(jié)構(gòu)有一個全面的了解。只有掌握飛機(jī)部件的工作原理，才能快速有效地解決飛機(jī)的故障。1民航飛機(jī)維修現(xiàn)狀民航飛機(jī)維修是為了保證飛機(jī)的飛行安全，與其他設(shè)備相比，民航飛機(jī)更復(fù)雜，不能像其他設(shè)備那樣進(jìn)行維修。維修和預(yù)防是民航飛機(jī)最重要的。正常的飛機(jī)是保證人們生命財產(chǎn)安全的前提，飛機(jī)的每一個部件和設(shè)備都非常昂貴，因此飛機(jī)的檢查和維護(hù)需要非常嚴(yán)格和科學(xué)。此外，在飛機(jī)維修過程中，需要重點關(guān)注飛機(jī)的維修周期和具體的維修方法。飛機(jī)需要定期和定期維護(hù)。只有在飛機(jī)部件完全了解后，才能更換飛機(jī)部件，以確保飛機(jī)的飛行安全。此外，飛機(jī)在飛行過程中經(jīng)常遇到惡劣天氣，這會造成飛機(jī)部件的磨損和損壞。此外，由于飛機(jī)的特殊特性，一旦出現(xiàn)問題，造成的損失是不可估量的。因此，相關(guān)維修人員應(yīng)高度重視飛機(jī)的維護(hù)和維修工作，在充分了解飛機(jī)的飛行條件后，仔細(xì)檢查每一個部件。利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行測試和維護(hù)，確保飛機(jī)的安全飛行。2飛機(jī)維修故障因素分析2.1飛機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜眾所周知，現(xiàn)代民航客機(jī)采用了大量的高新技術(shù)，一方面，這些高新技術(shù)的應(yīng)用提高了飛機(jī)及其部件的工作可靠性；另一方面，如自動飛行控制系統(tǒng)和自動飛行管理系統(tǒng)，大大降低了飛行機(jī)組的工作強(qiáng)度。比如空客A330等飛機(jī)，飛行機(jī)組只需在起飛前將詳細(xì)的飛行計劃輸入機(jī)載計算機(jī)，那么飛機(jī)在起飛后只需接通自動駕駛儀，飛機(jī)就會按照既定的飛行計劃自動導(dǎo)航、自動飛行直至本次飛行的目的地。大多數(shù)情況下，飛行機(jī)組只監(jiān)視飛機(jī)的飛行狀態(tài)。只有當(dāng)某些設(shè)備發(fā)生故障或由于交通管制原因需要臨時更改航線計劃時，飛行機(jī)組才需要斷開自動駕駛儀進(jìn)行手動飛行或修改飛行航線表。航空公司擁有非常高的飛機(jī)利用率，每架飛機(jī)的平均日使用時間意味著飛行時間可以達(dá)到小時以上，因此兩次飛行的時間間隔通常只有分鐘。因此，當(dāng)失效部件的安裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜時，即使維修人員快速準(zhǔn)確地判斷故障，更換工作仍然需要很長時間。如果有發(fā)動機(jī)故障，航班延誤是肯定的。2.2維修人員技術(shù)水平一名合格的飛機(jī)維修人員的培訓(xùn)需要大量的培訓(xùn)和實際工作經(jīng)驗，就像飛行員一樣。由于航班停機(jī)時間短，一般維修人員根據(jù)系統(tǒng)的工作原理和工作經(jīng)驗判斷故障，由于停機(jī)時間短，沒有時間連接測試設(shè)備，此外，在目前的飛機(jī)維修行業(yè)中，可以用來判斷航線故障的測試設(shè)備相當(dāng)有限。在這種情況下，如果維修人員第一次判斷有故障，航班一般是注定要延誤的。2.3工作場所為了乘客的方便，執(zhí)行飛行任務(wù)的飛機(jī)必須停放在候機(jī)樓的登機(jī)門橋上。這里的所有設(shè)施，如候機(jī)大廳、登機(jī)門橋和行李檢索，都是為了方便乘客而設(shè)置的，這也決定了不可能在附近建造一個儲存航空材料的倉庫。維修機(jī)庫，航材儲存庫，工具設(shè)備儲存室等，為飛機(jī)維修做好準(zhǔn)備的地方離停車場很遠(yuǎn)。這種安排使飛機(jī)的快速維修受到空間距離的影響。從而造成航班延誤。3空客A330飛機(jī)APU維修故障分析如圖1APU航線維護(hù)示意圖所示，APU的路線維護(hù)主要包括服務(wù)、性能監(jiān)控和路線故障排除。服務(wù)工作較為簡單，可按手冊執(zhí)行，然而，單靠服務(wù)和故障排除不能完全滿足航空公司對準(zhǔn)時性和備件計劃的要求。如果APU有臨時故障無法消除，航班將被推遲或取消。航材備件的壓力也會增加，備件過多會導(dǎo)致成本運(yùn)行增加，備件過少會導(dǎo)致備件臨時租賃的需要，成本也會增加。本節(jié)內(nèi)容將以APU的性能監(jiān)控及故障排除為切入點，結(jié)合實際案例，分析APU的航線維護(hù)中的典型故障圖1APU航線維護(hù)示意圖3.1APU運(yùn)行原理分析APU為飛機(jī)系統(tǒng)提供壓縮空氣用來運(yùn)行空調(diào)和起動主發(fā)動機(jī)。如圖2APU負(fù)載壓氣機(jī)工作原理所示。壓縮空氣來自位于APU電源段前面的負(fù)載壓縮機(jī)。它通過公共軸連接到動力部分的壓縮機(jī)和渦輪，并由渦輪驅(qū)動。故又稱驅(qū)動壓縮機(jī)，負(fù)荷壓縮機(jī)和動力部分壓縮機(jī)共用一個進(jìn)氣口，負(fù)載壓縮機(jī)葉輪入口的前端為入口導(dǎo)葉，由以燃油壓力為動力的執(zhí)行器驅(qū)動。當(dāng)飛機(jī)需要使用空調(diào)系統(tǒng)或啟動主機(jī)時，飛機(jī)控制系統(tǒng)將發(fā)出指示，通過ECU打開進(jìn)氣導(dǎo)葉和放氣閥。負(fù)荷壓縮機(jī)開始做功壓縮空氣，因此動力部分渦輪需要更多的能量來驅(qū)動負(fù)荷壓縮機(jī)壓縮空氣做功，燃燒室需要燃燒更多的燃料油，燃料流量增加，排氣溫度升高。負(fù)載壓縮機(jī)負(fù)責(zé)最大限度地為飛機(jī)系統(tǒng)提供所需的壓縮空氣，入口導(dǎo)葉控制氣流進(jìn)入負(fù)荷壓縮機(jī)，入口導(dǎo)葉根據(jù)飛機(jī)的系統(tǒng)指令在開啟位置和關(guān)閉位置之間移動，以滿足飛機(jī)系統(tǒng)對壓縮空氣量的要求。當(dāng)飛機(jī)系統(tǒng)不發(fā)出需要排氣空氣的命令時，ECU發(fā)出命令將入口導(dǎo)葉關(guān)閉到最小位置，排氣氣閥關(guān)閉?？諝鈴姆来窨刂崎y排出，負(fù)荷壓縮機(jī)處于最小負(fù)荷，當(dāng)APU達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時，無排氣空氣，無功率負(fù)荷，APU處于就緒負(fù)荷狀態(tài)。圖2APU工作原理3.2APU排氣溫度過高分析APU排氣溫度是APU性能的重要指標(biāo)，是APU健康監(jiān)測的重要參數(shù)，由于APU的高排氣溫度會導(dǎo)致APU無法正常供氣和供電，如果排氣溫度高的問題不能解決，則需要拆除和修復(fù)APU。APU排氣溫度過高一般有以下幾種原因。APU部件故障。在APU的排氣管上安裝有兩個雙金屬溫度探頭，它們負(fù)責(zé)將探測到的溫度轉(zhuǎn)換為模擬電信號，傳送給ECU，ECU再通過內(nèi)置軟件算法將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號在用來控制ECU的燃油流量以保證APU排氣溫度不會過高。進(jìn)氣口堵塞，如果APU進(jìn)氣口被外來物堵塞，會導(dǎo)致進(jìn)氣量減少，為了維持APU的轉(zhuǎn)速，ECU會控制FCU供給更多的燃油從而導(dǎo)致排氣溫度上升。APU動力部分內(nèi)部故障。APU動力部分主要包括壓氣機(jī)，燃燒室和渦輪。如果壓氣機(jī)故障，例如壓氣機(jī)葉片斷裂，壓氣機(jī)葉輪與進(jìn)氣罩刮擦，葉輪磨損等都會造成壓氣機(jī)漏氣。沒有足夠的壓縮空氣進(jìn)入燃燒室，ECU就會控制FCU供給更多的燃油造成排氣溫度上升。3.3APU起動故障分析啟動故障。通常所見到的故障就是APU無法啟動，啟動過程中伴隨著一些指示信息，相關(guān)的部件為ECU、起動發(fā)電機(jī)、點火系統(tǒng)、火警探測器等。起動時無加速。起動時無加速有可能是起動發(fā)電機(jī)問題，譬如起動發(fā)電機(jī)失效。也有可能是起動電源組件問題。起動時APU進(jìn)氣門全開，當(dāng)APU主電門接通后，APU電子控制組件ECU發(fā)出啟動信號給啟動轉(zhuǎn)換組件SCU，啟動轉(zhuǎn)換組件SCU將從啟動電源組件SPU處得到270伏的直流電，轉(zhuǎn)換成三相交流電提供給啟動發(fā)電機(jī)，由啟動發(fā)電機(jī)通過齒輪箱帶轉(zhuǎn)APU轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，當(dāng)APU轉(zhuǎn)速達(dá)到70%額定轉(zhuǎn)速時，APU電子控制組件取消對啟動轉(zhuǎn)換組件的啟動信號輸入，啟動轉(zhuǎn)換組件不再從啟動電源組件處得到直流電，啟動發(fā)電機(jī)退出啟動。因為起動時需要的電源是由飛機(jī)電瓶提供的，所以也有可能是飛機(jī)電瓶及供電系統(tǒng)問題。起動時無點火。在航線維護(hù)中，我們經(jīng)常遇到APU啟動時，ECT一直不上升，在APU處聽到起動機(jī)帶轉(zhuǎn)了APU，但無點火聲音，并且可以從尾噴管處可以看到油霧，所以肯定是點火系統(tǒng)故障。通過檢査或更換點火電嘴、點火導(dǎo)線、點火激勵器等可使故障排除。3.4引氣故障分析引氣系統(tǒng)作為飛機(jī)的一個重要系統(tǒng)直接影向著飛機(jī)的空調(diào)和座艙増壓，以及發(fā)動機(jī)和機(jī)翼的防冰，在保證飛機(jī)的安全性能下，單發(fā)引氣的放行必須考慮航路天氣的影響，所以引氣故障就直接影響到飛機(jī)的派遣放行，導(dǎo)致飛機(jī)延誤甚至取消，給航司帶來非常大的經(jīng)濟(jì)損失。下圖3是飛機(jī)引起系統(tǒng)原理圖，氣源系統(tǒng)向飛機(jī)的各個用戶系統(tǒng)供應(yīng)壓縮空氣，空客A330飛機(jī)壓縮空氣來自左右發(fā)動機(jī)的引氣系統(tǒng)、APU引氣系統(tǒng)和地面氣源。來自各個氣源的引氣匯集到氣源總管，然后被分配給其它用戶系統(tǒng)?？湛虯330型飛機(jī)的溫度控制系統(tǒng)分為多個區(qū)，左組件負(fù)責(zé)駛艙的溫控制，右組件控制前、后客艙區(qū)域的溫度。APU引氣是整個飛機(jī)引氣系統(tǒng)的重要組成部分，如果APU出現(xiàn)引氣故障，必須盡快排除；如果故障無法排除就必須更換APU以保證飛機(jī)的良好運(yùn)營。排除引氣系統(tǒng)故障，主要是根據(jù)機(jī)組的故障描述或者通過試車檢查出來的故障現(xiàn)象來更換相關(guān)的部件。采用這種排故方法有時更換一個件就能解決問題。但如果故障不是由某個部件引起，就會發(fā)生頻繁換件的情況。圖3飛機(jī)引氣系統(tǒng)原理圖3.5APU異響分析如果感覺APU有異響，應(yīng)先查看異響發(fā)生時APU的性能如何，是否可以正常供氣、供電，其它參數(shù)是否超出ＡＭＭ手冊要求。如果參數(shù)超標(biāo)例如排氣溫度過高，或者不能引氣，APU自動關(guān)車等問題，則需要進(jìn)行排故工作。APU異響一般有下列幾種情況。一是負(fù)載壓氣葉片損壞。負(fù)載壓氣機(jī)葉片可能被吸入的小沙粒、冰塊、外來物擊中，導(dǎo)致葉片掉塊或者葉尖彎曲。無論是葉片掉塊還是葉尖彎曲都可能會造成壓氣機(jī)內(nèi)的氣流紊亂，從引起嘯叫聲。二是進(jìn)氣道異物，為了保證氣流通道的順暢，進(jìn)氣道內(nèi)不允許有任何外來物。外來物可能引起進(jìn)氣量減少，氣流紊亂，從而導(dǎo)致異響。進(jìn)氣道異物要及時清理，如果檢查發(fā)現(xiàn)內(nèi)部部件例如IGV，負(fù)載壓氣機(jī)或動力壓氣機(jī)有損壞，需將APU拆下送修。三是動力部分壓氣機(jī)喘振。如果發(fā)現(xiàn)可能是動力部分壓氣喘振，可更換燃油控制組件，燃油控制組件故障可能導(dǎo)致對燃燒室的供油量不足。燃燒室不能產(chǎn)生足夠的燃?xì)怛?qū)動壓氣機(jī)，壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速降低而造成壓氣機(jī)喘振。檢查ARJ內(nèi)部是否有損傷。如發(fā)現(xiàn)有內(nèi)部損傷譬如壓氣機(jī)葉片掉塊，刮擦，彎曲等，將APU拆下送修。4空客A330飛機(jī)APU車間維修改進(jìn)措施4.1APU車間維修簡介通常如果APU性能衰退，外來物損傷，或者其它故障無法在翼排除，必須將APU拆下送廠進(jìn)行排故或維修。工程師會制定合理維修方案，具體流程如下：進(jìn)廠檢查，APU送達(dá)修理廠后，技術(shù)員會對其外觀進(jìn)行目視檢查，看是否有外部損傷，漏油等情況。核對APU件號、序號，核對LRU件號及序號。進(jìn)廠測試，一般當(dāng)APU進(jìn)廠原因為排故的時候才需要做進(jìn)廠測試。如果APU是因為性能衰退或者其它不適合做測試的故障比如內(nèi)部損傷而拆下，則不需要做進(jìn)廠測試。拆卸，技術(shù)員根據(jù)工程師確定的修理深度對APU進(jìn)行拆卸，按照拆卸程度，可分為全部拆卸及部分拆卸。清洗，對拆下的零部件進(jìn)行清潔，為下一步的零件檢查做準(zhǔn)備。零件檢查，技術(shù)員按照檢查修理手冊IRM的要求對零部件進(jìn)行檢查，有目視檢查、尺寸檢查及無損探傷等。轉(zhuǎn)動部件還需要測量其跳動以及動平衡。修理，檢查發(fā)現(xiàn)有問題的零部件需要依照IRM進(jìn)行修理，修理工作包括機(jī)加工、焊接、噴丸、噴涂以及打磨等。裝配，當(dāng)APU零部件及LRU經(jīng)過修理后，技術(shù)員開始按照手冊EM進(jìn)行APU裝配。出廠測試，裝配好的APU將依照ＥＭ進(jìn)行車間測試，如能通過測試，APU將被送回客戶進(jìn)入下一個使用周期。4.2APU車間維修發(fā)現(xiàn)及產(chǎn)品升級4.2.1APU高小時磨損分析一般來說當(dāng)APU運(yùn)行時間超過8000小時或者小時與循環(huán)數(shù)之和大于17000時認(rèn)為是APU高小時。APU在運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)子組件、齒輪箱、潤滑組件、燃油控制組件以及起動發(fā)電機(jī)等都處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，雖然有滑油對這些部件進(jìn)行潤滑，隨著使用時間的增加，磨損不可避免。負(fù)載壓氣機(jī)，動力部分壓氣機(jī)吸入空氣，高速氣流會造成風(fēng)蝕。燃燒室、渦輪部分長期處于高溫燃?xì)庀鹿ぷ鳎饕菬g，以及高溫下與空氣中的一些化學(xué)元素例如硫相結(jié)合所產(chǎn)生的腐蝕。這些磨損在APU運(yùn)行中都是不可避免的，但是如果這些部件的損傷到一定程度時可能會造成掉塊，打壞其它部件而造成二次損傷。也會導(dǎo)致APU非計劃拆換比例增大，造成航班取消或者延誤，不利于機(jī)隊管理。4.2.2負(fù)載壓氣機(jī)軸承低小時失效分析車間發(fā)現(xiàn)負(fù)載壓氣機(jī)軸承的損壞非常嚴(yán)重，滾道磨損變形，滾子保持環(huán)破碎，滾珠變形。原廠工程師對損壞的軸承作了詳細(xì)的調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)可能的損壞原因是軸承外來物污染、熱力瞬變、滾珠滾道變形或裝配不當(dāng)。污染物或軸承變形會造成軸承的強(qiáng)烈震動，從而造成軸承的分解。圖4APU軸承損壞圖針對車間發(fā)現(xiàn)的問題，設(shè)計了全新的負(fù)載壓氣機(jī)軸承。設(shè)計了全新的離心式碎屑收集槽用來防止碎屑影響滾珠在滾道內(nèi)的運(yùn)動。采用陶瓷滾珠以及等離子氮化滾道來提高抗污染物性能。全新的彈簧墊片可以給軸承一個預(yù)加載，用來抵銷軸承熱膨脹。同時也加大了滾珠的尺寸，降低其單位應(yīng)力，提高可靠性。同時進(jìn)行的將一級渦輪升級為一體式的改進(jìn)也可以減少轉(zhuǎn)子組件的震動，提高負(fù)載壓氣機(jī)軸承的可靠性。改進(jìn)后的軸承已于2018年投入使用，在翼使用經(jīng)驗表明此改進(jìn)非常有效，軸承失效問題得到解決。4.2.3渦輪改進(jìn)分析二級渦輪屬于APU的熱部件，其工作溫度雖然比一級渦輪低，但也處于高溫狀態(tài)下。二級渦輪可能出現(xiàn)葉尖燒蝕，葉片在去應(yīng)力鉚釘孔處斷裂的情況。二級渦輪葉尖燒蝕會導(dǎo)致其效率降低，為了維持ARJ轉(zhuǎn)速，需要更多的高溫燃?xì)?，排氣溫度升高，進(jìn)而導(dǎo)致葉尖燒蝕加速。如下圖5APU二級渦輪轉(zhuǎn)子葉片缺失所示，二級渦輪葉片斷裂缺失會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子組件的極度不平衡，震動升高，進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子部件嚴(yán)重刮擦，軸承損壞，APU損傷嚴(yán)重等情況。圖5APU二級渦輪轉(zhuǎn)子葉片缺失通過對失效二級渦輪的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)其失效主要原因為低循環(huán)疲勞，因此提出雙合金二級渦輪方案。如圖6改進(jìn)后二級渦輪轉(zhuǎn)子所示，通過升級中心體即渦輪盤的金屬粉末材料來改善低循環(huán)疲勞和持久的峰值應(yīng)力性能。改進(jìn)后的二級渦輪將于2019年第一季度投入使用。圖6改進(jìn)狗的二級渦輪轉(zhuǎn)子結(jié)論汽車的構(gòu)造是十分復(fù)雜的，而發(fā)動機(jī)作為汽車的重要組成部分在使用的過程中要做好檢查和維護(hù)工作。本文先是介紹了民航飛機(jī)維修的現(xiàn)狀，對維修故障因素進(jìn)行了多方面的分析，其中包括了飛機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜及維修人員技術(shù)水平等方，然后是以實際案例空客A330飛機(jī)APU裝置作為實際研究對象，分析了APU的運(yùn)行原理，以及各部件的故障分析，包括了引氣故障分析及異響分析等，最后針對存在的故障問題，是提出了飛機(jī)APU車