關(guān)于A320飛機(jī)客艙升降率變化大的排故分析總結(jié)

A320客艙升降率大的排故分析背景介紹2018年2月9日，機(jī)組執(zhí)行東營到航班，落地后反映空中客艙增壓系統(tǒng)異常，主要有以下兩個(gè)現(xiàn)象：巡航過程中座艙高度不斷降低，到達(dá)1100FT，機(jī)組人工超控外流活門升高座艙高度；飛行過程客艙升降率出現(xiàn)波動(dòng)，伴隨外流活門擺動(dòng)，乘機(jī)人員明顯感覺耳朵不適?？团撛鰤合到y(tǒng)是飛機(jī)重要系統(tǒng)，出現(xiàn)故障輕則影響乘機(jī)人員舒適度，重則會(huì)造成客艙釋壓等不平安事件。此前我公司曾經(jīng)發(fā)生過類似故障，造成客艙釋壓，氧氣面罩脫落，機(jī)組緊急下降高度。因此TMC針對機(jī)組反映的現(xiàn)象高度重視，在春運(yùn)運(yùn)力緊缺的關(guān)鍵階段，毅然決定停場排故，并成立排故專項(xiàng)小組分析查找故障原因。原理分析民航客機(jī)在運(yùn)行過程中巡航階段的巡航高度會(huì)到達(dá)30000FT以上，由于高空大氣壓力低，空氣稀薄，氧氣含量少，民航客機(jī)采用客艙增壓的方式為乘機(jī)人員提供舒適的客艙壓力及充足的氧氣?？湛虯320系列飛機(jī)使用發(fā)動(dòng)機(jī)引氣作為主要?dú)庠?，?jīng)過空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)展溫度調(diào)節(jié)后，通過管路輸送到客艙各個(gè)區(qū)域，為客艙提供適宜溫度的新鮮空氣。引氣系統(tǒng)工作原理：發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)的引氣來源主要來源有兩個(gè)，分別是中壓級引氣〔高壓壓氣機(jī)7級〕和高壓級引氣〔高壓壓氣機(jī)10級〕。發(fā)動(dòng)機(jī)處于低功率狀態(tài)時(shí)由于中壓級引氣壓力缺乏，高壓閥翻開，由高壓級提供引氣；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于高功率狀態(tài)時(shí)，高壓閥關(guān)閉，由中壓級提供引氣，經(jīng)過PRV的調(diào)壓和預(yù)冷器的調(diào)溫后產(chǎn)生適宜溫度壓力的引氣，便可以供應(yīng)到空調(diào)系統(tǒng)?？照{(diào)系統(tǒng)經(jīng)過溫度調(diào)節(jié)以及水汽別離等步驟，將適宜溫度的空氣通過管路輸送到客艙。所以引氣系統(tǒng)是客艙增壓的源頭，引氣系統(tǒng)的故障很大程度上會(huì)對客艙增壓系統(tǒng)產(chǎn)生影響。圖一客艙增壓系統(tǒng)工作原理：系統(tǒng)部件介紹：客艙增壓系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)控制外流活門開度到達(dá)調(diào)節(jié)客艙部壓力的目的。主要部件有：兩部CPC計(jì)算機(jī)，一個(gè)外流活門〔部有三個(gè)馬達(dá)，兩個(gè)自動(dòng)操作，一個(gè)人工操作〕，兩個(gè)平安閥，一個(gè)余壓控制組件以及駕駛艙控制面板等?？团撛鰤合到y(tǒng)有兩套獨(dú)立工作，自動(dòng)控制系統(tǒng)，每一套系統(tǒng)都可以使用CPC計(jì)算機(jī)控制外流活門開度。外流活門安裝在機(jī)身后部右下方，后貨艙區(qū)域。在自開工作模式下，CPC計(jì)算機(jī)接收FMGC和ADIRU計(jì)算機(jī)信號，通過RS422總線控制外流活門。只有一套系統(tǒng)主用，另一套系統(tǒng)處于備份狀態(tài)。每次飛行完畢后，飛機(jī)接地后70秒，飛機(jī)的增壓系統(tǒng)主用和備份系統(tǒng)通過一個(gè)延時(shí)繼電器自動(dòng)切換。圖二系統(tǒng)工作原理：客艙增壓系統(tǒng)有四個(gè)根本功能：地面功能：在地面，完全翻開外流活門；預(yù)增壓：起飛時(shí)，增加客艙壓力以防止在抬輪時(shí)客艙壓力波動(dòng)；飛行中增壓：調(diào)節(jié)客艙高度及變化率以便向旅客提供舒適的飛行；釋壓：接地后，在地面功能完全翻開放氣活門前，逐漸釋放剩余的客艙過壓。A320系列飛機(jī)的座艙增壓系統(tǒng)通過對客艙壓力的調(diào)節(jié)，保障旅客及機(jī)組成員的舒適度，同時(shí)也確保飛機(jī)構(gòu)造不因外壓差過大而造成損傷，在執(zhí)行航班過程中，客艙增壓系統(tǒng)增壓自動(dòng)控制客艙壓力，調(diào)節(jié)過程如下列圖所示：圖三客艙增壓系統(tǒng)通常使用來自FMGC的著陸標(biāo)高和QNH，以及來自ADIRS的壓力高度，全程自動(dòng)調(diào)節(jié)客艙壓力，整個(gè)過程分為以下六個(gè)階段：地面(GN)在起飛前，以及在著陸后55秒，外流活門完全翻開以保證沒有任何剩余的客艙壓力。在接地時(shí)，以500英尺/分鐘的客艙垂直速度釋放任何剩余的客艙壓力。起飛(TO)為了防止抬輪時(shí)壓力突變，控制器以400英尺/分鐘的速率給飛機(jī)預(yù)增壓直到ΔP到達(dá)0.1PSI。離地時(shí)，控制器開場啟用爬升階段。爬升(CL)在爬升過程中，客艙高度根據(jù)預(yù)先編程的固定法則進(jìn)展變化，該法則考慮了飛機(jī)的實(shí)際爬升率。巡航(CR)在巡航過程中，控制器將客艙高度保持在平飛高度或著陸機(jī)場標(biāo)高，以較高值為準(zhǔn)。下降(DE)在下降過程中，控制器保持一個(gè)客艙下降率，這讓客艙壓力正好在著陸前等于著陸機(jī)場壓力+0.1PSI。最大下降率為750英尺/分鐘。中斷(AB)假設(shè)飛機(jī)在起飛后沒有爬升，中斷方式防止客艙高度上升?？团搲毫υO(shè)置回到起飛高度+0.1PSI。座艙增壓系統(tǒng)會(huì)控制座艙高度一直低于飛機(jī)的氣壓高度，同時(shí)還要確保外壓差不超出飛機(jī)設(shè)計(jì)的限制，因此座艙增壓系統(tǒng)是綜合了目的地機(jī)場的海拔高度，飛機(jī)的實(shí)際飛行高度以及飛機(jī)構(gòu)造能夠承受的壓差等多個(gè)因素，在壓差不超限的前提下，盡可能降低客艙高度〔提高客艙壓力〕，以確保乘機(jī)人員的舒適性。根據(jù)不同的飛行高度層，大致客艙高度如下：圖四飛機(jī)實(shí)際運(yùn)行過程中，飛機(jī)因管制指揮，航路天氣等因素會(huì)可能出現(xiàn)飛行高度變化，一旦滿足下表的條件，上述的六個(gè)增壓模式會(huì)進(jìn)展切換。圖五增壓系統(tǒng)部件數(shù)量不多，但系統(tǒng)控制邏輯及其工作模式復(fù)雜，尤其是針對高高原機(jī)場運(yùn)行，與普通平原機(jī)場有明顯差異，實(shí)際運(yùn)行過程中，無論是機(jī)務(wù)維修人員還是飛行機(jī)組，都應(yīng)該對該系統(tǒng)的工作原理非常熟悉。排故過程當(dāng)日B-6455飛機(jī)機(jī)組判斷飛機(jī)增壓系統(tǒng)異常，主要有兩個(gè)問題，下面將針對機(jī)組反映的異?，F(xiàn)象逐一分析：巡航過程中座艙高度不斷降低，到達(dá)1100FT，機(jī)組人工超控外流活門升高座艙高度，機(jī)組認(rèn)為巡航過程中座艙高度不應(yīng)該下降如此之多查閱該航段AGS譯碼數(shù)據(jù)，該機(jī)于2月9日執(zhí)行3U8320東營到航班，相關(guān)譯碼數(shù)據(jù)如下：18：56從東營起飛19：12進(jìn)入巡航階段，飛機(jī)高度為21300FT，客艙高度為2800FT，ΔP為6.9719：20機(jī)組調(diào)節(jié)目標(biāo)高度23552FT，飛機(jī)繼續(xù)爬升，客艙高度為3200FT，ΔP為7.2619：39機(jī)組調(diào)節(jié)目標(biāo)高度21696FT，下降率1000FT/MIN，飛機(jī)飛行階段由巡航階段轉(zhuǎn)為下降階段，客艙高度由3200FT逐步下降到1100FT，ΔP有小幅上升，后又隨飛機(jī)高度下降而下降19：41飛機(jī)完成下降，飛行階段由下降轉(zhuǎn)為巡航，下降過程大約持續(xù)2分鐘20：13機(jī)組人工控制增壓系統(tǒng)，試圖升高客艙高度，客艙高度上升到2200FT20：14機(jī)組轉(zhuǎn)為自動(dòng)控制增壓系統(tǒng)，客艙高度繼續(xù)下降到1100FT，直至飛機(jī)落地。整個(gè)飛行過程，客艙增壓系統(tǒng)無任何警告信息，ECAM顯示增壓系統(tǒng)各參數(shù)均顯示綠色正常工作狀態(tài)，增壓系統(tǒng)控制邏輯未見明顯異常。但機(jī)組認(rèn)為巡航過程中客艙高度不應(yīng)該下降如此之多，上文系統(tǒng)原理中介紹過增壓系統(tǒng)在滿足特定條件時(shí)會(huì)進(jìn)展增壓模式切換。圖六如上圖所示，飛行過程中，當(dāng)飛機(jī)以250FT/MIN的升降率改變高度，持續(xù)超過30秒，將會(huì)觸發(fā)客艙增壓系統(tǒng)增壓模式由巡航模式轉(zhuǎn)換為下降模式，而手冊中也提到，一旦進(jìn)入下降模式，增壓系統(tǒng)控制器保持一個(gè)客艙下降率，持續(xù)下降到目的地機(jī)場機(jī)場標(biāo)高附近的高度。譯碼數(shù)據(jù)顯示當(dāng)時(shí)機(jī)組以1000FT/MIN的下降率下降超過30秒，從邏輯的角度已觸發(fā)客艙增壓系統(tǒng)增壓模式由巡航模式轉(zhuǎn)換為下降模式，客艙高度持續(xù)下降，根據(jù)圖四中對于不同高度層大致的客艙高度，以及機(jī)場海拔高度1500FT，該機(jī)客艙增壓系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)到1100FT屬正?，F(xiàn)象。另外，譯碼數(shù)據(jù)顯示該機(jī)下降高度后未再爬升，因此也不滿足觸發(fā)客艙增壓模式由下降模式轉(zhuǎn)為巡航模式的條件〔條件為：21FT/MIN的爬升率持續(xù)60秒〕上文從系統(tǒng)工作原理的角度分析了客艙增壓模式的轉(zhuǎn)變，機(jī)組反映的第一個(gè)現(xiàn)象是由于飛機(jī)下降高度觸發(fā)了客艙增壓模式轉(zhuǎn)變，造成座艙高度降低，經(jīng)查閱其他飛機(jī)多個(gè)航段的譯碼數(shù)據(jù)，該現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，屬正?，F(xiàn)象。飛行過程中客艙升降率出現(xiàn)波動(dòng)，伴隨外流活門擺動(dòng)，乘機(jī)人員明顯感覺耳朵不適該故障難點(diǎn)在于飛機(jī)沒有相關(guān)故障警告和信息，空客TSM排故手冊中也無對應(yīng)排故程序作參考，歷史上也沒有類似故障的排故記錄參考。TMC對此故障高度重視，成立專項(xiàng)排故小組會(huì)同機(jī)身系統(tǒng)室工程師共同研究排故方案。同時(shí)，工程師采用形式求援空客AOG工程師，但空客工程師要求提供DFDR譯碼數(shù)據(jù)。我公司沒有DFDR數(shù)據(jù)下載專用工具，向其他公司求援借工具，下載DFDR數(shù)據(jù)花費(fèi)大量時(shí)間。結(jié)合飛行中采集的ECAM頁面視頻，以及AGS譯碼數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)外流活門會(huì)出現(xiàn)小幅擺動(dòng)，客艙升降率隨之變化，這就是造成乘機(jī)人員耳朵不適原因。但增壓系統(tǒng)各部件無相關(guān)故障信息，工作時(shí)均為綠色可用狀態(tài)，并且此前已更換過外流活門及CPC計(jì)算機(jī)，可疑部件已被排除。經(jīng)過長時(shí)間分析討論，初步推斷增壓系統(tǒng)壓力變化不是本身系統(tǒng)故障，而是受引氣系統(tǒng)影響，引氣系統(tǒng)提供的氣源不穩(wěn)定，造成外流活門不斷調(diào)節(jié)開度以保持客艙壓力。通過查閱AGS譯碼數(shù)據(jù)，外流活門在飛機(jī)過程中正常狀態(tài)下開度穩(wěn)定在8%左右，故障時(shí)外流活門瞬間關(guān)閉到3%，又迅速翻開到10%，隨后漸漸穩(wěn)定到8%，客艙升降率大約為750FT/MIN波動(dòng)，波動(dòng)間隔大約為每2分鐘一次，如下列圖所示。圖七外流活門擺動(dòng)的同時(shí)，二發(fā)引氣壓力由40PSI下降到7PSI，又迅速恢復(fù)，二發(fā)PRV短時(shí)關(guān)閉5秒鐘。由此可見，二發(fā)引氣活門PRV的短時(shí)異常關(guān)閉是導(dǎo)致客艙壓力變化的根源。此外，譯碼數(shù)據(jù)顯示，整個(gè)飛行過程中，外流活門的擺動(dòng)和PRV的異常關(guān)閉僅在17000FT以上的高空才會(huì)出現(xiàn)，低高度情況下系統(tǒng)工作正常，由此推斷引氣系統(tǒng)部件存在不明顯的漏氣現(xiàn)象，外壓差大時(shí)才會(huì)出現(xiàn)故障。更換二發(fā)引氣系統(tǒng)相關(guān)部件后，故障得以徹底排除，后續(xù)執(zhí)行航班隨機(jī)監(jiān)控正常，AGS譯碼數(shù)據(jù)顯示各項(xiàng)參數(shù)均正常。總結(jié)與建議排故時(shí)要翻開思路針對重復(fù)性疑難故障，要參考排故程序，分析系統(tǒng)原理，以及各系統(tǒng)之間的鉸聯(lián)，從系統(tǒng)原理出發(fā)，抓住故障現(xiàn)象，判斷系統(tǒng)工作狀態(tài)是否正常，利用發(fā)散的思路，敢于想象和推斷，才能查找到故障根源。熟悉系統(tǒng)原理的重要性無論是飛行機(jī)組還是機(jī)務(wù)維護(hù)人員，都應(yīng)該熟悉了解客艙增壓系統(tǒng)的工作原理及工作模式，以便于在飛行中合理處置異常情況，地面排故時(shí)能夠更加快速、準(zhǔn)確判斷故障。后續(xù)MCC將把客艙增壓系統(tǒng)工作原理及常見異常現(xiàn)象參加空地交流會(huì)，機(jī)長預(yù)訓(xùn)班及放行人員培訓(xùn)課件。借助譯碼數(shù)據(jù)協(xié)助排故在該故障現(xiàn)象確認(rèn)及排