王會麗 姜朗

摘 要：飛機故障隔離手冊是判斷和排除飛機故障的重要技術(shù)文件，也是民用飛機主制造商必須交付給用戶的持續(xù)適航文件之一。故障隔離手冊的目的是指導(dǎo)飛機運行方以最有效的方式找到故障原因，排除故障，提高飛機的運行效率，降低飛機的運行成本。國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范S1000D、ATA2200及ATA100對故障隔離手冊編寫的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范有較強的指導(dǎo)意義，世界領(lǐng)先的飛機制造商也成功應(yīng)用這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范編制了適合自己機型的故障隔離手冊，但這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對飛機故障隔離手冊內(nèi)容的編寫并沒有具體的指導(dǎo)流程。而且由于民機運營支持產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域在國內(nèi)起步較晚，如何在設(shè)計飛機的同時開發(fā)其相應(yīng)的運營支持產(chǎn)品缺乏可以借鑒的經(jīng)驗，因此國內(nèi)民機制造商在編寫飛機故障隔離手冊方面尚處于摸索階段。文章則結(jié)合這些國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀，并結(jié)合國內(nèi)某民機型號的研發(fā)，探索飛機故障隔離手冊內(nèi)容的編寫方法。

關(guān)鍵詞：故障隔離 故障信息 排故程序 S1000D

中圖分類號：V26 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）08（c）-0012-05

1 概述

飛機故障隔離手冊是判斷和排除飛機故障的重要技術(shù)文件，給出了識別和分析故障必要的技術(shù)數(shù)據(jù)和相關(guān)資料，提供了一種報告和糾正飛機系統(tǒng)故障的構(gòu)成方法，并提供了相應(yīng)的故障隔離程序，幫助地面維護人員排除故障，主要用于支持航線和機庫中心級的故障分析。目的是用最有效（時間短、成本低）的方式找到故障原因，并采取必要的措施排除故障，使得系統(tǒng)恢復(fù)正常狀態(tài)，以使飛機能夠快速恢復(fù)運行。飛機故障隔離手冊在飛機設(shè)計過程中編寫，并隨著飛機的交付應(yīng)用而不斷地更新完善。在飛機（商用飛機）交付客戶之前，故障隔離手冊需要作為持續(xù)適航文件的一部分交由民航管理部門審查。

2 相關(guān)規(guī)范研究

目前已有的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范S1000D、ATA2200及ATA100等對故障隔離手冊的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和組織形式具有較大的指導(dǎo)意義，但并不側(cè)重于具體的內(nèi)容編寫。文章的研究重點在于故障隔離手冊內(nèi)容編寫的方法研究，因此本節(jié)主要闡述這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中對于故障隔離手冊內(nèi)容部分的規(guī)范。

2.1 ATA標(biāo)準(zhǔn)

ATA100是美國航空運輸協(xié)會（ATA）對于航空產(chǎn)品技術(shù)資料編寫的規(guī)范。ATA100中對于故障隔離程序的內(nèi)容方面主要有以下要求[1]。

（1）排故程序應(yīng)當(dāng)足夠分析出故障并排除故障，一個排故程序可以用于多個故障；

（2）排故程序應(yīng)包括準(zhǔn)備程序、警告、注意和注；

（3）排故程序應(yīng)當(dāng)進(jìn)行到更換設(shè)備或者能夠在飛機上完成其他工作（如檢查或調(diào)整接線）的程度。對于那些需要更換線路達(dá)到排除故障目的的元件，應(yīng)該給出相應(yīng)的圖表；

（4）排故程序應(yīng)該包括跟該故障信息相關(guān)的完整的程序，不應(yīng)要求用戶為完成排故而參考其他章節(jié)。系統(tǒng)內(nèi)容相互參考是允許的，如自檢測（BIT）的排故程序編號；

（5）如果給定的排故過程包括一個以上的設(shè)備，則應(yīng)按照故障發(fā)生的順序列出所有設(shè)備；

（6）排故程序應(yīng)該是排除故障最直接最簡便的方法，不應(yīng)包括任何不必要的步驟，不需要維護人員重復(fù)飛行機組人員采取的措施，要最大限度地使用機載檢測裝置。

隨著航空產(chǎn)品的發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新，為了實現(xiàn)技術(shù)文檔的電子化形式，美國航空運輸協(xié)會又推出了ATA2200規(guī)范[4]。ATA2200中定義故障隔離手冊應(yīng)為維修人員提供隔離故障及應(yīng)采取何種糾正措施所需的技術(shù)資料。故障隔離手冊應(yīng)當(dāng)最大限度地與航空公司的維修方案、維修培訓(xùn)及維修手冊程序兼容。對于新飛機，故障隔離手冊建立在飛機系統(tǒng)的功能和實效模式的基礎(chǔ)上，不要求飛行機組做故障隔離工作。故障隔離手冊應(yīng)當(dāng)客戶化，只包含適用于特定用戶或用戶組和飛機系列的信息，并由飛機制造商定期更改。故障隔離程序應(yīng)考慮飛行航線環(huán)境、工具、維修能力、時間等限制條件。故障隔離手冊的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)包括以下幾方面[2]。

（1）故障代碼：按照ATA標(biāo)準(zhǔn)編號系統(tǒng)制定；

（2）故障說明：簡短地闡述故障，并說明可能受影響的部件和系統(tǒng)；

（3）故障隔離參考：包含每個故障隔離任務(wù)及維護信息的任務(wù)參考；

（4）故障隔離圖：故障隔離的主要步驟可以按照導(dǎo)致故障的概率給出排故的流程圖，圖中應(yīng)包括簡短的故障原因說明。

（5）故障隔離程序：故障隔離部分應(yīng)當(dāng)包括故障確認(rèn)檢查。故障隔離程序應(yīng)當(dāng)給出最終的糾正措施，如：航線可更換件（LRU）的更換或保養(yǎng)。專用的線路檢查還應(yīng)包括電氣接頭的標(biāo)識符和位置、觸點的標(biāo)識符、參考的線路圖等。

任務(wù)支持資料：包括部件位置、原理圖等。

2.2 S1000D

S1000D是一項國際規(guī)范，由歐洲航宇及防務(wù)工業(yè)集團（ASD）和ASD各成員國的國防部共同擁有ASD、美國航空航天業(yè)協(xié)會（AIA）和美國航空運輸協(xié)會（ATA）共同管理。它規(guī)定如何創(chuàng)建、管理及維護航空航天和國防（A&D）業(yè)中的技術(shù)出版物。S1000D最大的特點是采用數(shù)據(jù)模塊技術(shù)創(chuàng)建技術(shù)文檔[5]，用數(shù)據(jù)模塊編碼區(qū)分和管理各個數(shù)據(jù)模塊，使得技術(shù)信息得到最大限度的重用和共享。S1000D也規(guī)定了故障隔離手冊需要涵蓋故障描述、解決故障的措施、安全提示等內(nèi)容[3]。S1000D中的對于故障隔離程序的組織主要以問答的形式進(jìn)行。

3 故障隔離編寫方法研究

3.1 故障分類

飛機故障隔離手冊需要涵蓋飛機在使用過程中所遇到的各種故障，根據(jù)ATA規(guī)范和S1000D規(guī)范以及某型號飛機涉及到的特點，在設(shè)計過程中編寫故障隔離手冊，則需要包括從以下幾類故障。

（1）通過機載維護系統(tǒng)（OMS）報告的故障信息，以下簡稱OMS故障信息；

（2）頂層及觀察到的故障，主要包含以下幾個子類：

1）發(fā)動機指示及機組告警系統(tǒng)（EICAS）顯示的故障信息，以下簡稱EICAS信息；

2）故障樹分析（FTA）頂事件；

3）功能危害性分析（FHA）分析及系統(tǒng)功能失效的故障；

4）故障模式及影響分析（FMEA）中的故障模式影響（直接影響、下一層級影響或者最終影響）也是頂層及觀察到的故障的來源；

5）系統(tǒng)運行或維護過程中預(yù)計會觀察到的故障；

6）客艙故障；

7）飛行日志或者維護日志中實際觀察到的故障。

3.2 編寫流程

根據(jù)一般的飛機設(shè)計過程和故障隔離手冊的編寫要求，故障隔離手冊的編寫流程如圖1所示。

由圖1可以看出，整個故障隔離手冊的編寫過程是隨著源數(shù)據(jù)狀態(tài)變化不停迭代的過程，其中的步驟并不是順序進(jìn)行的，而是并行開展很多工作。

3.3 可維修項及維修任務(wù)清單

在編寫故障隔離程序之前，需要初步梳理可維修項和維修任務(wù)，可以在故障隔離手冊中確定排故的力度和故障排除的最終程序。一般來說，可維修項和維修任務(wù)清單來自于飛機維修手冊（AMM）和綜合后勤保障分析（LSA）中的維修任務(wù)（MTA）分析。但在實際設(shè)計過程中，這些文件一般在中后期輸出。鑒于FIM的編寫是一個不斷迭代的過程，因此在FIM手冊編寫的期初，需要根據(jù)已有的設(shè)計數(shù)據(jù)梳理出適于FIM手冊的可維修項及維修任務(wù)清單，并在后期根據(jù)更加豐富和完善的資料進(jìn)行完善。主要梳理過程如下所示。

（1）根據(jù)SNS梳理：SNS中列出的部件及相應(yīng)的拆裝任務(wù)是確定要納入該清單的項目，在表格中應(yīng)加以標(biāo)注；

（2）根據(jù)設(shè)計FMEA梳理：FMEA中的糾正措施一欄，可以進(jìn)一步梳理出該系統(tǒng)的維修任務(wù)（注：部分系統(tǒng)的FMEA尚未完全整合成一個文件，因此應(yīng)將供應(yīng)商提供的所有FMEA源文件進(jìn)行梳理）。梳理結(jié)果中，部分維修任務(wù)會涵蓋根據(jù)SNS梳理出的可維修項和維修任務(wù)清單。重復(fù)的則以SNS為準(zhǔn)，比SNS梳理結(jié)果更細(xì)節(jié)的則以FMEA梳理結(jié)果為準(zhǔn)，例如：SNS中可能沒有區(qū)分不同位置的部件，但FMEA中針對不同位置的部件都有獨立的維修任務(wù)，這時應(yīng)以FMEA的結(jié)果為準(zhǔn)；

（3）根據(jù)其他文件梳理：目前的SNS和FMEA均未涉及線束相關(guān)的維修任務(wù)，因此可以根據(jù)系統(tǒng)的描述文件、原理圖等文件（TBD），參考其他類似機型的資料，梳理出線束相關(guān)的維修任務(wù)；

（4）對照AMM手冊現(xiàn)有的DMRL清單、試飛相關(guān)的維護程序等對梳理結(jié)果進(jìn)行修改、完善；

（5）與供應(yīng)商、AMM團隊、維修工程分析團隊等對清單結(jié)果進(jìn)行討論、修改、完善。

3.4 各類故障信息收集及排故程序編寫

根據(jù)各類故障信息的特點，其故障收集過程和排故程序也有所不同。

3.4.1 故障信息收集

OMS故障信息主要來源以下幾類工程設(shè)計文件。

（1）系統(tǒng)與OMS的EICD，這是OMS故障信息的主要來源，該文件中涉及的維護信息、與OMS之間的輸入輸出部分會包含OMS故障信息，有的故障信息甚至?xí)收习l(fā)生的基本邏輯，這些信息對排故程序編寫有重要指導(dǎo)意義；

（2）FMEA：該文件中“給維護人員的指示”一欄可能涉及OMS故障信息；

（3）其他可能涉及OMS故障信息的文件；

頂層及觀察到的故障主要包括以下幾類，每一類故障都有特定的收集來源，見表1。

3.4.2 排故程序編寫

每一條故障信息都應(yīng)該有特定的排故程序，類似的故障信息也可能共用一條排故程序。排故程序的內(nèi)容一般包括以下內(nèi)容。

（1）故障信息名稱及描述；

（2）可能的故障原因：需要根據(jù)故障信息的發(fā)生邏輯判斷故障發(fā)生的原因；

（3）故障原因排序：不同的故障原因需要根據(jù)該故障原因?qū)е鹿收习l(fā)生的可能性及維修成本進(jìn)行排序，一般來說，故障原因?qū)е鹿收习l(fā)生可能性較高的、維修成本較低的故障原因優(yōu)先排除，這樣可以達(dá)到高效排故的目的；

（4）初步評估：用于進(jìn)一步確認(rèn)故障是否存在、是否是虛警的程序，一般可能是PBIT、BIT、CBIT、系統(tǒng)啟動、目視檢查等；

（5）故障隔離程序：

1）確定排故順序后，需要根據(jù)每個故障原因編寫相應(yīng)的排故順序；

2）排故過程中引用的維修任務(wù)參照“可維修項及維修任務(wù)清單”，若排故過程中發(fā)現(xiàn)“可維修項及維修任務(wù)清單”的內(nèi)容不能滿足要求的，對清單進(jìn)行修改完善。

3.4.3 排故程序編寫實例

本節(jié)將通過國內(nèi)某民用型號研發(fā)過程中故障隔離手冊的編寫來探討故障隔離手冊內(nèi)容編寫的方法。本節(jié)以O(shè)MS故障信息為例。

故障信息內(nèi)容：APU Shutdown - Door Failed to Open。

故障信息描述：The APU door failed to open causing the APU not to start. When in door override mode， this shutdown is bypassed and is only a permissive for APU start。

（1）故障原因分析。

根據(jù)APU的設(shè)計和工作原理以及FMEA文件，可以得出該故障發(fā)生的可能原因如下：

1）Operational problem with the air inlet door

2）Inlet Door Actuator

3）ECU（Electronic Control Unit） problem

4）Wiring problem between the air Inlet Door Actuator and the electronic control unit

相關(guān)的FMEA分析片段如表2所示。

（2）故障流程圖。

根據(jù)故障原因及APU的維修要求，該故障的排故流程圖如圖2。

（3）排故程序。

基于排故流程圖及S1000D對故障隔離手冊的規(guī)范要求，該故障的排故程序如下。由于篇幅有限，以下僅以其中的片段為例說明排故程序的編寫。

3.5 故障隔離手冊驗證及跟蹤更改

手冊初步完成之后，或者階段性完成之后，可以進(jìn)行初步的驗證，主要包括以表3三種驗證方式。

（1）通過維修工程分析的結(jié)果驗證，包括FMEA分析、TSA分析、MTA分析等。在進(jìn)行排故程序編寫時，維修工程分析的這些工作尚未完善，尚無法作為排故類手冊編寫的有效輸入，因此手冊編寫工作與維修工程分析工作是并行開展的，待初步完成手冊時，維修工程這些分析工作將會有新的進(jìn)展，可以作為手冊的驗證輸入，對手冊的完整性、準(zhǔn)確性進(jìn)行驗證；

（2）在試驗、試飛過程中收集故障條目，對手冊進(jìn)行驗證、完善；

（3）手冊驗證過程中，需要根據(jù)驗證結(jié)果進(jìn)行更改、完善。在飛機運行過程中，也要及時收集飛行日志、維護日志等，收集運行過程中出現(xiàn)的故障現(xiàn)象和排故措施，對手冊進(jìn)行跟蹤完善。

4 結(jié)語

高質(zhì)量的故障隔離手冊能夠有效提高飛機的運行效率，降低維護成本。不論采用哪種國際規(guī)范，故障隔離手冊的內(nèi)容幾乎都類似。故障隔離手冊內(nèi)容的編寫需要對飛機系統(tǒng)的設(shè)計原理深入了解，能夠預(yù)測到系統(tǒng)的運行狀況。民機設(shè)計過程中，為了保證飛機產(chǎn)品本身及運行產(chǎn)品的質(zhì)量，設(shè)計團隊與運行支持團隊往往是兩個并行工作的團隊。因此，對于運行支持團隊來說，故障隔離手冊也是飛機持續(xù)適航文件中難度最大的手冊之一。該研究也是基于有限的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上的初步探索，在故障原因分析、故障原因排序、排除故障等方面還需要更深入的研究，也需要根據(jù)飛機各個系統(tǒng)的特點豐富探索各種故障隔離排故程序內(nèi)容的編寫。

參考文獻(xiàn)

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