■ 程凱文/北京飛機(jī)維修工程有限公司

1 波音787-9 飛機(jī)飛控系統(tǒng)原理

波音787 飛機(jī)的飛控系統(tǒng)為純電傳操縱（FBW），綜合飛控系統(tǒng)（IFCS）中集成了三大功能軟件：主飛行控制功能（PFCF），高增升功能（HLF），自動(dòng)飛行功能（AFF）。其優(yōu)點(diǎn)除了集成度高、具有多套安全裕度系統(tǒng)外，還包括取消了傳統(tǒng)的抑制荷蘭滾的偏航阻尼器計(jì)算機(jī)，從而將方向舵從最初的設(shè)計(jì)理念“轉(zhuǎn)彎”中解放出來(lái)（波音787飛機(jī)的方向舵只是輔助和備用抑制荷蘭滾），使方向舵能更專(zhuān)注于飛機(jī)轉(zhuǎn)彎操作，從而提高操作機(jī)動(dòng)性。波音787-9飛機(jī)在飛控系統(tǒng)中增加了“陣風(fēng)抑制壓力傳感器”，新增了橫向陣風(fēng)抑制功能，并通過(guò)橫向/垂直向模式抑制加速度計(jì)新增了P-Beta 功能，這兩種功能控制飛機(jī)各舵面如襟副翼、擾流板、可變后緣操作等，除能抑制荷蘭滾和提高螺旋穩(wěn)定性外，還能提高飛機(jī)橫向/垂直向平順性，降低湍流的影響，減少駕駛員的工作量并提高旅客舒適度。

傳統(tǒng)飛機(jī)襟翼為兩縫三開(kāi)式后緣襟翼，利用縫隙流過(guò)高速氣流，使上翼面氣流流速增高，更好地保護(hù)層流附面層，提高升力減小失速現(xiàn)象。波音787 飛機(jī)的后緣襟翼采用波音公司最先進(jìn)的“無(wú)縫式襟翼”，即襟翼只有一道縫隙，可以配合擾流，根據(jù)需要調(diào)節(jié)縫隙的大小甚至完全蓋住縫隙，在保證良好氣動(dòng)外形的同時(shí)幾乎無(wú)氣動(dòng)損失；后緣還采用了先進(jìn)的內(nèi)側(cè)外側(cè)可脫開(kāi)控制技術(shù)（Variable Camber Trim Unit，VCTU），實(shí)現(xiàn)了TEVC-LA 大翼減載功能和TEVC-DR 巡航襟翼功能。TEVC-LA 大翼減載功能是指在飛機(jī)起飛前通過(guò)飛行管理功能（FMF）計(jì)算實(shí)際起飛全重、跑道長(zhǎng)度、環(huán)境溫度、靜壓等參數(shù)并告知及控制FCM，當(dāng)跑道長(zhǎng)度允許時(shí)，后緣襟翼放下到一定程度后，內(nèi)側(cè)襟翼與外側(cè)襟翼脫開(kāi)，內(nèi)側(cè)繼續(xù)放下，外側(cè)則保持不動(dòng)。該設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于：飛機(jī)主要升力來(lái)自翼根而不是翼尖，能在減少大翼負(fù)載和翼尖扭轉(zhuǎn)力的同時(shí)提高經(jīng)濟(jì)性，且為自動(dòng)功能，不需要飛行員控制。TEVC-DR 巡航襟翼功能使飛機(jī)在巡航時(shí)通過(guò)改變大翼可變弧度改善飛機(jī)巡航性能，降低阻力，提高經(jīng)濟(jì)性，且巡航期間自動(dòng)控制操作度很小，不需要飛行員操作。波音787-9 飛機(jī)還具有獨(dú)特的尾翼門(mén)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（EDAS），通過(guò)平尾/垂尾前緣小孔進(jìn)氣流速產(chǎn)生負(fù)壓抽吸力，將平尾/垂尾表面的湍流附面層去除，保持平流附面層的穩(wěn)定性，提高氣動(dòng)外形的平滑度，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)性目的。另外，波音787 飛機(jī)還采用了氣動(dòng)傾斜翼尖小翼，能消除誘導(dǎo)阻力，減小翼尖渦流擾動(dòng)。

其中，襟翼/縫翼為飛控系統(tǒng)高增升部分，高增升系統(tǒng)是控制飛機(jī)升力裝置的系統(tǒng)，包括后緣襟翼、前緣襟翼和克魯格襟翼等。高增升系統(tǒng)有三種工作模式，分別是主級(jí)模式、次級(jí)模式和備用模式。主級(jí)模式時(shí)由液力馬達(dá)（高流量高轉(zhuǎn)速）驅(qū)動(dòng)襟翼/縫翼，備用模式時(shí)由電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)襟翼/縫翼，次級(jí)模式時(shí)先由液力馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)液壓流量或液力馬達(dá)轉(zhuǎn)速不足導(dǎo)致舵面移動(dòng)慢時(shí)變?yōu)橛呻婑R達(dá)驅(qū)動(dòng)。FCE（飛行控制電子設(shè)備）是高增升系統(tǒng)的核心控制部分，HCU（襟翼/縫翼液壓控制模塊）和EMCU（液壓馬達(dá)控制組件）是信號(hào)處理轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，PDU（后緣襟翼驅(qū)動(dòng)組件）是執(zhí)行機(jī)構(gòu)。FCE 中包含F(xiàn)CM（飛行控制模塊）、ACE（作動(dòng)器控制電子設(shè)備）、PCM（電源控制模塊），F(xiàn)CM負(fù)責(zé)接收襟翼/縫翼指令信號(hào)并運(yùn)算修正后提供給ACE，PCM 是FCE 的專(zhuān)屬供電模塊。ACE 將主級(jí)模式和次級(jí)模式下的指令信號(hào)送給HCU，HCU 內(nèi)部有7 個(gè)雙通道電磁閥，形成兩套獨(dú)立的控制通道，將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐毫π盘?hào)送給HMU（襟翼/縫翼液壓馬達(dá)組件），由HMU 為PDU 提供液壓動(dòng)力，從而驅(qū)動(dòng)襟翼/縫翼舵面的運(yùn)動(dòng)。HCU 通過(guò)7 個(gè)電磁閥控制調(diào)節(jié)液壓的壓力和方向，完成襟翼/縫翼舵面的7 種指令狀態(tài)（伸出、收回、高速、縫翼剎車(chē)、縫翼關(guān)斷、襟翼剎車(chē)和襟翼關(guān)斷）。ACE將次級(jí)模式和備用模式下的指令信號(hào)傳給MECU（后緣襟翼電動(dòng)馬達(dá)控制組件），MECU 通過(guò)電信號(hào)控制襟翼/縫翼電驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，實(shí)現(xiàn)電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)襟翼/縫翼舵面的運(yùn)動(dòng)。液力馬達(dá)和電馬達(dá)連接在PDU 上，液力/電動(dòng)通過(guò)PDU 驅(qū)動(dòng)襟翼/縫翼扭力管，扭力管帶動(dòng)襟翼/縫翼舵面運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)襟翼/縫翼舵面運(yùn)動(dòng)的控制，如圖1 所示。

圖1 飛控系統(tǒng)-后緣襟翼工作原理

2 事件背景

國(guó)航波音787-9 機(jī)隊(duì)在基地執(zhí)行航線例行維護(hù)時(shí)，航線機(jī)械員反饋，例行檢查工作時(shí)發(fā)現(xiàn)“右主輪艙、艙門(mén)及機(jī)身腹部有油跡”，經(jīng)擴(kuò)大檢查確定為襟翼/縫翼HMU 和PDU 部件有輕微滲漏跡象。通過(guò)查閱相關(guān)AMM 手冊(cè)，執(zhí)行液壓系統(tǒng)增壓測(cè)試，均符合手冊(cè)滲漏極限，檢查飛機(jī)液壓油量均在正常范圍，無(wú)明顯缺少跡象?？紤]到后續(xù)航班運(yùn)行以及滲漏在可接受范圍，執(zhí)行清潔工作后放行飛機(jī)，并通過(guò)AHM 等手段持續(xù)監(jiān)控飛機(jī)液壓油量及液壓系統(tǒng)狀態(tài)。但之后該問(wèn)題仍頻繁出現(xiàn)。

3 分析與探討

3.1 后續(xù)維修方案的必要性

上述事件中部件缺陷發(fā)生在航線維護(hù)期間，在液壓系統(tǒng)存在輕微滲漏并符合手冊(cè)滲漏極限的條件下，結(jié)合后續(xù)航班結(jié)構(gòu)及航空公司經(jīng)濟(jì)效益考慮，可以評(píng)估飛機(jī)再飛一段時(shí)間。但由于液壓油腐蝕性很強(qiáng)，有可能腐蝕飛機(jī)底漆、蒙皮及結(jié)構(gòu)甚至減少部件壽命，且缺陷部件的滲漏發(fā)展趨勢(shì)無(wú)法預(yù)估，存在造成機(jī)隊(duì)不可預(yù)期非計(jì)劃停場(chǎng)等不可控因素，后續(xù)制訂計(jì)劃停場(chǎng)及預(yù)防性維修方案很有必要。

3.2 安全隱患的排查

因另一架波音787-9 飛機(jī)出現(xiàn)了同樣問(wèn)題，所以制訂了普查計(jì)劃，通過(guò)普查計(jì)劃排查出國(guó)航波音787-9 機(jī)隊(duì)存在滲漏問(wèn)題的其他飛機(jī)的，滲漏程度在手冊(cè)允許范圍內(nèi)，不會(huì)立即產(chǎn)生AOG 停場(chǎng)等問(wèn)題。將普查到的情況向工程部門(mén)報(bào)告。

查閱波音官網(wǎng)文件波音787-FTD-27-15001，全球機(jī)隊(duì)發(fā)生過(guò)類(lèi)似滲漏問(wèn)題，許多波音787 機(jī)隊(duì)中發(fā)生過(guò)多起因液壓油滲漏更換HMU 和PDU 的事件。鑒于某些情況下的滲漏會(huì)引起飛機(jī)漆層脫落，AMM 針對(duì)液壓部件的內(nèi)部和外部滲漏規(guī)定了滲漏極限，根據(jù)AMM B787-A-29-11-00-00C-364A-A，正常滲漏極限為每分鐘5 滴，放行滲漏極限為每分鐘10 滴。

3.3 OEM 廠家的分析與處理建議

對(duì)HMU 滲漏問(wèn)題的分析：波音和穆格公司對(duì)HMU 進(jìn)行大范圍的實(shí)驗(yàn)性測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)HMU 在高流量時(shí)有瞬時(shí)滲漏發(fā)生。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)性測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，根本原因是流量率變化時(shí)（如液壓馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)以及高速向低速轉(zhuǎn)換時(shí)）液壓系統(tǒng)內(nèi)的流體會(huì)產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象，使得液壓系統(tǒng)小幅度壓力變化過(guò)快或過(guò)流量率變化過(guò)快，氣泡爆炸使HMU 內(nèi)部產(chǎn)生輕微損傷，從而引起部件動(dòng)態(tài)軸封嚴(yán)損傷。波音認(rèn)為滲漏是由HMU 引起，與PDU無(wú)關(guān)（如圖2 所示），發(fā)現(xiàn)外部滲漏超出極限時(shí)應(yīng)更換HMU。

圖2 后緣襟翼PDU件

臨時(shí)處理措施：在HUM 部件升級(jí)前，可以先根據(jù)AMM 手冊(cè)的滲漏允許極限放行飛機(jī)。

最終解決方案：OEM 廠家穆格公司陸續(xù)對(duì)HMU 部件執(zhí)行改裝，將件號(hào)升級(jí)為P667A1001-03 Mod A 或P667A1001-04。通過(guò)升級(jí)有缺陷的HMU 部件，增加HMU 動(dòng)態(tài)軸封嚴(yán)彈簧力，同時(shí)修正HCU 系統(tǒng)壓力，有助于滲漏問(wèn)題的解決。

3.4 制訂預(yù)防性維修方案

經(jīng)過(guò)與工程部和生產(chǎn)計(jì)劃部門(mén)的討論，認(rèn)為該問(wèn)題不是故障而是設(shè)計(jì)缺陷，不需要立即為整個(gè)機(jī)隊(duì)更換新件號(hào)的HMU，否則費(fèi)時(shí)費(fèi)力且不經(jīng)濟(jì)。制訂了預(yù)防性維修計(jì)劃，明確在后續(xù)AHM 監(jiān)控中關(guān)注液壓系統(tǒng)液壓油的下降率，并合理結(jié)合計(jì)劃停場(chǎng)時(shí)間，執(zhí)行HMU 部件改裝工作。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，出現(xiàn)部件設(shè)計(jì)缺陷問(wèn)題時(shí)不必讓整個(gè)機(jī)隊(duì)立即停飛更換或改裝升級(jí)部件，可以通過(guò)有效監(jiān)控及分析手段和預(yù)防性計(jì)劃維修，合理安排計(jì)劃停場(chǎng)時(shí)間，結(jié)合定檢工作完成部件改裝升級(jí)。預(yù)防性維修既可以消除部件設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致的安全隱患問(wèn)題，也可以提高航空公司的飛機(jī)利用率，從而提高航空公司經(jīng)濟(jì)效益。

預(yù)防性維修計(jì)劃的宗旨是在故障發(fā)生前通過(guò)各種有效手段及方法如AHM、報(bào)文、各系統(tǒng)液量及關(guān)鍵性能參數(shù)等，監(jiān)控機(jī)隊(duì)運(yùn)行期間各系統(tǒng)的變化趨勢(shì)、健康程度及間歇故障等，進(jìn)行科學(xué)的分析，提前判斷可能危及適航安全的重大故障，消除隱患或故障，并對(duì)后續(xù)航班進(jìn)行合理化安排停場(chǎng)，進(jìn)行計(jì)劃維修工作，從而提高航空公司經(jīng)濟(jì)效益。為避免過(guò)度維修，實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷的監(jiān)控和對(duì)故障的精確排除，同時(shí)避免不必要的停場(chǎng)浪費(fèi)，需要以專(zhuān)業(yè)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為依托，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行深入思考和分析，不斷精進(jìn)，才能更好地判斷故障和缺陷，做到精確排除故障、持續(xù)監(jiān)控缺陷并根治，從技術(shù)層面提高航空公司精益性。