基于ARJ21-700飞机飞控不派遣故障的优化建议
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作者:李海皓 苏锁柱 张海英
摘要：针对某航ARJ21-700机队飞控不派遣故障数据进行统计和分析，提出对飞行控制系统的优化建议，旨在帮助飞机制造商改进系统设计，优化系统逻辑，提高飞机的可靠性和签派率。
关键词：飞行控制盒；主作动器电子控制装置；CAN总线；NVM
Keywords：flight control cabinet；primary actuator control electronics；CAN bus；nonvolatile memory
0 引言
随着国产ARJ21-700飞机的运营，在保障安全性的基础上，航司越来越重视国产民机的可靠性和可维修性。自某航首架ARJ21-700飞机引进并投入运营以来，飞控不派遣故障一直是机队的典型/疑难故障。随着ARJ21-700飞机生产质量的提高，航线维护经验不断增加，机队飞控不派遣故障的数量呈下降趋势。本文对某航ARJ21-700机队的飞控不派遣故障进行了总结分析，有助于原始飞机制造商（OAM）对飞行控制系统进行优化，提高飞机签派可靠性。
1 飞控系统工作原理
ARJ21-700飞机的飞行控制系统分别用于飞机的俯仰、横滚、偏航及配平控制，起飞和着陆时机翼的上升力和阻力控制，以及空中减速控制和飞机接地后的地面破升控制[1]。飞行控制系统由主飞行控制系统和襟/缝翼控制系统组成，其中主飞行控制系统是电传控制系统，飞行员通过驾驶舱操纵装置向作动器电子控制装置发出控制信号，作动器电子控制装置将该信号与来自飞行控制盒的增益信号和增强指令进行综合后，发送信号到作动器，驱动相应舵面偏转。ARJ21-700飞机飞行控制系统的每个飞行控制盒（FCC）根据空速、襟/缝翼位置信息计算得到升降舵、副翼、方向舵等舵面的增益，这些增益对飞行员的输入指令进行调节，从而实现所需的飞行控制，同时飞行控制盒内部集成了扰流板作动器电子控制装置，用来控制地面扰流板和多功能扰流板。
ARJ21-700飞机飞控控制系统的部件包括飞行控制盒、主作动器电子控制装置（P-ACE）、动力控制装置（PCU）、水平安定面作动器电子控制装置（HSACE）和水平安定面配平作动器（HSTA）、襟/缝翼电子控制装置（FSECU），如图1所示。
2 故障统计与分析
2.1 机队故障情况
自首架ARJ21-700飞机引进至今，某航现有ARJ21飞机7架，平均机龄不足一年，机队共发生飞控不派遣故障51起，其中，机组报告21起，地面报告30起。在排除飞控不派遣故障过程中，ARJ21机队共更换飞行控制系统组件14个（包含飞行控制模块FCM、主作动器电子控制装置P-ACE和动力控制装置PCU等），修理导线2起（CAN总线和FCM尾线夹插钉），其余35起故障依故障隔离手册执行非易失存储器（NVM）清除程序后，测试系统工作正常，约占所有故障的70%左右。具体故障情况如图2所示。
2.2 故障原因分析
根据飞机维修程序，判断飞控不派遣故障的依据是机上中央维护系统（CMS）显示的维护信息和飞控系统参数监控页面的参数是否异常。结合ARJ21飞机飞行控制系统的设计原理，某航ARJ21机队飞控不派遣故障的原因有以下三个方面。
1）外部接口系统故障。该故障将间接触发飞行控制系统飞控不派遣故障。维修人员必须执行飞控系统NVM清除程序才能消除飞控不派遣故障信息。根据某航ARJ21机队的数据统计，该类故障占比约70%。
2）系统硬件可靠性低，如P-ACE组件。截至目前，某航ARJ21机队针对飞控不派遣故障共拆换5个P-ACE组件，收到的4份修理报告均显示P-ACE内部板卡存在故障，平均工作时间不足500FH，如表1所示。
3）导线故障，如CAN总线。某航的首架飞机自引进以来，空中/地面重复出现飞控不派遣故障，通过对损伤的CAN总线进行修理才彻底排除此故障。
3 优化建议
根据某航ARJ21机队运营情况，针对ARJ21飞机的飞行控制系统提出以下优化建议措施。
1）优化系统逻辑。一是优化飞控系统与外部接口系统之间故障的触发逻辑，避免因外部输入信号瞬时异常导致飞控不派遣故障常驻，影响飞机派遣；二是对飞控系统内部故障监控逻辑进行优化，避免因单个组件故障或线路故障导致飞控系统全部硬件报故，造成故障源定位困难。
2）提高硬件可靠性。某航机队主作动器电子控制装置的可靠性远低于其设计可靠性，建议对故障件进行重点分析，找到造成典型硬件频繁故障的根本原因，提高其可靠性。
3）优化线路设计。某航报告导线故障，根源是导线设计原因。在飞机现有的线路设计中，飞控系统CAN总线的线号发生了两次改变，造成该导线进行了8次焊接施工，增加了系统性风险。建议重新设计CAN总线，减少导线的焊接或拼接施工，降低系统风险。
4）提高生产质量。某航单机频繁发生重复性飞控不派遣故障源于生产制造过程中施工质量的不合格，如导线剥离时线芯损伤或导线焊接时脱焊。建议加强标准施工培训，提高施工质量，增加重检要求，加强质量把控。
4 结束语
以某航司ARJ21机队运营数据为例，介绍了飞控不派遣故障频发的主要原因，并提出系统设计、生产质量等方面的优化建议，旨在帮助提高飞机飞行控制系统的可靠性，提高飞机签派率。
参考文献
[1]中国商飞. ARJ21-700飞机维修手册[Z]. 2021-12-20.
nlc202208301409
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