波音737-800 飛機(jī)慣性基準(zhǔn)系統(tǒng)故障統(tǒng)計分析

郭紀(jì)春/山東航空股份有限公司工程技術(shù)公司

0 引言

慣性基準(zhǔn)系統(tǒng)（IRS）是飛機(jī)的重要系統(tǒng)，與之交聯(lián)的系統(tǒng)很多。雖然MEL中有一部IRS 發(fā)生故障時的相關(guān)放行條款，但這樣自動駕駛就無法使用，因此，為了減輕機(jī)組負(fù)擔(dān)，IRS 故障通常不能按MEL 保留放行。近幾年來IRS 故障率一直居高不下，有必要對故障進(jìn)行分析研究，以提高排故的準(zhǔn)確性，降低飛機(jī)延誤率。

1 IRS 故障統(tǒng)計

IRS 是大氣數(shù)據(jù)慣性基準(zhǔn)系統(tǒng)（ADIRU）的一個子系統(tǒng)，主要為飛機(jī)提供姿態(tài)、當(dāng)前位置、地速、航向等數(shù)據(jù)。經(jīng)統(tǒng)計，山航波音737-800 機(jī)隊2015 ～2019 年出現(xiàn)IRS 故障115 起，各類故障占比如圖1 所示。

圖1 IRS故障統(tǒng)計

從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，IRS 故障主要集中在FAULT 燈亮、MAP 故障旗和位置漂移三類，占比高達(dá)83%。

2 IRS 系統(tǒng)FAULT 燈亮故障分 析

在上述故障統(tǒng)計中，F(xiàn)AULT 燈亮故障的占比為37%，高居首位，是IRS 系統(tǒng)最常見的故障。無論是地面還是空中，ADIRU 的IR 功能失效時FAULT 燈都會點(diǎn)亮，故障部件一般就是ADIRU。即使對其重新校準(zhǔn)，但因ADIRU 故障影響的系統(tǒng)較多，因此只要是在航材保障和時間充足的情況下一般都會將其換掉。ADIRU 平均裝機(jī)兩年即需要更換一次，可靠性不高，而且部分件號的ADIRU 還存在硬件缺陷。

ADIRU 目前沒有實(shí)質(zhì)性的升級改裝措施，故障主要由內(nèi)部激光陀螺性能衰減造成，送修時廠家會進(jìn)行檢測并視情更換激光陀螺。

3 IRS 系統(tǒng)位置漂移故障分析

IRS 位置漂移也是ADIRS 的常見故障，故障時會在CDU 觸發(fā)“VERIFY POS：IRS-FMC”或“VERIFY POS：IRSIRS”信息。在FIM34-21TASK836 中有排故程序，首先應(yīng)根據(jù)AMM 手冊完成IR 徑向位置誤差檢查和剩余地速檢查，如果超出手冊范圍則需更換設(shè)備，如果未超出手冊范圍且故障首次出現(xiàn)，可以先飛行觀察。

件號為HG2050BC02 的ADIRU，由于設(shè)計缺陷，經(jīng)常會出現(xiàn)較大的位置漂移和地速誤差。波音公司為此下發(fā)737NG-FTD-34-16009 對此情況進(jìn)行了說明，除非檢測有硬件故障、位置漂移或地速誤差超出手冊標(biāo)準(zhǔn)，否則不更換ADIRU。針對位置漂移造成誤差的臨時解決措施是：飛行當(dāng)天將ADIRU 保持在NAV 位；如果ADIRU 在NAV 位的累計使用時間超過18 小時，則可以關(guān)閉后再打開。

4 IRS 系統(tǒng)ND 上出現(xiàn)MAP 故障旗的故障分析

4.1 MAP 故障旗的故障排故措施統(tǒng)計

2015 ～2019 年公司共發(fā)生MAP故障旗的故障32 起，占比28%，僅次于FAULT 燈亮的故障。MAP 故障旗出現(xiàn)時，往往機(jī)組反映還伴隨其他故障現(xiàn)象。例如，飛機(jī)在地面時，一般還伴有航向消失、無IRS 位置、ALIGN 燈常亮或出現(xiàn)故障代碼“09”；飛機(jī)在空中時，伴有A/P 斷開、TCAS FAIL、WXR AUTOTILT FAIL、PWS FAIL 等現(xiàn) 象。

表1 MAP故障旗處理措施統(tǒng)計

單從故障現(xiàn)象來看，很容易認(rèn)為出現(xiàn)MAP 故障旗是ADIRU 故障所導(dǎo)致，但從表1 統(tǒng)計的排故措施及排故占比中發(fā)現(xiàn)，這些故障多數(shù)是通過更換模式選擇組件（MSU）來排除的。

4.2 MSU 工作模式及故障分析

MSU 上有4 個位置OFF、ALIGN、NAV、ATT，分別對應(yīng)ADIRU 的不同工作方式，如圖2 所示，4 種工作方式的作用如下。

a. OFF：失去校準(zhǔn)，系統(tǒng)所有電源斷開。

b. 校準(zhǔn)（ALIGN）：將選擇器從OFF 轉(zhuǎn)至ALIGN，進(jìn)入校準(zhǔn)過程；從NAV 轉(zhuǎn)至ALIGN，進(jìn)行快速校準(zhǔn)，同時可消除地速誤差。但在AILGN位，即使校準(zhǔn)完畢，ALIGN 燈會保持常亮，IRS 也不會向其他系統(tǒng)提供數(shù) 據(jù)。

c. 導(dǎo)航（NAV）：校準(zhǔn)過程結(jié)束且輸入當(dāng)前位置后，系統(tǒng)自動進(jìn)入NAV方式。僅在NAV 方式下IRS 能為飛機(jī)系統(tǒng)提供正常數(shù)據(jù)。

d. 姿態(tài)（ATT）：僅能提供姿態(tài)和航向信息，需要在CDU 上輸入航向數(shù)據(jù)。

從圖2 可以看出，ADIRU 模式的改變是由MSU 上兩個電門不同的組合方式給出的。只有當(dāng)兩個電門都閉合接地時，IRS 才工作在NAV 方式；如果兩個電門中的任一個接觸不良，ADIRU就會進(jìn)入ALIGN 或ATT 方式。這多是由于MSU 電門多次作動或內(nèi)部有污染使電門無法可靠閉合造成的。當(dāng)MSU失效在ALIGN 或ATT 方式時，會表現(xiàn)不同的故障現(xiàn)象，但故障原因卻可能很隱蔽，容易造成對故障的誤判，下面逐一進(jìn)行說明。

1）MSU 調(diào)至NAV 位實(shí)際卻在ATT 位

此時IRS 進(jìn)入ATT 模式。ADIRU將俯仰和橫滾姿態(tài)校準(zhǔn)到0°，但需要人工輸入航向數(shù)據(jù)，航向數(shù)據(jù)可以通過CDU 輸入。在航向數(shù)據(jù)輸入前，ISDU 上會顯示“09”代碼，同時CDU上顯示“SET IRS HDG”，如圖3 所示。由于CDU 上的“SET IRS HDG”位置比較隱蔽，機(jī)組一般不會注意到；而ISDU 上顯示的“09”代碼，只有當(dāng)MSU 上SYS DSPL 選擇電門調(diào)到故障一側(cè)的慣導(dǎo)時才會顯示；飛機(jī)在地面時ADIRU 自檢卻不會有故障歷史。因此，此類故障出現(xiàn)時，機(jī)組可能僅僅反映ND 上出現(xiàn)MAP 故障旗這一個故障現(xiàn)象。

2）MSU 調(diào)至NAV 位實(shí)際卻在ALIGN 位

此時IRS 進(jìn)入ALIGN 模式。 在CDU 上輸入位置后，ADIRU 只完成校準(zhǔn)，不會向其他系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。這種情況故障現(xiàn)象比較明顯，即使最后校準(zhǔn)完成，MSU 上的ALIGN 燈也保持穩(wěn)亮，ISDU 倒計時顯示“0”，但ADIRU 卻不會顯示或記錄任何故障代碼，如圖4所示。由于在ALIGN 模式下ADIRU 不輸出數(shù)據(jù)，ND 上MAP 故障旗就不會消失，PFD 上也不顯示姿態(tài)球。

圖2 MSU的上4種模式

圖3 ADIRU進(jìn)入ATT模式的顯示

5 總結(jié)

以上統(tǒng)計和分析表明，IRS 系統(tǒng)故障相對來說比較容易排除，故障部件主要集中在ADIRU 和MSU 上。只有徹底理解了故障原因，才能提高故障排除的準(zhǔn)確性，降低ADIRU 的誤拆 率。

圖4 ADIRU處于ALIGN模式狀態(tài)