航電成品件故障及預(yù)防分析

■ 周豐/中國商飛上海飛機制造有限公司

0 引言

為提升產(chǎn)品可靠性和客戶滿意度，針對生產(chǎn)線發(fā)現(xiàn)的成品件故障與航線運行期間成品件故障，某民用飛機主機廠從故障現(xiàn)象、故障原因及故障處理等方面進行了對比分析，對可靠性設(shè)計指標、故障原因進行深入分析，以便更早地采取措施，提升產(chǎn)品質(zhì)量，降低航線運行期間故障發(fā)生的概率，減少因設(shè)備故障導(dǎo)致的飛機停場（AOG），提升運行經(jīng)濟性。

1 航線故障模式比較及安全性分析

1.1 識別思路

通過梳理近年來某型號飛機生產(chǎn)線發(fā)生的航電設(shè)備故障，與航線運行期間發(fā)生故障數(shù)據(jù)進行比較分析，并結(jié)合設(shè)備供應(yīng)商制造環(huán)節(jié)、主機廠入庫接收、存儲、裝機、運行階段全生命周期管理流程及管控，識別可能造成設(shè)備故障的原因，從技術(shù)、管理等環(huán)節(jié)加強管控和優(yōu)化，以便更早地對可能的故障進行管控，提升產(chǎn)品可靠性。識別過程如圖1所示。

圖1 航線運行與生產(chǎn)試驗數(shù)據(jù)聯(lián)合分析示意圖

1.2 故障分析

通過故障聯(lián)合識別，發(fā)現(xiàn)部分航電產(chǎn)品運行期間發(fā)生的故障與生產(chǎn)線功能試驗故障現(xiàn)象一致，以綜合處理機系統(tǒng)電源環(huán)境模塊（Power Environmental Model，PEM）為例，對交付以來的6 次典型電源環(huán)境模塊故障進行分析，并對故障發(fā)生時的設(shè)備入庫日歷月、飛機運行日歷月進行比較?；厩闆r見表1。

表1 航電模塊航線運行故障數(shù)據(jù)

另外，對用飛機機上測試程序（OATP）對生產(chǎn)線總裝機進行功能試驗期間該航電模塊發(fā)生的12 次典型故障進行梳理。經(jīng)測試，故障多為電容燒毀，結(jié)合其入庫周期分析，得到地面總裝階段故障數(shù)據(jù)，見表2。

表2 地面總裝階段故障數(shù)據(jù)

根據(jù)電源環(huán)境模塊的故障報告，生產(chǎn)線故障多為內(nèi)部陶瓷電容燒損類故障。根據(jù)電容器存放要求，一般含電容設(shè)備的存儲有干燥、防潮濕、防化學(xué)物質(zhì)和防火等要求，貯存溫度25℃±5℃，濕度65%±10%。當濕度大于90%，絕緣性能就會下降。

陶瓷電容會因結(jié)構(gòu)的變化而失去一部分容值，損耗無法避免，可通過測量確定。通常會使用“十倍時”作為這一損失的計量單位，在最后一次熱循環(huán)后，電容每十倍時損失約5%的總電容值[1]，如圖2 所示。

圖2 電容老化示意圖

因電容器絕緣性能下降，耐電壓也會降低。設(shè)備中的瓷片電容在工作中，當溫度升高時，因容量下降過多，造成的失效概率較大。

1.3 故障分析結(jié)論

對上述表格進行分析后，可得出如下結(jié)論：

1）航線運行期間該設(shè)備故障部分產(chǎn)品入庫日歷月壽命較高，部分已經(jīng)達到5 年左右，此類故障占該航電設(shè)備故障總量的66.7%；

2）地面故障損壞模式中電容故障較多，且航電設(shè)備入庫時間較長，與存儲環(huán)境及庫存時間關(guān)系較大；

3）結(jié)合航電設(shè)備相關(guān)手冊建議，以及電容類自然損耗周期分析，航電產(chǎn)品壽命與存儲維護要求具有強關(guān)聯(lián)性。

1.4 其他成品件安全性及經(jīng)濟性影響分析

根據(jù)故障模式，對同類型航電成品件進行比較分析，可能會因同樣的貯存原因造成故障的航電設(shè)備如表3所示。一般此類設(shè)備在供應(yīng)商手冊中會給出貨架壽命，在貨架壽命到達之前需要返回原廠進行檢測及恢復(fù)。

表3 航電設(shè)備推薦貨架壽命

對于需要校準類的航電設(shè)備，因可能影響飛機航行期間的數(shù)據(jù)捕獲以及計算，需要在規(guī)定的時間內(nèi)完成精讀檢測及校準，否則可能影響航線運行期間的數(shù)據(jù)準確程度。其貨架壽命要求如表4所示。

表4 再次認證航電設(shè)備的貨架壽命

上述航電設(shè)備需要考慮其庫存環(huán)境、貨架壽命，在規(guī)定時間內(nèi)返回供應(yīng)商進行檢測，從而降低航線可能發(fā)生的潛在隱患。

2 故障預(yù)防措施

根據(jù)上述分析，可建立如下故障預(yù)防措施。

1）按照部件維修手冊（CMM）中維護要求建立存儲要求，對于貨架壽命24 個月的航電設(shè)備，可在庫存管理系統(tǒng)中建立預(yù)警提示，達到將近24 個月（提前3 個月左右）時提出預(yù)警，返廠或者退回MRO 進行翻修，恢復(fù)貨架恢復(fù)壽命。

2）對航線故障進行檢測，在OATP中識別故障數(shù)據(jù)納入可靠性數(shù)據(jù)管理，增加數(shù)據(jù)統(tǒng)計，運用統(tǒng)計分析方法對機隊及庫存可靠性數(shù)據(jù)進行監(jiān)控及管理。

3 建議

1）根據(jù)機載設(shè)備壽命參數(shù)選取原則，機載電子設(shè)備采用貯存期限作為其壽命參數(shù)，部分設(shè)備還應(yīng)有總壽命和庫存壽命[2]。

2）對于影響安全類的成品件，時壽件要求不能僅限于裝機后，含電容、蓄電池等設(shè)備需要從產(chǎn)品入庫時間開始進行監(jiān)控及管理。

3）正向、反向多種方式結(jié)合，從飛機全生命周期維度考慮飛機產(chǎn)品的安全與維護，設(shè)備維護可與C 檢工作結(jié)合開展，減少停場[3]。

4）建立更加完備的數(shù)據(jù)平臺，針對機隊、成品件、制造線OATP 可靠性數(shù)據(jù)，從制造線到航線機隊對飛機產(chǎn)品進行更加廣泛全面的安全數(shù)據(jù)管理，并結(jié)合統(tǒng)計、預(yù)測方法進行故障預(yù)防、預(yù)警工作。

4 總結(jié)

航電設(shè)備在民用飛機系統(tǒng)中占有較大比重，如設(shè)備在航線運行期間發(fā)生故障，排故造成的停場、返航、AOG 航材調(diào)件等對安全性、經(jīng)濟性、可靠性都會造成影響。在生產(chǎn)階段提前識別航電設(shè)備故障原因，采取措施，結(jié)合貨架壽命要求、存儲要求、運行故障數(shù)據(jù)等，在運行期間進行預(yù)防性維修，可大大降低設(shè)備故障率，提升產(chǎn)品可靠性，保障民機機隊安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟地運行。