基于故障假设法的飞机电气专业实践教学研究

冯 帅，韩 勇，官 颂

（中国民航大学 工程技术训练中心，天津 300300）

近年来中国民航发展迅猛，已跻身世界民航大国之列。民航的快速发展，使民航业对高素质机务维修人员的需求激增［1］。机务作为保障飞行安全的工程技术人员，其坚实的理论基础和丰富的实践经验，对保证航班的安全、正点运营起着至关重要的作用。高校作为高级工程技术人员的培养基地［2］，在理论层面上能够给予学生所必需的基础理论知识，但在实践层面上，受实习条件或教学手段限制，学生实践能力往往欠缺［3］。飞机维修是一个要求理论与实践紧密结合的行业，维修人员必须具备较强的工程实践能力。如果这种能力的培养不从学校开始，而是推迟到学生进入航空公司，必将延长其岗位适应期，这是航空公司不希望看到的。安排学生到航空公司实习是一种解决办法［4］，但受学生人数、实习经费、实训内容等因素限制，实施难度较大，并且从效果上看，学生仍是看多做少，实践能力没有本质上的提高。因此，如果学生能够通过校内的实习环节就具备一定的机务素养，则理论与实践脱节的矛盾就可以迎刃而解了。

对此，中国民航大学工程技术训练中心电气教研室充分挖掘校内资源，利用中心现有的包括波音727、737－200在内的数十架民航客机，针对飞机电气专业的学生开设了一系列实习课程，特别是在其毕业前的最后一个实习环节——“飞机电气系统维修实习”中采用“故障假设法”进行飞机排故训练，使学生建立了基本的飞机排故理念，取得了良好的教学效果。

1 故障假设法的基本思想

故障假设法［5］广泛应用于工业产品设计及过程工业领域，其思想是在产品设计之初就提出一系列故障假设，然后在产品的设计、生产中采取有针对性的预防措施，避免风险或危险的产生，从而把产品的质量问题扼杀在萌芽之中。机务维修虽然不同于产品设计，但是我们得到如下启发：飞机是各个独立子系统的综合，飞机在运营过程中各子系统会产生不同的故障。如果事先能够根据一些典型故障现象尽可能多地分析出可能的故障原因，确定出故障的性质、部位及程度，然后建立一套合理的排故方案，则可以在故障再次出现时，高效地开展排故工作，从而有力地保障航班的安全正点运行。

在这种启发下，在飞机电气系统维修实习中，我们基于故障假设法开展了飞机排故综合训练，通过假设故障现象、分析故障原因、制定排故方案、实际操作、测试等几个环节，有效改善了学生基础理论与工程实践脱节的局面，提高了其工程实践能力。

2 故障假设法的实施

2.1 实习环节设置

飞机电气专业学生在工程中心的实习分为3个阶段：飞机维修基础实习、飞机电气系统实习和飞机电气系统维修实习。飞机维修基础实习开设在大三下学期，要求学生掌握飞机维修规范、标准线路施工、电子电路维修工艺、紧固件保险等基本实践技能。飞机电气系统实习开设在大四上学期，学生在所学理论课的基础上，对飞机电源、防火、灯光、环控、防冰排雨等电气系统的实际工作情况做深入了解，建立系统与实物的对应关系，并能够独立操作系统面板。最后在前2项实习的基础上，在大四下学期开设飞机电气系统维修实习。该实习的目的是学生利用已掌握的理论知识和基本实践技能，以机务维修为背景，模拟维修、生产过程，具体解决一项工程技术问题，建立飞机维修的基本理念。故障假设法正是在此环节中被加以应用的。从课程设置中可以看到，3个实践教学环节环环相扣，内容上由基础到综合，实践难度逐渐加大。

2.2 实施步骤

故障假设法的实施步骤如图1所示，具体是：

（1）教师假定飞机电气系统中某子系统故障，向学生描述完整的故障现象。

（2）根据故障现象，学生利用飞机维修手册，如AMM［6］（飞机维修手册）、WDM［7］（线路图手册）、SSM［8］（系统图手册）等，以及飞机CBT课件及其他相关资料分析导致系统故障的可能原因，然后根据基本排故方法制定排故方案。同时填写排故工单，包括故障原因分析、排故流程图、参考资料等。

（3）由于引起该故障的原因可能不止一个，因此教师在确定学生排故方案合理的前提下，排除难度太大或受条件限制而难以实施的故障原因，把可以让学生实际动手操作的原因假定为故障原因，让学生切实进入实践环节。

（4）学生根据飞机维修手册编制工卡，开展排故工作。工卡是机务维修人员的作业依据，是飞机维修质量和适航性的证明文件，是航空器维修体系的重要组成部分［9］。编制工卡有利于学生熟悉机务维修的工作程序和操作规范。学生在工卡中需列出详细工作步骤及所需工具，然后依据工卡实施具体部件的拆装、测试程序，最终完成排故任务。

图1 故障假设法实施步骤

整个实习过程，学生对飞机维修手册、工卡制作、部件拆装、工具使用等都有进一步的理解和运用。在故障原因分析阶段，学生还反复查阅课本，补充自身在基础理论上的不足，以求取问题的解决方法。由此，基础理论与工程实践实现了有机结合，达到了锻炼学生工程实践能力的目的。同时3名学生一个小组，协同完成实习任务，也培养了他们的团队合作精神。

2.3 题目选取原则

（1）题目在设置上，要符合飞机维修的实际情况，考虑题目的普遍性。出题时大量参考各个航空公司维修案例，选取故障概率高的、较为典型的系统作为基本素材，这样既不脱离实际，还做到了题目的真实可信。

（2）选题尽量使学生所学理论和实践操作有较多的结合点，这样在遇到问题时，学生能够利用已经掌握的基本理论和基本技能去解决，从而以较高的积极性参与其中。

（3）选择学生切实能够动手参与的题目，而不是只停留在理论分析上，避免学生只动脑不动手。

2.4 教师的作用

不同于理论授课，在本实习中，学生是主角，教师是配角。教师在其中起到 “裁判”和“指路人”的作用。作为“裁判”，教师检查学生故障分析是否正确、排故流程是否合理、排故任务是否完成。作为“指路人”，教师在某些关键节点上给予学生指导，确保学生排故方法的正确性，使实习过程能顺利进行。

3 实例说明

电源系统是飞机电气系统的重要组成部分，在多电、全电飞机方向发展的指引下，飞机电源系统已经，并将在飞机系统中承担更重要的作用［10－11］。参考航空公司的维修案例，电源系统故障率较高，选题具有普遍性。由于电源系统与其他系统紧密关联，还具有很强的综合性，如果学生对该系统具备一定的排故能力，将对今后的工作大有裨益。现以电源系统为例，具体说明故障假设法在飞机电气系统维修实习中的应用。

针对机型：波音737－200飞机。

假设的故障现象：地面电源车无法向飞机供电。

实施步骤：

（1）故障分析。根据故障现象分析故障原因。通过查询飞机维修手册，分析得到可能的故障原因有：①负载控制中心面板上的相关跳开关没有闭合；②P19板外部电源插座接触不良；③外部电源参数不符合要求（地面电源车故障［12］）；④P5－4板上地面电源开关不能可靠接通；⑤汇流条保护组件Bus Protection Panel（BPP）故障；⑥外部电源接触器R8不能吸合；⑦汇流条连接接触器C804（NO.1BTB）、C805（NO.2BTB2）不能吸合；⑧飞机线路故障。

图2是作为参考资料之一的AMM维修手册。维修手册是学生分析故障原因的主要依据，也是教师检查学生对错的依据。在分析时可将重点关注部分加以标注，以便于查看。

图2 AMM维修手册

（2）制定排故方案。根据排故的难易程度及故障发生的可能性概率，制定排故方案。学生在此必须明确排故的基本思路：由简到繁，由易到难。先进行目视检查或简单测试，避免盲目拆件、换件，争取用最短的时间、最小的成本定位故障点。在本例中，跳开关是否闭合是最容易检查也最容易忽略的问题，故最先检查跳开关是否闭合。而对于BPP、接触器等检查、更换比较麻烦，因此不应优先考虑。故障概率统计对制定排故流程很有帮助，比如线路出故障概率很小，因此最后考虑线路问题，这样就避免了繁琐的查线工作。最终制定的排故流程如图3所示。

图3 排故流程框图

（3）假设故障原因。在已经分析出的故障中，复现所有故障很困难，而真实故障也只是由某个或某几个原因引起的。如果完全排查所有故障点，实习时间有限，学生任务也过重。为使学生在有限的时间里细致而具体参与实践过程，教师假设故障是由其中一个引起，这个故障是有条件让学生实际参与且最终能够予以验证的故障。比如此题假设汇流条连接接触器C804故障，学生需对C804检查、更换。

（4）制作工卡，实施排故。找到故障原因后，学生首先要在飞机上找到故障组件。借助维修手册定位到故障组件后，必须依据工卡操作。通过制作工卡，学生对维修手册的查询能力以及对维修规范的理解能力都会进一步加深。同时在施工的过程中，还要选择合适的工具，这进一步锻炼了学生的动手能力。

（5）测试，完成排故。学生对拆下的接触器进行更换。对于能够测试的部件，更换前先测试，以让学生更好地了解组件性能。排故完成后，对有条件测试的系统通电测试，以检验排故结果。没有条件测试的，由教师验收后通过。

最终在完成以上排故任务后，教师组织开展交流活动，每组学生通过PPT展示自己的实习成果，并回答同学提问。学生在交流过程中取长补短。交流中，学生不仅对自身的实习项目有了更深刻的体会，同时对其他项目也有所了解，增加了排故经验。

4 结束语

故障假设法在飞机电气专业的实践教学中，充分调动了学生的积极性，学生从故障现象出发，通过分析故障原因、制定排故流程、编制工卡、拆装测试等环节，既动脑又动手，不仅建立了基本的排故理念，提高了工程实践能力，而且为走上一线机务工作岗位打下了良好的基础。从2008级飞机电气专业160余名学生对该实践教学的评价看，学生认可度较高，反馈良好。

（References）

［1］田巨，符双学，张建荣.民航机务维修人才的培养与培训研究［J］.机械职业教育，2012（1）：8－10.

［2］彭志广.民航高校工程训练中心建设的思考［J］.实验技术与管理，2008，25（7）：121－126.

［3］胡斌.基于机械工程师能力培养的机电液综合实训平台创制［J］.实验技术与管理，2012，29（6）：71－74.

［4］焦玉国，耿桂红，宋志民.加强实践教学内涵建设提高学生创新能力［J］.实验技术与管理，2011，28（3）：224－227.

［5］周荣义，刘何清.故障假设分析与保护层分析的集成研究［J］.安全与环境学报，2011，11（5）：227－231.

［6］Boeing 737Maintenance Manual，REVISION NO.50［Z］.Boeing Company，2002.

［7］Boeing 737Wiring diagram Manual，REVISION NO.11［Z］.Boeing Company，2004.

［8］Boeing 737System Schematic Manual，REVISION NO.11 ［Z］.Boeing Company，2004.

［9］杨娟，朱江，韩勇.航空器维修实践教学与培训工作单的改进及研究［J］.航空维修与工程，2009（6）：86－88.

［10］朱新宇，彭卫东.多电飞机及其技术应用［J］.中国民航飞行学院学报，2007，18（6）：8－11.

［11］程国华.大型民用飞机电源系统的现状与发展［J］.民用飞机设计与研究，2008（4）：1－5.

［12］司剑飞，郝世勇，战祥新.飞机地面电源供电品质在线测试系统设计［J］.电子测量技术，2012，35（7）：116－118.