雷击后飞机长时间多系统故障的相关性分析

陈继雄

摘 要：通过总结大量的飞行实践，发现飞机在遭受雷击之后经常会发生系统故障。文章主要针对当前雷击后飞机长时间多系统故障的相关性进行分析，希望给大家一定的借鉴。

关键词：飞机；系统故障；相关性

1 概述

B-XXXX飞机在2013-7-24日，停靠某机场118号廊桥，被雷击后，在BOEING等技术专家支持下完成了排故工作，但该机此后长达1年的时间，连续发生多起返航、备降等严重机械故障。期间，长时间、多维度、持续性的数据分析证实了该机后续发生的故障跟2013年的雷击具备强相关性，为该机的系统故障排除提供了完整、全面的数据分析，并获得成功。本篇文章将以时间轴为顺序，重点阐述数据的多维度分析在飞机系统排故中的有效运用，为飞机的机队管理，为单机的长时间大跨度的离散型故障进行关联分析提供样板，不妥之处，欢迎交流指正。

2 背景材料

2013-7-24，B-XXXX飞机执行MU5840航班，飞机在地面停靠118号廊桥，接通118号桥载地面电源，由于18：30开始雷雨天气，118廊桥附近出现雷电现象，随后飞机断电，之后电源接不通。

2.1 现场情况

B-XXXX飞机短停停放118号廊桥，飞机短停放行工作已完成，飞机使用地面桥载电源并整机通电，APU未启动供电。机务在飞机客舱等待过程中突然发现机外强烈的闪电并伴随巨大的雷声，飞机客舱突然断电，机务赶到驾驶舱，发现驾驶舱地面电源指示灯熄灭，地面电源脱开，立即关闭了飞机电瓶电源。

2.2 地面检查发现多项故障

（1）飞机断电，且无法恢复地面供电，检查发现C811跳开关跳出，更换BPP。

（2）APU电源无法接上，检查发现C6跳开关跳出，无法复位。更换APU GCU。

（3）右前风挡加温指示灯“ON”灯不管加温电门在任何位置，绿色“ON”灯都点亮。更换右前加温控制组件。

（4）正副驾驶的两边VHF只能发话不能收听。更换故障的REU。

（5）加油站左主油箱的油量表指示为0，而驾驶油量指示正常。更换故障的左主油箱油量表。

（6）备用磁罗盘误差较大，为13度。重新校准备用磁罗盘。

由于飞机机身表面没有雷击损伤，考虑到故障特殊，完成以上故障处理后，将检查和排故情况报告波音，波音建议对飞机系统进行全面检查，主要检查内容为：对地面电源面板及相关线路进行检查；对P6/P18板跳开关进行检查；对飞机系统进行全面的检查，至少应包括空调、引气、液压、飞控、飞行管理、通讯、自驾、内舱灯光、厨房供电、防滞刹车、惯导等系统。

根据波音的建议，对B-XXXX飞机进行进一步检查，完成了大量的工作。

3 雷击知识及调查分析

雷击是在对流旺盛的积雨云团之间、云团内部上下或云团与地面之间形成强的正负电荷放电及爆震的天气现象。

雷击是电场放电，电场感应不能进入金属屏蔽层内部，飞机是金属薄壁结构，电场只能影響飞机外部蒙皮等结构，不能进入机体内部。因此，飞机空中遭受雷击，一般是外部损伤，因为能击穿空气的电压量也在数万伏特至上亿伏特，雷电电流平均约为数万安培，短时间如此大的电流通过金属，会出现烧蚀，特别是进入点和出点（此两处电阻大），同时由于瞬间大电流产生磁场巨大，可能对附近金属产生磁化，影响导航等设备（B-XXXX机身外表检查未发现任何烧蚀损伤，判断未直接遭受雷击）。

当雷击在设备设施或动力线路的附近发生，闪电释放电荷，也就是雷电落在电力线路上造成的高电压或雷电落在电力线路附近造成的感应高电压，在电源和数据传输线路及金属管道金属支架上感应生成过电压（雷电浪涌）。即：B-XXXX飞机，初步判断为雷电直接击在地面电源线上产生高电压或者雷电击在地面电源附近，地面电源线缆上感应出高电压（雷电浪涌），由于飞机当时连接地面电源，高电压进入飞机电源系统造成损伤（据说发生在100米范围内的雷击，浪涌电压可达数千伏，浪涌电流达数千安培）。

分析认为：根据本次事故的现象和飞机系统的故障，分析认为雷击的进入点未直接发生在B-XXXX飞机机身上，但通过机场登机桥的桥载电源连接馈线，强大的雷电流流向B-XXXX飞机，飞机作为导体成为了雷击放电路径上一部分，电流经机身各部份后排放到了外部，因此B-XXXX飞机的确遭遇了雷击。

分析造成B-XXXX飞机多个电源跳开关跳出的原因是强大的雷电电流电源电路，同时造成汇流条保护面板BPP故障，APU GCU故障，飞机无法供电。同时电雷电流周围会产生的电流磁场，这样电磁场的冲击性波动会损坏飞机机载设备，电磁场也会导致飞机部件中的铁磁材料成为磁性，造成飞机通讯导航系统故障。这是造成本次事件中B-XXXX飞机主油箱油量表、加温控制组件发生故障，正副驾驶的两边VHF不能收听，REU故障，磁罗盘出现较大的误差的原因。

4 单机数据及维度对比

首次在厂家的指导下，完成了全面的排故工作，但在该机后续数月的营运中，多次发生故障，甚至导致了返航、备降等事件的持续发生，发生故障的类型也很分散，没有规律，特别是此期间，该机队已经采取了重要部件送修OEM的措施后，该机单机整机状况仍然改善不明显。为此，长时间、多维度的进行数据分析，确认了该件后续发生的故障跟2013年的雷击有强相关性，并通过数据分析，指导进行系统排故。典型分析如下：

图1为单机及机群的发布情况、年度对比情况：BXXXX飞机电子、电气、电源系统的不正常航班、SDR均在雷击前后变化显著。

雷击前后（2013-7）航班不正常事件单机数量前后对比图（雷击前，月均1起不正常航班；雷击后：月均3.5起不正常航班）如图2所示。

关于ATA分布如下（雷击前，月均1起不正常航班，ATA系统离散、无规律；雷击后：月均3.5起不正常航班，ATA主要集中在22、34、24等电子电气电源系统）如图3所示。

SDR前后对比情况（雷击前，3个月发生一起SDR；雷击后：月均发生1.4起，上升非常明显）如见图4所示。

5 机队数据分析

单机SDR与机队SDR分布如图5所示。

2014年机械原因航班不正常分布如图6所示。

2013-7-24后，机队整体情况分布图如下（BXXXX均显著变化）如图7所示。

6 部件数据分析

按照ATA进行分类，时间段：2013-1-1至今，被雷击后、ATA22、24、34的部件拆换数据，并举例典型部件进行佐证。

典型部件，名称：A/T计算机，件号：755SUE2-4，序号：6261，雷击前后对比情况如图8所示。

需要强调的是：已经执行了14项送OEM修理的要求，修后部件的装机情况在其他飞机上使用情况均在可接受范围，但BXXXX飞机除外，且集中体现为电子、电气、电源系统部件，上述多图从多个维度证明了雷击后依然存在未知故障的相关性分析。

雷击后部件送修报告分析佐证（GCU：PN：948F458-5，SN：TT7735），该件2013年因BXXXX遭雷击后右发电源无法接通换下送修，2014-4-6装于BXXXX（APU GCU），测试APU供电异常。后分析修理报告，更换了电容、二极管。此内容符合电子电气件的雷击特征，且修后该件的固有可靠性將显著降低。此时，质量管理部直接下令报废此部件。

7 排故过程

该机此后至2014-4-5，仍然存在电源、电气、电路系统多部件故障高发，此后的一次排故，拆开AGB1外壳，观察发现APU上电吸和AGB1时，AGB1内部跳火严重，判断为AGB1故障。（在此前，测试多次均好，后来重新测了几次偶有不好，此后，连续几十次测试均好。——符合雷击后的特征。）

8 验证故障排除

自2014-4-8后，故障未再反映，并监控至2014-6-4均正常。确认故障已彻底排除。此后的继续监控正常。故障排除前后的对比如图9所示。

9 排故成功后效果显示

BXXXX被雷击后专项工作的开展，自2014-4月排故成功后，至少避免了2起返航、或备降事件，至少避免了5起SDR事件，至少避免了7起航班不正常事件。

关于数据分析，需要工作者熟练掌握各种数据分析工具的运用，并在实际工作中，保持高度的职业敏感性，对所有存在的可能性进行排查，找出其中潜在的相关性，对工程部门、对一线部门提供强大的数据支持。

对该事件分析过程的深度剖析，就是希望能给不同飞机维修工作者提供一个思路，随着机队规模的不断扩大，数据的处理及分析将在日常维护工作中使用更广泛、更深入。