故障隔离手册内容编写研究

王会丽 姜朗

摘 要：飞机故障隔离手册是判断和排除飞机故障的重要技术文件，也是民用飞机主制造商必须交付给用户的持续适航文件之一。故障隔离手册的目的是指导飞机运行方以最有效的方式找到故障原因，排除故障，提高飞机的运行效率，降低飞机的运行成本。国际标准规范S1000D、ATA2200及ATA100对故障隔离手册编写的标准和规范有较强的指导意义，世界领先的飞机制造商也成功应用这些标准规范编制了适合自己机型的故障隔离手册，但这些标准规范对飞机故障隔离手册内容的编写并没有具体的指导流程。而且由于民机运营支持产品开发领域在国内起步较晚，如何在设计飞机的同时开发其相应的运营支持产品缺乏可以借鉴的经验，因此国内民机制造商在编写飞机故障隔离手册方面尚处于摸索阶段。文章则结合这些国际标准规范及行业应用现状，并结合国内某民机型号的研发，探索飞机故障隔离手册内容的编写方法。

关键词：故障隔离 故障信息 排故程序 S1000D

中图分类号：V26 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）08（c）-0012-05

1 概述

飞机故障隔离手册是判断和排除飞机故障的重要技术文件，给出了识别和分析故障必要的技术数据和相关资料，提供了一种报告和纠正飞机系统故障的构成方法，并提供了相应的故障隔离程序，帮助地面维护人员排除故障，主要用于支持航线和机库中心级的故障分析。目的是用最有效（时间短、成本低）的方式找到故障原因，并采取必要的措施排除故障，使得系统恢复正常状态，以使飞机能够快速恢复运行。飞机故障隔离手册在飞机设计过程中编写，并随着飞机的交付应用而不断地更新完善。在飞机（商用飞机）交付客户之前，故障隔离手册需要作为持续适航文件的一部分交由民航管理部门审查。

2 相关规范研究

目前已有的标准规范S1000D、ATA2200及ATA100等对故障隔离手册的标准规范和组织形式具有较大的指导意义，但并不侧重于具体的内容编写。文章的研究重点在于故障隔离手册内容编写的方法研究，因此本节主要阐述这些标准规范中对于故障隔离手册内容部分的规范。

2.1 ATA标准

ATA100是美国航空运输协会（ATA）对于航空产品技术资料编写的规范。ATA100中对于故障隔离程序的内容方面主要有以下要求[1]。

（1）排故程序应当足够分析出故障并排除故障，一个排故程序可以用于多个故障；

（2）排故程序应包括准备程序、警告、注意和注；

（3）排故程序应当进行到更换设备或者能够在飞机上完成其他工作（如检查或调整接线）的程度。对于那些需要更换线路达到排除故障目的的元件，应该给出相应的图表；

（4）排故程序应该包括跟该故障信息相关的完整的程序，不应要求用户为完成排故而参考其他章节。系统内容相互参考是允许的，如自检测（BIT）的排故程序编号；

（5）如果给定的排故过程包括一个以上的设备，则应按照故障发生的顺序列出所有设备；

（6）排故程序应该是排除故障最直接最简便的方法，不应包括任何不必要的步骤，不需要维护人员重复飞行机组人员采取的措施，要最大限度地使用机载检测装置。

随着航空产品的发展和技术创新，为了实现技术文档的电子化形式，美国航空运输协会又推出了ATA2200规范[4]。ATA2200中定义故障隔离手冊应为维修人员提供隔离故障及应采取何种纠正措施所需的技术资料。故障隔离手册应当最大限度地与航空公司的维修方案、维修培训及维修手册程序兼容。对于新飞机，故障隔离手册建立在飞机系统的功能和实效模式的基础上，不要求飞行机组做故障隔离工作。故障隔离手册应当客户化，只包含适用于特定用户或用户组和飞机系列的信息，并由飞机制造商定期更改。故障隔离程序应考虑飞行航线环境、工具、维修能力、时间等限制条件。故障隔离手册的内容应当包括以下几方面[2]。

（1）故障代码：按照ATA标准编号系统制定；

（2）故障说明：简短地阐述故障，并说明可能受影响的部件和系统；

（3）故障隔离参考：包含每个故障隔离任务及维护信息的任务参考；

（4）故障隔离图：故障隔离的主要步骤可以按照导致故障的概率给出排故的流程图，图中应包括简短的故障原因说明。

（5）故障隔离程序：故障隔离部分应当包括故障确认检查。故障隔离程序应当给出最终的纠正措施，如：航线可更换件（LRU）的更换或保养。专用的线路检查还应包括电气接头的标识符和位置、触点的标识符、参考的线路图等。

任务支持资料：包括部件位置、原理图等。

2.2 S1000D

S1000D是一项国际规范，由欧洲航宇及防务工业集团（ASD）和ASD各成员国的国防部共同拥有ASD、美国航空航天业协会（AIA）和美国航空运输协会（ATA）共同管理。它规定如何创建、管理及维护航空航天和国防（A&D）业中的技术出版物。S1000D最大的特点是采用数据模块技术创建技术文档[5]，用数据模块编码区分和管理各个数据模块，使得技术信息得到最大限度的重用和共享。S1000D也规定了故障隔离手册需要涵盖故障描述、解决故障的措施、安全提示等内容[3]。S1000D中的对于故障隔离程序的组织主要以问答的形式进行。

3 故障隔离编写方法研究

3.1 故障分类

飞机故障隔离手册需要涵盖飞机在使用过程中所遇到的各种故障，根据ATA规范和S1000D规范以及某型号飞机涉及到的特点，在设计过程中编写故障隔离手册，则需要包括从以下几类故障。

（1）通过机载维护系统（OMS）报告的故障信息，以下简称OMS故障信息；

（2）顶层及观察到的故障，主要包含以下几个子类：

1）发动机指示及机组告警系统（EICAS）显示的故障信息，以下简称EICAS信息；

2）故障树分析（FTA）顶事件；

3）功能危害性分析（FHA）分析及系统功能失效的故障；

4）故障模式及影响分析（FMEA）中的故障模式影响（直接影响、下一层级影响或者最终影响）也是顶层及观察到的故障的来源；

5）系统运行或维护过程中预计会观察到的故障；

6）客舱故障；

7）飞行日志或者维护日志中实际观察到的故障。

3.2 编写流程

根据一般的飞机设计过程和故障隔离手册的编写要求，故障隔离手册的编写流程如图1所示。

由图1可以看出，整个故障隔离手册的编写过程是随着源数据状态变化不停迭代的过程，其中的步骤并不是顺序进行的，而是并行开展很多工作。

3.3 可维修项及维修任务清单

在编写故障隔离程序之前，需要初步梳理可维修项和维修任务，可以在故障隔离手册中确定排故的力度和故障排除的最终程序。一般来说，可维修项和维修任务清单来自于飞机维修手册（AMM）和综合后勤保障分析（LSA）中的维修任务（MTA）分析。但在实际设计过程中，这些文件一般在中后期输出。鉴于FIM的编写是一个不断迭代的过程，因此在FIM手册编写的期初，需要根據已有的设计数据梳理出适于FIM手册的可维修项及维修任务清单，并在后期根据更加丰富和完善的资料进行完善。主要梳理过程如下所示。

（1）根据SNS梳理：SNS中列出的部件及相应的拆装任务是确定要纳入该清单的项目，在表格中应加以标注；

（2）根据设计FMEA梳理：FMEA中的纠正措施一栏，可以进一步梳理出该系统的维修任务（注：部分系统的FMEA尚未完全整合成一个文件，因此应将供应商提供的所有FMEA源文件进行梳理）。梳理结果中，部分维修任务会涵盖根据SNS梳理出的可维修项和维修任务清单。重复的则以SNS为准，比SNS梳理结果更细节的则以FMEA梳理结果为准，例如：SNS中可能没有区分不同位置的部件，但FMEA中针对不同位置的部件都有独立的维修任务，这时应以FMEA的结果为准；

（3）根据其他文件梳理：目前的SNS和FMEA均未涉及线束相关的维修任务，因此可以根据系统的描述文件、原理图等文件（TBD），参考其他类似机型的资料，梳理出线束相关的维修任务；

（4）对照AMM手册现有的DMRL清单、试飞相关的维护程序等对梳理结果进行修改、完善；

（5）与供应商、AMM团队、维修工程分析团队等对清单结果进行讨论、修改、完善。

3.4 各类故障信息收集及排故程序编写

根据各类故障信息的特点，其故障收集过程和排故程序也有所不同。

3.4.1 故障信息收集

OMS故障信息主要来源以下几类工程设计文件。

（1）系统与OMS的EICD，这是OMS故障信息的主要来源，该文件中涉及的维护信息、与OMS之间的输入输出部分会包含OMS故障信息，有的故障信息甚至会包含故障发生的基本逻辑，这些信息对排故程序编写有重要指导意义；

（2）FMEA：该文件中“给维护人员的指示”一栏可能涉及OMS故障信息；

（3）其他可能涉及OMS故障信息的文件；

顶层及观察到的故障主要包括以下几类，每一类故障都有特定的收集来源，见表1。

3.4.2 排故程序编写

每一条故障信息都应该有特定的排故程序，类似的故障信息也可能共用一条排故程序。排故程序的内容一般包括以下内容。

（1）故障信息名称及描述；

（2）可能的故障原因：需要根据故障信息的发生逻辑判断故障发生的原因；

（3）故障原因排序：不同的故障原因需要根据该故障原因导致故障发生的可能性及维修成本进行排序，一般来说，故障原因导致故障发生可能性较高的、维修成本较低的故障原因优先排除，这样可以达到高效排故的目的；

（4）初步评估：用于进一步确认故障是否存在、是否是虚警的程序，一般可能是PBIT、BIT、CBIT、系统启动、目视检查等；

（5）故障隔离程序：

1）确定排故顺序后，需要根据每个故障原因编写相应的排故顺序；

2）排故过程中引用的维修任务参照“可维修项及维修任务清单”，若排故过程中发现“可维修项及维修任务清单”的内容不能满足要求的，对清单进行修改完善。

3.4.3 排故程序编写实例

本节将通过国内某民用型号研发过程中故障隔离手册的编写来探讨故障隔离手册内容编写的方法。本节以OMS故障信息为例。

故障信息内容：APU Shutdown - Door Failed to Open。

故障信息描述：The APU door failed to open causing the APU not to start. When in door override mode， this shutdown is bypassed and is only a permissive for APU start。

（1）故障原因分析。

根据APU的设计和工作原理以及FMEA文件，可以得出该故障发生的可能原因如下：

1）Operational problem with the air inlet door

2）Inlet Door Actuator

3）ECU（Electronic Control Unit） problem

4）Wiring problem between the air Inlet Door Actuator and the electronic control unit

相关的FMEA分析片段如表2所示。

（2）故障流程图。

根据故障原因及APU的维修要求，该故障的排故流程图如图2。

（3）排故程序。

基于排故流程图及S1000D对故障隔离手册的规范要求，该故障的排故程序如下。由于篇幅有限，以下仅以其中的片段为例说明排故程序的编写。

3.5 故障隔离手册验证及跟踪更改

手册初步完成之后，或者阶段性完成之后，可以进行初步的验证，主要包括以表3三种验证方式。

（1）通过维修工程分析的结果验证，包括FMEA分析、TSA分析、MTA分析等。在进行排故程序编写时，维修工程分析的这些工作尚未完善，尚无法作为排故类手册编写的有效输入，因此手册编写工作与维修工程分析工作是并行开展的，待初步完成手册时，维修工程这些分析工作将会有新的进展，可以作为手册的验证输入，对手册的完整性、准确性进行验证；

（2）在试验、试飞过程中收集故障条目，对手册进行验证、完善；

（3）手册验证过程中，需要根据验证结果进行更改、完善。在飞机运行过程中，也要及时收集飞行日志、维护日志等，收集运行过程中出现的故障现象和排故措施，对手册进行跟踪完善。

4 结语

高质量的故障隔离手册能够有效提高飞机的运行效率，降低维护成本。不论采用哪种国际规范，故障隔离手册的内容几乎都类似。故障隔离手册内容的编写需要对飞机系统的设计原理深入了解，能够预测到系统的运行状况。民机设计过程中，为了保证飞机产品本身及运行产品的质量，设计团队与运行支持团队往往是两个并行工作的团队。因此，对于运行支持团队来说，故障隔离手册也是飞机持续适航文件中难度最大的手册之一。该研究也是基于有限的经验和数据的基础上的初步探索，在故障原因分析、故障原因排序、排除故障等方面还需要更深入的研究，也需要根据飞机各个系统的特点丰富探索各种故障隔离排故程序内容的编写。

参考文献

[1] ATA，航空产品技术资料编写规范（ATA Specification 100中文版）[S].中航301研究所，1986.

[2] ATA，e-Business Program， Information Standards for Aviation Maintenance （ATA 2200）[S].2014.

[3] ASD，International specification for technical publications （S1000D）[S].Issue 4.0，2008.

[4] 趙洪利，文星辰，郭庆.基于S1000D的飞机故障隔离手册规范研究与应用[J].航空维修工程，2013（6）：86-89.

[5] 冯东云.S1000D下故障隔离信息的研究与实现[J].信息技术，2011（2）：44-48.