某型民用飞机风挡加热系统故障分析排除

陈鹄

【摘 要】某型飞机在开展滑行测试过程中出现右侧侧风挡加热故障，通过分析故障现象定位故障原因，并提出相应的排故解决措施，为后续风挡加热系统优化提供支持。

【关键词】风挡加热系统；故障；排故；系统优化

Fault Analysis and Troubleshooting of An Civil Aircraft Window Heat System

Chen Hu

（Shanghai Aircraft Design and Research Institute， Shanghai 201210， China）

【Abstract】The right side window heat fault was found during the developing of taxing tests of a civil aircraft. With the fault analysis and developed the troubleshooting measures to solve the issues， which provides the supports in follow-up system optimization

【Key words】Window heat system； Fault analysis； Troubleshooting； System optimization

0 绪论

由于高空云层中过冷水滴的存在，飞机穿过云层时，风挡表面可能会产生结冰，影响飞行员的视界，进而危及飞行安全[1]。目前，绝大多数飞机的风挡玻璃通常采用电加热防冰、热气防冰以及防冰液防冰三种方法达到风挡防冰的目的[2]。

某型飞机在开展低速/高速滑行测试中，机组报告风挡加热系统曾多次出现右侧侧风挡加热故障。在机组开启风挡加热系统的5-20分钟内，风挡加热系统右侧侧风挡加热发生故障，控制开关上FAULT告警灯亮，并出现琥珀色的告警信息“R WINDOW HEAT FAULT”。此告警在滑行测试中多次出现，给机组操作带来一定影响。通过排除此故障，积累一些排故经验，并为该型飞机风挡加热系统的后续改进提供支持。

1 系统组成及工作原理

如圖1所示，该型飞机风挡加热系统采用电加热方式对驾驶舱主风挡进行防冰和防雾加热，对侧风挡进行防雾加热。风挡加热系统主要由风挡加热控制器（WHC）、风挡玻璃及加热组件、加热控制面板和自检测维护面板组成。风挡加热控制器主要用于调节和控制风挡玻璃的加热，同时具有系统持续自检、状态监控和反馈功能，通过航电网络将系统状态信息通过控制面板及EICAS、OMS显示屏等进行指示和记录。加热控制面板用于系统加热开启和关闭的控制及相关告警灯指示。自检测维护面板用于风挡加热系统开展自检功能，检测风挡加热控制器内部电路和温度传感器反馈电路的导通。

该型飞机每侧由一块主风挡和一块侧风挡组成，左右两侧主风挡各别由一个风挡加热控制器控制，左右两侧侧风挡由第三个风挡加热控制器控制。3个风挡加热控制器的供电及控制线路相互独立，一个控制器发生故障，不会影响其他两个控制器的正常工作。每块风挡中布置有电加热膜涂层和3个温度传感器，其中1个温度传感器用于风挡的加热控制，剩余两个温度传感器作为备份并用于过热监控。其中，主风挡和侧风挡的控制温度范围为41℃-46℃，主风挡过热保护温度为77℃，侧风挡过热保护温度为60℃。

2 故障分析及定位

根据机组反馈的故障描述，分析可能导致右侧侧风挡加热故障的原因包括侧风挡内温度传感器故障，加热电压/电流故障，风挡加热控制器内部控制电路故障，风挡玻璃过热等。由于导致该故障的原因较多，需通过机上试验复现故障后，查看是否存在相关的OMS信息进一步定位故障原因。

在飞机未上电情况下，对风挡加热系统的针脚、插头和电路导通情况进行检查。未发现有接触不良和导通不畅等现象。同时，测量了当前环境温度下（10℃）的3个温度传感器的阻值，测量值在294-298欧姆范围内，对比玻璃供应商提供的温度传感器温度阻值特性曲线，表明温度传感器正常。

然后，在地面开展机上故障复现。在开启风挡加热系统12分钟后故障复现，即EICAS页面上显示右侧侧风挡加热故障的琥珀色告警消息，并伴有告警灯和告警声。通过查阅OMS页面，显示右侧侧风挡过热的故障信息。

初步分析所得信息，表明风挡加热控制器监测到右侧侧风挡某个温度传感器传递的过热温度信号，使得风挡加热控制器切断该侧风挡加热并发出系统故障消息。风挡加热系统中可能导致过热故障产生的部件主要有风挡加热控制器和风挡玻璃，即在加热过程中控制器内部软件可能出现运算放大导致系统“虚”过热，或者风挡玻璃在加热过程中布置于其内的温度传感器监测到过热温度而导致系统过热故障。

3 故障排除过程

因为试飞机型架次并未开展相关试飞改装，取得温度传感器监测的相关温度值较困难，故通过设计两个实验方案先排查是否因为风挡加热控制器内部故障而导致的系统过热。

方案一为采用备件替换当前控制故障侧风挡加热的风挡加热控制器，重新开展地面故障复现试验。在开启风挡加热系统加热后18分钟，右侧侧风挡故障再次出现，现象与机组描述和之前排故试验现象一致。

考虑到每个风挡加热控制器均有左右两个通道，当前风挡加热系统的左右两侧主风挡加热均采用控制器的左侧通道进行控制，而左右两侧侧风挡的加热则分别采用侧风挡加热控制器的左右两侧进行控制。为进一步排除风挡加热控制器右侧通道故障可能导致的系统过热，通过方案二，即通过对调侧风挡加热控制器插头后温度传感器和三相输出交流电等负载的接线。试验过程中，在开启风挡加热系统加热14分钟后，EICAS页面显示左侧侧风挡加热故障的告警消息，查阅OMS页面，显示系统左侧侧风挡过热的消息。通过试验现象表明，左右两侧侧风挡负载针脚对调后，故障转移至左侧且右侧加热正常，即风挡加热控制器右侧通道功能正常。

通过上述排故，排除了因风挡加热控制器内部运算错误导致的系统过热故障，故障原因定位在风挡玻璃上。后续在重新梳理了风挡玻璃的设计后发现，侧风挡玻璃的生产和检验与设计存在差异，并不能保证布置于其中的三个温度传感器的任何一个均可以用于加热控制。根据供应商提供的信息，当前状态下的侧风挡玻璃只能保证其中指定温度传感器用于温度控制时，系统不出现过热。后续按照供应商提供的主控温度传感器针脚定义重新调整接线后开展试验，故障消失，系统功能正常。

4 总结

s针对某型飞机在滑行测试中出现风挡加热系统右侧侧风挡过热故障，首先通过检查针脚、线路和温度传感器阻值，确定线路和温度传感器均正常。然后通过备用控制器替换、调整控制器左右两侧通道负载等，排除了风挡加热控制器故障的可能，从而将故障定位到风挡玻璃。经过与玻璃供应商梳理，发现当前侧风挡不能达到设计要求，后续需改进玻璃设计。重新调整用于控制的温度传感器针脚后，故障消失，系统恢复正常。

【参考文献】

[1]D.T.Bowden，A.E.Gensemer，and C.A. Skeen. Engineering Summary of Airframe Icing Technical Data[R]. FAA Technical Report ADS-4，Washington，D.C：Federal Aviation Agency，1963.

[2]裘燮纲，韩凤华.飞机防冰系统[M].航空专业教材编审组出版，1985，6.

[责任编辑：朱丽娜]endprint