飞参数据在某型飞机喷口工作监控中的应用

■ 叶博 高富强 杨永平/ 西北工业大学 四达机械制造公司

0 引言

飞行参数记录系统记录了飞机操纵、发动机工作状态、燃油系统、通信导航、武器单元等诸多数据，飞参数据的监控对飞行安全有重要意义[1]，有效利用飞参数据是飞参从业人员工作的重要组成部分，对飞参判据的快速处理能够实现基础意义的监控工作[2]。但对于极易出现故障且故障类型多的参数，目前仍需依靠人工判读来完成对数据的监控。

某型飞机的发动机带有加力系统，开加力时，发动机喷口移动至指定位置并锁定在固定状态，为飞行提供持续的动力输出，保证飞机的瞬间加速。该发动机的喷口状态有预开、慢车、军用、小加力和大加力5个状态，喷口位置在这5个状态时应有稳定的喷口指示；当喷口性能不可靠时，可能出现喷口抖动、喷口不稳定，严重时可能出现加力爆燃和空中停车现象。发动机喷口系统工作的可靠性关系到飞行安全，因而在飞机大修、定检和日常机务准备中，需要对喷口工作情况进行精细检查。

1 喷口工作常见故障

从地面试车和空中飞行两个状态可获取该型飞机喷口系统工作监控数据。地面试车是发现喷口工作状态最有效和最直接的方式，地面试车时可以通过飞行仪表指示和地面喷口实际变化情况来判断喷口工作情况。空中飞行时，由于增加了环境变量，喷口在调节过程中可能出现地面无法复现的现象，因此飞行后应关注喷口的工作情况。该型飞机喷口工作常见异常故障有以下几类：

1）发动机起动时，喷口不在预开位置；

2）接加力时，加力接不通；

3）加力提前接通；

4）加力时，突然熄火；

5）加力时，喷口未到位；

6）加力断不开；

7）加力时飞机抖动；

8）喷口操作困难；

9）喷口工作与油门操作不协调；

10）喷口在某个状态下抖动；

11）喷口在某个状态不稳定；

12）喷口大小出现漂移（多次收放喷口位置不一致）。

在试车和试飞中，应同时关注多组数据，喷口系统工作时出现的“前兆”故障可能被检查人员遗漏，因此需要飞参判读人员对喷口工作情况进行精确判读，及时发现喷口系统工作异常，将故障的扩散控制在最小状态。

2 喷口工作飞参数据监控

飞参数据监控[3]的主要依据是该数据所代表的技术含义，一个参数随时间逐帧逐秒被记录后形成特征曲线（或状态），判读人员可依靠对该参数的技术要求进行飞参判据的编写[4]，形成初级的检查手段，并在后期的判据调试中将新增的异常工作情况增加至原判据中（或重新编写针对性的飞参判据），形成以飞参判据为基础的监控。

对于非交联性的参数，飞参判据[5]可以通过以下特性对该数据进行监控：

1）记录该飞参信号出现的时间是否正确；

2）记录该飞参信号消失的时间是否正确；

3）记录该飞参信号是否有缺帧现象（或不连续现象）；

4）记录该飞参信号是否长时间无变化；

5）记录该飞参信号是否未按要求变化；

6）记录该飞参信号是否超出技术要求（或不符合客观事实）；

7）记录该参数是否在特定状态下多次出现不一致（或超出误差范围）。

对于多系统交联性参数，通常较难利用飞参判据对所有可能的故障进行处理并暴露。对于交联参数多且故障类型多的参数，依然需要通过人工精确判读来完成数据监控，人工手段由于有人的参与，获取数据样本的方式有所不同。针对不同状态，有以下几种获取数据的方式：

1）对于同一架次的飞参参数，获取相同物理环境的参数，以分析该数据及交联数据的稳定性和误差量；

2）对于不同架次的飞参参数，获取相同数据及物理环境的参数，以分析数据的表征情况。

获取样本后，可通过数据统计分析手段对数据样本进行剖析，输出结果。

3 喷口抖动故障分析

该型飞机按试车流程正常起动发动机，在左发动机推油门至暖机状态的过程中，飞参监控发现左发喷口位置存在异常抖动现象，抖动量为1.5%。

经复验试车，发现喷口在慢车有抖动现象，且轻推油门时喷口有异常随动现象；缓慢将左发推入暖机状态后，喷口转换正常，喷口再次出现小抖动。期间地面观察左发喷口状态未见异常。

下载飞参数据，监控前期试车情况，未出现该现象，可以判断该异常从该次试车开始。飞参故障复现如图1所示。

图1 某型飞机试车时慢车喷口抖动图

该型飞机发动机试车时喷口抖动可以按图2所示的故障树进行分析，故障树将喷口异常故障分为指示系统故障和喷口自身工作状态抖动故障两大类。

图2 试车时喷口抖动故障树

3.1 工作原理分析

1）喷口抖动飞参监控

较明显的喷口抖动现象能通过观察座舱飞行仪表发现，但较小的喷口抖动故障可能会被忽略。抖动故障一般是由微小抖动故障扩散至明显抖动故障的，如不进行飞参数据监控，可能导致较大故障的产生，危及飞行安全。

该型飞机发动机喷口抖动可按图3程序进行飞参监控。

图3 某型飞机喷口飞参监控流程

2）喷口抖动预防

发动机试车时，喷口滑油泵为喷口作动筒提供动力，不加力时喷口滑油泵斜盘角度由压比调节器锁定在4.5°，为喷口关闭提供动力。喷口收放活门控制喷口作动筒右室压力，使喷口根据发动机的转速处于预开或最小两个状态上，期间喷口由喷口收放活门控制。接通加力后，喷口位置由压比调节器控制喷口滑油泵斜盘角度来保证，斜盘角度偏小造成喷口位置偏大即感受P3/P6的压差小，接通小加力时可通过X6辅助螺钉调节斜盘的变化量使其稳定，从而避免喷口抖动。

3）喷口指示系统

由喷口位置传感器感受喷口的运动，将数据传输至发动机X3插头，再由X874传输至座舱飞行仪表和飞参数据采集器中。发生喷口指示抖动时，可通过测量传感器电阻阻值变化以及检查电缆插头插针的完好性、电缆负线接地和喷口指示器的良好性来检查喷口指示抖动故障。数据传输如图4所示。

图4 飞参数据喷口信号传输图

4）喷口位置传感器

喷口位置传感器B、A、C端分别与3号插头的A、V、S插针相连，可以通过测量喷口位置传感器总电阻值来初步判断其产品性能，其中B、C插针间的电阻为500Ω±5Ω。在电位计电刷工作过程中，传感器插座A、B插针或A、C插针间的电阻值变化不应有明显的中断现象。

3.2 故障排查

1）故障初步定位

针对某型飞机试飞时喷口抖动进行地面检查，发现喷口实际未抖动，初步判断为喷口指示系统故障。

2）故障定位

按照故障发生的可能性和故障检测难易程度，对故障进行逐步定位和分析。

a. 测量喷口位置传感器的总电阻阻值，总电阻在技术资料要求范围内；

b. 测量喷口数据传输的线路，未发现数据传输异常现象；

c. 清洗各连接插头后再次试车，故障现象未消失；

d. 更换喷口位置指示器，试车观察喷口位置指示情况，故障依旧存在；

e. 更换喷口位置传感器，再次试车后故障现象消失；

f. 将原喷口位置传感器送至附件修理单位进行检测，发现喷口位置传感器电位计有磨损现象，磨损点的发生时段集中在与飞机试车状态对应的慢车状态。

综上分析得出，该型飞机地面试车喷口抖动故障为喷口指示系统故障，经过综合分析，得出故障原因为喷口位置传感器的电位计电刷在慢车状态下的接触可靠性变差所致。

4 预防措施及验证

1）针对该型飞机喷口系统工作情况，建议将通电、试车和飞行后飞参数据作为喷口工作监控的数据源，日常机务维护后将飞参数据及时送达飞参监控人员，通过数据监控分析手段来控制发动机喷口工作状态。

2）增加机组人员故障排除前的技术准备能力，当试车出现喷口抖动时，首先检查地面喷口是否也存在抖动现象，若有则需检测是否为喷口系统内部故障；若无则按照喷口指示系统故障进行故障排除。

5 结束语

通过对飞参数据监控手段的介绍和某型飞机喷口抖动故障的案例分析，研究了飞参监控手段在某型飞机喷口工作异常中的应用，得出飞参监控不仅能复现明显故障，还能通过数据监控手段检查出较小的异常现象。从飞参监控要求、故障排除技术准备等方面提出有效的预防措施，有助于解决飞参监控在喷口异常工作中难实施问题，保证了飞行安全，提高了飞机服役的可靠性。