某航司A321 机队刹车温度指示系统故障率上升原因分析

■ 张颂珍 周青华/法荷航空附件服务（上海）有限公司

0 引言

某航司运营全空客机队，包括A320 和A321 两种主力机型。其中，A321 机队从2020 年末开始引进，目前已达到9 架的规模，机型均为A321neo。理论上来说，新飞机引进后其性能正处于最佳状态，除了部分时寿件和消耗件外，前期很少会有部附件需要更换。但该公司2021 年却在新引进的A321 机队中产生了10 次刹车温度监控组件（BTMU）的拆换，同期在约80 架的A320 机队中却只产生了10 次BTMU 的拆换。A320 机队和A321 机队安装的BTMU 相同，均为泰雷兹公司生产，件号为35-1H5-1002。相同件号产品在不同机队上的可靠性产生了统计学上的显著差异，其背后的原因值得维修和工程技术人员去探索和深思。

1 刹车温度指示系统工作原理

刹车温度指示系统属于起落架系统的一部分，由刹车温度传感器（BTS）、刹车温度监控组件（BTMU）和下游部件刹车转弯控制组件（BSCU）组成。A320/A321 飞机起落架包括前起落架两个前轮和左右主起落架各两个主轮，主轮从左到右依次为1 ～4 号轮。每个主轮上装有独立的碳刹车组件，4 个BTS传感器分别安装在对应的刹车上，通过热电偶来探测刹车温度并输出与刹车温度成比例的弱电压信号。左右两个BTMU 分别安装于主起落架的支柱上，用于接收对应侧两个BTS 输出的弱电压信号，并将此信号放大至1～9V的水平。BTMU 输出的电压信号发送至位于电子舱的BSCU，整个刹车温度指示系统的故障监控和故障记录功能也是由BSCU实现的（见图1）。

图1 刹车温度指示系统示意图

2 刹车温度监控组件故障现象

2.1 飞机上的故障表现

航线反映的BTMU 故障现象主要有三种，第一种是某一路刹车温度无法正常显示，指示“XX”；第二种是某一路刹车温度显示超温；第三种是报告“BRK TEMP SENSORx（yGW）/BTMU（zGW）”故障信息。总体来看，尽管A320 机队和A321 机队上的BTMU 的厂家和件号相同，但是可靠性却呈现较大的差异。据统计，某航司A320 机队上BTMU 的MTBUR 数据在30000h 以上，而A321机队上BTMU 的MTBUR 只有A320 机队的十分之一左右。

2.2 维修车间的故障表现

BTMU 进入部件维修车间后，根据CMM 手册要求进入测试排故环节，其在车间的故障表现与飞机上的情况不尽相同。根据维修车间2020年的统计数据，BTMU 在车间的故障表现主要分为5 类（见图2），其中，NFF 占比为30%，连接器或引脚缺陷占比为30%，套管破损或污染各占15%，核心线路组件损坏占比为10%。

图2 BTMU在车间的故障表现

2021 年以来，随着某航司A321neo机队的引进，A321 机队拆换的BTMU逐渐增多。A321 机队拆换的BTMU 在进入维修车间后呈现了两点明显区别于A320 机队的特点，首先是NFF 占比明显提高，由原来的30%提升至60%；其次是这些BTMU 成色相对较新，不存在太多使用痕迹，也基本没有污染物的存在，但是通过放大镜观察，这些BTMU 的插头限位装置和插头中的引脚存在较为严重的磨损（见图3），导致插头和引脚的更换比率大幅提高。

图3 BTMU的插头限位装置和插头引脚磨损情况

3 某航司A321 机队BTMU 拆换率上升的原因分析

3.1 A320 和A321 刹车温度指示系统的异同

AF 公司A320 机队刹车温度指示系统的可靠性远优于A321 机队。经过对比发现，在两个机队刹车温度指示系统涉及的三个主要机载部件中，BSCU和BTMU 的厂家和件号均一致，唯一不同的配置是BTS。A320 机队的BTS由柯林斯公司生产，件号为466-19-1；A321 机队的BTS 由古德里奇—梅西埃公司生产，件号为C20464002。由于件号C20464002 的BTS 是件号C20464001的升级换代产品，因此维修工程部门并没有将BTS 列为怀疑对象，而是怀疑A321 机型较高的载重引起的高振动对刹车温度指示的可靠性产生了负面影响。

3.2 不同航空公司A321 机队BTMU 拆换率的对比

为了进一步寻找A321 机队BTMU高拆换率的原因，维修工程部门联系了多家拥有A321 机队的航空公司对口部门进行调查，发现一家中等规模的B 公司近两年也出现了与某航司十分类似的BTMU 拆换率走高现象。在B 公司，该现象不仅存在于A321neo 飞机，还存在于A321ceo 飞机上，这两种机型均安装了古德里奇—梅西埃公司生产的BTS C20464002，不但BTMU 的拆换量有较大上升，而且BTS 的拆换量也不小，且因BTS 基本上不可修，导致B 公司一度出现航材库存不足情况。

3.3 OEM 原厂对BTMU 拆换率上升的调查结果

鉴于相同BTMU 产品在A320 和A321 机队上呈现完全不同的可靠性数据，且多家航司均出现在引进安装C20464002 件 号BTS 的A321 飞 机 后，刹车温度指示系统的故障率明显上升情况，因此维修工程部门就此问题联系了空客公司。空客公司的答复是已经注意到BTMU 和BTS 拆换率大幅上升情况，虽然还没有最终的解决方案，但是已经发布了相应的TFU 文件来提醒所有航司注意该问题。根据TFU 32.47.00018的描述，对A321 飞机刹车温度指示系统故障率上升的原因进行如下总结：

1）为了解决可靠性问题，2019 年空客公司开始在A321 飞机上使用古德里奇—梅西埃公司生产的件号为C20464002的BTS 替换上一代产品C20464001。但是新件号使用以来，多家客户反映刹车温度指示系统故障率持续上升，导致了该系统更加频繁的部件拆换。

2）通过对从飞机上拆下的几个部件的分析调查发现，部分BTS 插头内部有黑色的粉尘，部分BTS 插头的插针上有轻微振动导致的磨损痕迹，有些BTS插头的插针折断损坏，有些BTMU 插头的插孔由圆形变为椭圆形，还有部分BTMU 插头的卡口损坏（见图4）。

图4 刹车温度传感器BTS插头磨损情况

3）通过OEM 在实验室实施的振动试验发现，由于传输的结构载荷和空气动力载荷，BTMU 线束在其自身重量作用下会产生自由移动（见图5）。这种运动造成了BTMU 和BTS 插头插座接口处的摩擦，从而导致信号传输的异常和插头卡口销水平方向的凹槽磨损。

图5 BTS和BTMU的安装位置和线束安装状态

4 刹车温度指示系统故障率上升的解决方案

4.1 短期解决方案

空客公司通过收集各大航空公司的维护数据发现，古德里奇—梅西埃生产的件号为C20464002 的BTS 的平均在翼使用循环约为300 飞行循环，也就是约2 个月的飞行时间。因此，航线维护中如果发现刹车温度指示系统故障，建议按以下逻辑执行排故：

1）重置跳开关1GW，执行BSCU测试，如果故障复现则继续执行下一步；

2）检查BTS 插头，如果插针存在弯曲、变形和其他损坏，则更换BTS；如果BTS 插针存在折断情况，则同时更换BTMU；

3）在更换了BTS 却未更换BTMU的情况下，飞机短时间内再次出现刹车温度指示故障，则需要更换BTMU。

4.2 长期解决方案

航空公司运营维护数据表明，老一代件号为C20464001 的BTS 的可靠性比新件号C20464002 好8 ～10 倍。根据IPC 可知，此两者完全可以双向互换。因此，如果航空公司希望快速解决A321 飞机刹车温度指示系统问题，选项之一就是向OEM 古德里奇—梅西埃公司采购一批老件号BTS，替换存在问题的新件号BTS。OEM 声称，已经重启老件号BTS 的生产，并且能够保证客户在这一产品上的需求。

显然，最理想的解决方案不是回到过去，航空公司更希望OEM 能够快速给出新件号BTS 的改进方案，且能够有效控制改装升级带来的成本。但是事情的进展并不如想象中的顺利。OEM 还需要通过更多飞行验证和测试来找到导致BTS 和BTMU 可靠性下降的根本原因，从而做出针对性的改进，以避免再次改进的BTS 可靠性不高的问题。