焦武 呂麗

摘要：針對A330飛機上安裝的4305890050胎壓轉(zhuǎn)換器因軸承卡阻故障導致的部件損傷事件進行原因分析，并提出了預防性維修的辦法。

關(guān)鍵詞：A330飛機；胎壓轉(zhuǎn)換器；預防性維修

Keywords：A330 aircraft；TPIS transmitter；preventative maintenance

1 胎壓指示系統(tǒng)構(gòu)成

空客A330飛機胎壓指示系統(tǒng)主要用于監(jiān)控輪胎壓力，并在駕駛艙SD（系統(tǒng)顯示屏）的WHEEL頁面顯示。該系統(tǒng)主要由一臺TPIC（胎壓指示計算機）、安裝在每個輪子上的壓力傳感器和每個輪軸上的胎壓轉(zhuǎn)換器組成，當系統(tǒng)探測到不正常的輪胎壓力時，會觸發(fā)相應的警告和指示信息。飛機通電時，系統(tǒng)自動工作，TPIC通過胎壓轉(zhuǎn)換器按順序向每個傳感器發(fā)送一個輸出電壓信號，在傳感器通電期間測量約100次胎壓，并將測得的平均值作為胎壓測量值發(fā)送給TPIC，每個傳感器的通電/信號返回周期為40ms，每個通道在通電期間都會被監(jiān)控是否存在故障。TPIC將傳感器的測量值與OBRM中的基準壓力值進行比較，OBRM程序為測量值和基準值之間的差值指定一個最大百分比。如果差值超過指定的百分比數(shù)，TPIC發(fā)送給SD的數(shù)據(jù)將以琥珀色顯示來指示其異常；如果未超標，則以綠色顯示。指定百分比差值在不同飛行階段對應不同的數(shù)值，參考如表1所示。

每架A330飛機安裝10個胎壓指示系統(tǒng)的胎壓轉(zhuǎn)換器，每個機輪一個，安裝件號為4305890050，制造廠家為賽峰。

胎壓轉(zhuǎn)換器由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，定子通過支架固定在輪軸上，轉(zhuǎn)子與胎壓傳感器相連，與輪胎同轉(zhuǎn)。定子上的電插頭與TPIC連接，轉(zhuǎn)子上的電子模塊對電源信號進行整流，為壓力傳感器提供穩(wěn)定的10V直流電壓。壓力傳感器的輸出電壓被放大并轉(zhuǎn)換為正弦波信號（60～166kHz），然后發(fā)送到TPIC，用于檢測輪胎壓力。胎壓轉(zhuǎn)換器簡化原理如圖1所示。

2 胎壓轉(zhuǎn)換器故障分析

某航空公司A330機隊在2017年接連發(fā)生兩起胎壓轉(zhuǎn)換器損傷事件。

事件一：某架飛機短停檢查發(fā)現(xiàn)3號主輪剎車風扇工作異常，胎壓指示XX。拆下風扇保護罩后檢查發(fā)現(xiàn)，風扇葉片損傷，支架組件損壞，胎壓轉(zhuǎn)換器卡阻及其電插頭底座斷裂，胎壓傳感器導線撕裂。航后對該飛機右主起落架上的4、7、8號胎壓轉(zhuǎn)換器進行檢查，發(fā)現(xiàn)4、7、8號胎壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)動異響，其中4號和8號胎壓轉(zhuǎn)換器電插頭底座接耳斷裂。該飛機于2005年5月引進，3、4、8號胎壓轉(zhuǎn)換器均為原裝機件，使用時間為43444FH，使用循環(huán)為12326FC。

事件二：某架飛機航后檢查有故障信息TIRE PRESS XMTR（5GV1），1號主輪胎壓指示XX。打開風扇保護罩檢查發(fā)現(xiàn)，胎壓轉(zhuǎn)換器電插頭導線斷裂，胎壓轉(zhuǎn)換器插頭底座脫落，風扇支架損壞，剎車風扇葉片磨損。于是更換了胎壓傳感器、胎壓轉(zhuǎn)換器、剎車風扇支架、葉輪和風扇罩。檢查發(fā)現(xiàn)，拆下的胎壓轉(zhuǎn)換器卡阻無法轉(zhuǎn)動，剎車碳粉污染較嚴重。該飛機于2005年4月引進，部件使用時間為44425FH，使用循環(huán)為11713FC。

這兩次事件的故障現(xiàn)象基本相同：胎壓轉(zhuǎn)換器驅(qū)動支架折斷、插座從安裝位置脫離、剎車風扇葉片損壞，典型部件損傷情況如圖2、圖3、圖4和圖5所示。

分析認為，有兩種可能造成以上故障：

1）從部件安裝位置來看，插座的安裝位置與風扇葉片的距離無論是軸向還是徑向都不會產(chǎn)生干涉，只有當插座從其安裝位置脫離時才會與風扇葉片相互碰撞，因此可以看到風扇葉片葉根處有損壞。脫離的插座卡住胎壓轉(zhuǎn)換器，而輪子的轉(zhuǎn)動帶動驅(qū)動支架，造成了驅(qū)動支架的折斷。從廠家提供的文件可以知道，固定插座的兩顆螺釘中，一顆螺釘?shù)穆萏姿蓜樱瑢е铝斯潭葆數(shù)乃蓜印?/p>

2）由于胎壓轉(zhuǎn)換器的安裝位置處于高溫和高振動以及溫差變化較大的區(qū)域，存在長時間使用下轉(zhuǎn)動軸承卡阻或損壞的可能，一旦出現(xiàn)軸承卡阻，將導致驅(qū)動支架折斷。

3 預防性維修方法分析

3.1 數(shù)據(jù)分析

針對胎壓轉(zhuǎn)換器損傷問題，查詢機隊歷史拆換情況。機隊規(guī)模50架，最早一架飛機于2005年引進，非計劃拆換數(shù)量及部件使用時間如圖6、圖7所示。

對機隊2014～2017年故障數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計對比（2018年進行了其他干預，因此數(shù)據(jù)存在不準確的現(xiàn)象），同時剔除偏離較大的數(shù)據(jù)，新件平均TSN為27279FH，平均CSN為8844FC，修理件平均TSR為31894FH，平均CSR為8544FC。其中，飛行循環(huán)大于8000FC的占總數(shù)的75%，隨著機隊服役時間的增加，部件故障率上升趨勢明顯。

3.2 故障模式

查閱故障記錄及修理報告，A330胎壓轉(zhuǎn)換器故障模式主要有兩種。

1）軸承卡阻：轉(zhuǎn)子軸承不能與機輪同步轉(zhuǎn)動，導致驅(qū)動塊從支架上扭斷，插頭底座接耳斷裂，輪壓傳感器導線斷裂，剎車風扇葉片等被高速旋轉(zhuǎn)的部件打壞。

2）插頭底座螺釘松動：底座螺釘松動導致插頭底座從轉(zhuǎn)子上脫離，風扇葉片被打壞。

3.3 故障原因分析

針對以上兩個典型問題，分析可能導致的原因。

1）軸承卡阻：軸承卡阻的主要原因是剎車碳粉吸入胎壓轉(zhuǎn)換器的軸承中，并局部聚集，使轉(zhuǎn)子軸承轉(zhuǎn)動卡阻，轉(zhuǎn)換器的插頭底座受力，導致底座產(chǎn)生裂紋。同時，由于胎壓轉(zhuǎn)換器的安裝位置處于高溫、高振動以及溫差變化較大的區(qū)域，加劇了這種影響。

2）插頭底座螺釘松動：針對轉(zhuǎn)換器插頭底座安裝螺釘松動問題，廠家在生產(chǎn)線上對螺套的安裝進行了改進，并于2016年3月發(fā)布SL（服務信函），要求修理廠家修理時對螺套的安裝進行檢查；同時發(fā)布ISB，要求在送修時執(zhí)行一次性檢查，檢查插頭支架的安裝，并更換螺釘。

4 維修成本分析

根據(jù)故障特點，碳粉的集聚會導致軸承的卡阻，定期的清潔可以在一定程度上減輕該污染，但是由于時間積累效應，加上工作環(huán)境導致的軸承損壞，定時翻修是否可行，需要從維修成本角度進行分析。

根據(jù)損傷模式，胎壓轉(zhuǎn)換器損傷后都導致其他部件損傷，導致維修費用激增。

胎壓轉(zhuǎn)換器損傷的費用計算如下（以下費用單位均為人民幣，均按人民幣/美元匯率1：7換算）：胎壓轉(zhuǎn)換器新件采購價為82740元，平均修理費用約35000元，占新件采購價的42%；胎壓傳感器損傷后基本都報廢處理，胎壓傳感器新件采購價約為37543元；不可修復的耗材包括支架、葉輪和風扇罩等，這些新件的采購價約40000元。以上費用合計約11萬元，詳細價格如表2所示。

胎壓轉(zhuǎn)換器翻修的主要費用：定子軸承和轉(zhuǎn)子軸承為2217×2=4434元，更新螺釘?shù)群牟?，視情更換上下封嚴，加上檢測費2700元，總費用約為1萬元。翻修費用僅為損傷產(chǎn)生費用的9%，占新件采購價的11.5%。

根據(jù)某航司A330機隊利用率（年飛行循環(huán)約1000FC），按機隊40架飛機計算，每架飛機10個部件，裝機數(shù)為40×10=400個。如果按8000FC飛行循環(huán)定期執(zhí)行翻修工作，約8年執(zhí)行一次，年均需執(zhí)行的翻修成本為50×1=50萬元。根據(jù)機隊歷史數(shù)據(jù)，2016～2018年非計劃拆換數(shù)69次，年平均修理費用為3.5×69/3=80.5萬元，此費用不包括因胎壓轉(zhuǎn)換器損壞導致的其他部件更換產(chǎn)生的費用、人工工時費用及航班不正常帶來的負面效應所產(chǎn)生的費用。

由此可以看出，執(zhí)行定期翻修任務可以減少部件非計劃拆換，并減少或避免由此帶來的不安全事件。

5 維護建議

1）為避免碳粉在胎壓轉(zhuǎn)換器內(nèi)部聚集，要求在換輪時嚴格執(zhí)行相關(guān)AMM手冊中的要求，清潔胎壓轉(zhuǎn)換器周圍積炭，檢查胎壓轉(zhuǎn)換器的插頭底座是否有裂紋、導線是否有損傷、轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)子是否有卡阻。

2）針對轉(zhuǎn)換器插頭底座安裝螺釘松動問題，廠家已有解決措施，建議航空公司在送修時執(zhí)行相關(guān)ISB，解決隱患。

3）建議定期拆下胎壓轉(zhuǎn)換器送車間更換定子和轉(zhuǎn)子軸承。避免因長時間使用造成碳粉吸入導致的軸承卡死，進而導致嚴重損傷事件。各航司可根據(jù)機隊運行時間和情況選擇維修間隔。從經(jīng)濟性來看，定期維護能在支出較低成本的情況下獲得較高的使用價值。

6 結(jié)束語

A330胎壓指示系統(tǒng)較為簡單，為飛機實時指示輪胎壓力，但在日常維護中扮演著重要的角色。本文對胎壓轉(zhuǎn)換器的典型故障進行分析，并給出了維護建議，旨在幫助航空公司在經(jīng)濟性和可靠性間找到較優(yōu)的解決方案，減少部件非計劃拆換及航班不正常事件的影響，同時避免因部件故障帶來的嚴重損傷事件。

參考文獻

[1] Airbus. Aircraft Maintenance Manual-Tire Pressure Indicating System（TPIS）-Description and Operation[Z].2020.

[2]4305890050-32-196 Landing Gear-Tyre Pressure Indicating System Transmitter Unit[Z].2016.

作者簡介

焦武，工程師，從事工程技術(shù)管理工作。

呂麗，工程師，從事工程技術(shù)管理工作。