摘要：介紹了空客A330飛機貨艙通風系統(tǒng)原理和貨艙通風系統(tǒng)抽氣扇的主要故障模式及其影響，對抽氣扇不工作典型故障案例的故障隔離與分析進行討論，針對貨艙通風系統(tǒng)抽氣扇故障模式展開維修策略工程分析。

關鍵詞：抽氣扇；繼電器；缺相；狀態(tài)監(jiān)控；審定維修要求

Keywords： extraction fan；relay；phase loss；condition monitoring；certification maintenance requirements

1 系統(tǒng)原理和背景

貨艙通風系統(tǒng)向飛機貨艙提供通風空氣。對于后貨艙通風系統(tǒng)，通風控制器280HN自動控制后貨艙通風系統(tǒng)，通風控制器給控制繼電器9HN線圈通電，繼電器動作使抽氣扇291HN三相電機獲得交流供電。按壓后貨艙通風關斷（隔離活門）電門10HN，電門OFF燈點亮，抽氣扇停止工作。當貨艙產(chǎn)生煙霧時，抽氣扇亦會停止工作。當繼電器線圈斷電后，繼電器銜鐵在彈簧作用下動作，常開觸點斷開，常閉觸點閉合，抽氣扇三相電機的交流供電會被切斷。

抽氣扇是貨艙通風系統(tǒng)的重要部件，其主要故障模式是“不能轉動（風扇不工作）”和“不能關斷（風扇失控）”。抽氣扇不工作是常見故障，抽氣扇不能關斷故障則較為少見。某航司從2015年至今共出現(xiàn)30余起后貨艙通風系統(tǒng)失效故障事件，故障原因均與抽氣扇失效有關，更換抽氣扇后故障排除。抽氣扇291HN本身故障（如馬達軸承卡阻）、繼電器9HN失效（如繼電器線圈開路或觸點損傷）、抽氣扇供電跳開關質量問題、通風控制器故障或線路故障均是導致抽氣扇不工作的可能故障原因。因繼電器失效而導致抽氣扇不工作（過熱）的故障事件屬典型案例，將在下文予以論述。

抽氣扇不工作故障會導致貨艙通風系統(tǒng)失效，貨艙通風系統(tǒng)失效不會對飛機安全性和運行正常性造成不利影響，可進行可靠性“狀態(tài)監(jiān)控”而無需預防性維修。當貨艙產(chǎn)生煙霧時，抽氣扇不能關斷故障可能會造成嚴重安全性后果，且故障具有隱蔽性，為此必須對故障嚴加管控。針對貨艙通風系統(tǒng)抽氣扇的不同故障模式及其故障影響應當采取不同的維修策略。

2 抽氣扇不工作案例故障隔離與分析

2.1 故障案例

一架空客A330飛機觸發(fā)ECAM警告信息“COND AFT CRG VENT FAULT（后貨艙通風系統(tǒng)失效）”和“ELEC C/B TRIPPED（跳開關跳出）”，后貨艙通風系統(tǒng)抽氣扇電機交流供電電路的跳開關跳出，抽氣扇不工作且存在過熱發(fā)燙現(xiàn)象。經(jīng)故障隔離確定故障原因為控制抽氣扇的三相電機的繼電器失效，導致抽氣扇電機缺相運行。更換繼電器后故障排除，測試正常。

2.2 故障隔離與分析

排故中觀察到的具體故障現(xiàn)象是：飛機觸發(fā)了ECAM警告信息“COND AFT CRG VENT FAULT”和“ELEC C/ B TRIPPED”，關聯(lián)故障信息為AFT CARGO FAN（291HN），檢查發(fā)現(xiàn)位于721VU面板上的抽氣扇電機交流供電電路的跳開關8HN跳出，抽氣扇291HN不工作且存在發(fā)燙過熱情況。

根據(jù)慣常排故經(jīng)驗采取的排故措施是：飛機斷電后脫開抽氣扇291HN的電插頭，按回跳開關8HN后給飛機重新通電，檢查跳開關未再跳出；對跳開關8HN至抽氣扇291HN之間的供電線路及繼電器9HN線圈通電線路的絕緣性和導通性進行電路測量亦能獲得正常結果。此外，空客排故手冊TSM關于故障信息AFT CARGO FAN（291HN）的排故程序也給出了首先更換抽氣扇的排故指引。綜合前述因素，判斷可能的故障原因是抽氣扇，然而安裝新抽氣扇后故障現(xiàn)象依舊。由于通風控制器280HN和按壓電門10HN與故障現(xiàn)象并無因果相關性（不能合理解釋故障現(xiàn)象），而跳開關8HN的質量通常較為可靠，根據(jù)故障現(xiàn)象和系統(tǒng)原理進行綜合判斷，認為可能的故障原因應與繼電器9HN有關。盡管排故手冊針對后貨艙抽氣扇過熱的排故措施也將繼電器9HN列為可能的故障原因，但手冊明顯語焉不詳，僅僅簡單提示更換繼電器9HN后觀察排故效果，并未給出具體的故障隔離方法，為此應與空客就手冊的排故程序優(yōu)化事宜進行商討。基于繼電器9HN是可能故障原因的判斷結果，需對繼電器專門進行排故隔離（參見圖1）。

將繼電器9HN拆下后，繼電器線圈電阻測量結果正常（無開路情況）。若線圈開路則會使繼電器常開觸點無法正常閉合，導致抽氣扇電機無法得電工作，但是并不會造成跳開關跳出及抽氣扇過熱情況發(fā)生。之后分別測量繼電器觸點A2-A3、B2-B3和C2-C3的通斷狀態(tài)，結果這些常閉觸點均處于斷路狀態(tài)。實際上，當繼電器被拆下后，由于繼電器線圈無電，所以常閉觸點A2-A3、B2-B3和C2-C3閉合（通路狀態(tài)）才屬正常情況。再對繼電器9HN常開觸點A2-A1、B2-B1和C2-C1的通斷狀態(tài)進行測量，除觸點A2-A1是斷路狀態(tài)外，觸點B2-B1和C2-C1閉合（通路狀態(tài)）。從原理上講，當繼電器線圈未通電時，常開觸點應當斷開，處于通路狀態(tài)顯然不正常；此外，盡管常開觸點A2-A1處于斷路狀態(tài)，但之前常閉觸點A2-A3的測量結果同樣是斷路狀態(tài)，說明繼電器觸點已失效。對領用的新繼電器進行對比測量，確證新繼電器的常閉觸點A2-A3、B2-B3和C2-C3可正常閉合（通路狀態(tài)），由此確認舊繼電器已損壞失效。

控制繼電器存在突發(fā)失效的可能。繼電器9HN常閉觸點A2-A3和常開觸點A2-A1在繼電器線圈斷電后均處于斷路狀態(tài)，此測量結果表明繼電器由于不可知原因已損壞。在繼電器線圈通電后，如果常開觸點A2-A1不能閉合而B2-B1和C2-C1能正常閉合（通路狀態(tài)），在此情況下，貨艙抽氣扇電機的三相交流供電電源缺少一相，導致對應電機繞組無電流通過，于是抽氣扇三相異步電機缺相運行。當電機缺相運行時，電流增大超過設計額定電流時，跳開關會跳出以起到斷流保護作用，缺相運行的電機亦會發(fā)生過熱甚至繞組燒毀的情況。大電流還會使繼電器常開觸點B2-B1和C2-C1發(fā)生粘連無法彈開而始終處于閉合狀態(tài)。安裝新抽氣扇后，由于繼電器9HN觸點A2-A1保持斷路狀態(tài)而觸點B2-B1和C2-C1始終閉合（通路狀態(tài)），因此抽氣扇電機缺相運行情況仍會發(fā)生。抽氣扇電機缺相運行（造成跳開關跳出）的致因與繼電器、供電線路或抽氣扇（電機三相繞組中一相斷路）有關，由于真正的故障原因是繼電器（失效導致抽氣扇電機缺相運行），所以更換抽氣扇的維修措施并不能從根本上解決問題。當抽氣扇電插頭被脫開后，由于抽氣扇電機的交流供電斷開，因此抽氣扇電機缺相運行并不會發(fā)生，缺相運行影響便無從談起，這可為抽氣扇電插頭脫開后跳開關未跳的現(xiàn)象做出合理解釋。

根據(jù)故障隔離和故障分析結果，更換繼電器9HN后檢查后貨艙抽氣扇工作正常，后貨艙通風系統(tǒng)測試結果正常，說明故障成功排除。

3 維修策略工程分析

3.1 “抽氣扇不工作故障模式”維修策略

當抽氣扇不工作故障發(fā)生時，后貨艙通風系統(tǒng)失效，飛機會觸發(fā)ECAM警告信息“COND AFT CRG VENT FAULT”，故障對于機組而言明顯可見不存在隱蔽性，后貨艙通風系統(tǒng)失效不會影響飛機運行安全，只是影響貨艙活體運輸?shù)慕?jīng)濟性。后貨艙通風系統(tǒng)失效不會造成運行性影響，這是因為貨艙通風系統(tǒng)失效（抽氣扇失效）是最低設備清單MEL可保留項目，且無飛行前必須完成的維護程序；此外，飛行機組操作手冊FCOM針對“COND AFT CRG VENT FAULT”警告信息的處理也僅是“CREW AWARENESS（機組知悉）”，由于警告出現(xiàn)時機組不必使用非正常或應急處理程序，因此貨艙通風系統(tǒng)失效不會造成運營中斷的后果。從故障的經(jīng)濟性影響來看，貨艙通風系統(tǒng)失效會因修復性維修而產(chǎn)生一定的直接維修費用。

貨艙通風系統(tǒng)失效不會對安全性和運行性造成有害影響，風險等級低。作為貨艙通風系統(tǒng)的重要部件，抽氣扇的設備可靠性決定了貨艙通風系統(tǒng)的可靠性，為保證貨艙通風系統(tǒng)的可靠性，應對抽氣扇進行故障管控的分析。盡管抽氣扇不是導致貨艙通風系統(tǒng)失效的唯一故障原因，但從可靠性數(shù)據(jù)來看，貨艙通風系統(tǒng)失效的故障原因幾乎都與抽氣扇失效有關。抽氣扇故障率低且穩(wěn)定，設備可靠性較高（MTBUR值在20000FH以上），從維修經(jīng)濟性方面衡量，在預防性維修（定時維修或視情維修方式）上所投費用要比抽氣扇失效后進行排故所產(chǎn)生的費用高，此外，過多的維修工作還會增加維修人為差錯發(fā)生的可能性。從系統(tǒng)故障后果、故障明顯性、維修經(jīng)濟性和維修差錯防控幾方面進行綜合考量，不需要執(zhí)行預防維修性質的計劃維修工作來控制抽氣扇失效的故障發(fā)生概率，但可采取狀態(tài)監(jiān)控的維修方式（體現(xiàn)在航司可靠性管理）來分析和維持系統(tǒng)可靠性水平。一方面，可待設備出現(xiàn)故障后進行事后修復性維修；另一方面，保持可靠性監(jiān)控，必要時進行工程調查并采取合適糾正措施，從而使故障率不會超限。

3.2 “抽氣扇不能關斷故障模式”維修策略

后貨艙通風系統(tǒng)抽氣扇不能關斷（失控）是一種具有高危險性特性的故障模式，可能的故障原因與繼電器9HN、通風控制器280HN或后貨艙通風關斷電門10HN有關。繼電器是最有可能的故障原因或根本故障原因，當繼電器銜鐵由于返回彈簧勞損或觸點損傷而不能正常釋放時，繼電器的常開觸點會始終閉合，從而導致交流電源始終向抽氣扇電機供電，抽氣扇持續(xù)工作而不能關斷。

在設計上，為保證貨艙通風，通風控制器自動控制貨艙通風系統(tǒng)，抽氣扇運轉，當抽氣扇因繼電器失效而持續(xù)運轉（不能關斷）時，貨艙通風系統(tǒng)的工作正常性仍然可以保證，飛機不產(chǎn)生駕駛艙效應，換言之抽氣扇不能關斷故障模式具有隱蔽性特性。當貨艙產(chǎn)生煙霧時，抽氣扇可自動關斷或由人工控制關斷，此時貨艙應不再通風，但是如若抽氣扇不能關斷而保持持續(xù)運轉狀態(tài)，則存在事故風險，飛機運行安全將受到威脅。操作測試的作用是發(fā)現(xiàn)隱蔽功能故障，空客MPD 212800-01作為定期執(zhí)行操作測試用于確證抽氣扇在貨艙煙霧產(chǎn)生時能否關斷，可用于發(fā)現(xiàn)抽氣扇不能關斷（失控）的隱蔽性問題，該維修任務來源之一是與安全相關的審定維修要求CMR。作為型號合格審定運行限制所要求的定期維護檢查任務（屬強制性維修要求），CMR用于探測和發(fā)現(xiàn)潛在的、存在顯著安全隱患的危險失效狀況是否已發(fā)生，即做到“失效-發(fā)現(xiàn)”，但是不具有預防故障發(fā)生的功能。當通過檢測發(fā)現(xiàn)危險的失效問題已發(fā)生時，從保證航空器安全性考慮，需立即采取維修措施予以修復。對于抽氣扇不能關斷的故障，當通過操作測試發(fā)現(xiàn)該“隱患”后，考慮到故障會對飛機運行安全造成不利影響，則故障保留不可接受，從安全風險控制和事故預防角度出發(fā)，需在飛機放行前徹底排故。若在下次飛行前由于條件所限確實無法執(zhí)行排故工作，可采用的權宜之計是將抽氣扇供電跳開關8HN拔出后對貨艙通風系統(tǒng)（失效）辦理MEL保留，失去交流供電電源后抽氣扇不會工作，抽氣扇“不能關斷”問題已不存在，此辦法實質上是把有安全性影響的故障模式轉化成為非安全性影響的故障模式，能夠實現(xiàn)對安全風險的有效控制。

由于空客排故手冊并沒有關于貨艙抽氣扇不能關斷故障的排故任務，因此可與廠家進行交流，陳述手冊不盡之處，建議空客在手冊中增加排故任務以方便維修人員排故。

4 結論

文中故障案例所述抽氣扇不工作（過熱）的故障原因是繼電器9HN故障，而繼電器9HN也是抽氣扇不能關斷故障最有可能的原因。對于抽氣扇不工作（過熱）故障案例的排故，應根據(jù)故障現(xiàn)象并結合系統(tǒng)原理進行分析，通過故障隔離結果來解釋故障現(xiàn)象，科學的故障診斷有助于確定真正的故障原因。

貨艙通風系統(tǒng)抽氣扇不能轉動的故障模式不存在安全性影響且故障沒有隱蔽性，可采取狀態(tài)監(jiān)控的維修方式，預防性維修則無必要。鑒于抽氣扇不能關斷故障后果的嚴重性和故障的隱蔽性，必須通過以故障探查為目的的操作測試來發(fā)現(xiàn)危險的隱藏問題并及時糾正，從而實現(xiàn)安全風險控制和事故預防的目的。

作者簡介

李春，機電工程師，主要負責技術支援、對空支持和可靠性項目分析等工作。