張翔
老齡飛機通常是指使用時限達到設計使用目標（DSO）75%以上的飛機，中國民航局將運行使用時間超過14年的民用航空器定義為老齡飛機。近幾年，全球範圍內老齡飛機的安全事故頻發，國內也發生了多起老齡飛機的嚴重安全隱患和事故徵候。因此中國民航局加強了對老齡飛機的重視和管理，並頒布了相應的適航規章和諮詢通告，對進一步加強老齡飛機安全運行監控，提出了詳細和明確的要求。
根據圖1飛機故障浴盆曲線圖顯示，當飛機年限到達或接近老齡年限時，飛機系統故障逐漸增多，因此我們要針對逐漸增多的故障做好準備，了解並及時處理發生的故障，下面通過幾個方面介紹老齡飛機的常見故障。
飛機系統方面的故障
1空調及增壓系統
（1）空調系統
空調系統主要是為駕駛艙、客艙提供舒適的環境，由於夏季氣溫高，對製冷效果的要求比較高，所以特別容易發生故障,其中空調組件跳開就是空調系統的常見故障之一。總結多年的排故經驗，發現空調系統熱交換器過髒或堵塞是主要原因；ACM故障、過熱電門故障或線路問題也可能引發組件跳開，但故障的次數不多。因此，確保熱交換器的清潔是預防空調組件跳開故障的主要方法。目前山航機隊全部採用定期拆下空調熱交換器進行清洗的方案，經過這幾年的實踐，已經取得了明顯的效果，夏季空調故障率已大大降低。
（2）增壓系統
隨著機齡的增加，機身結構、各艙門的使用，很多密封件及封嚴發生損壞或老化，使得機身增壓區的密封性下降，對飛機增壓造成影響，如果漏氣嚴重，會引起客艙高度不能保持和客艙升降率過大的故障，甚至會造成氧氣面罩的釋放。造成增壓區漏氣的位置主要有各登機門、勤務門封嚴、前後貨艙門封嚴、後增壓隔框管路封嚴及餘水口等。客艙登機門導向臂鉸鏈軸承磨損，導致登機門下沉，使門在關閉後密封不好，也會導致客艙漏氣。
對於此類故障的預防，在日常的航線維護中要檢查仔細，充分重視機組反映的相關故障，如有漏氣聲或壓耳感等，不要放過任何一點故障隱患。定檢中要仔細檢查封嚴和餘水口，發現損傷及時處理。另外還要關注引氣系統故障，引氣系統出現故障，再加上飛機本身氣密性差，可能誘發增壓系統故障，所以要及時把引氣系統故障處理好。
2翼身過熱探測系統
翼身過熱探測故障是防火系統中的常見多發故障。翼身過熱探測系統監測機翼和後機身下部是否發生引氣洩露而導致過熱，翼身過熱探測故障的主要原因是過熱探測元件失效導致無法探測過熱情況。目前排除此故障沒有太好的方法，發生故障後只能一段一段脫開探測線，分段測量探測線的絕緣性，以判斷探測線的好壞；也可查詢控制組件上的故障代碼來大概確定失效元件的範圍，再對範圍內的探測元件逐段隔離測量，最終排除故障。
3飛行控制系統
波音737-300飛機的飛行操縱系統主要是由鋼索、機械部件、液壓部件等組成，隨著飛機的老化，機械磨損、液壓滲漏等情況逐漸增多，飛行操縱系統指示和警告方面的故障經常發生。
飛機平飛狀態時駕駛杆偏轉的故障屬多發疑難故障，任何導致飛機左右大翼升力不一致的情況，都會引起飛機平飛時的駕駛盤偏轉。引起此故障的原因有很多，如後緣襟翼、前緣襟翼和縫翼、擾流板、副翼、方向舵等都有可能。從經驗看，大多是後緣襟翼的問題，常見原因有外側後緣襟翼滑架失效導致前襟翼扭斜、中襟翼SPINDLE裂紋、後襟翼驅動離合器故障導致後襟翼不能到達正確位置等。
前緣裝置指示故障也是常見故障，主要原因是臨近傳感器故障和線路老化。前緣裝置指示系統涉及到二十幾個臨近傳感器，任何一個傳感器故障都會在駕駛艙的前緣裝置指示面板上有所反映。線路老化導致接線處電阻增大，也會導致故障出現，因此在更換傳感器或做此處相關線路的工作時，一定要嚴格地按照標準線路施工手冊的要求，認真做好線路工作。
飛機在起飛階段容易發生起飛警告故障，襟翼、擾流板、安定面和停留剎車系統中任何一個系統不在起飛要求位置，都會觸發起飛警告。常見原因是老舊飛機擾流板手柄長時間使用後內部發澀，不用力無法將手柄放到正確位置，無法作動微動電門而導致故障，而微動電門本身故障或者調節的範圍不合適，也會引起故障。山航機隊大多數起飛警告故障都是上面原因造成的，由其他原因引起的起飛警告故障比較少。
4起落架系統
波音737-300飛機的起落架系統的故障主要集中在起落架位置指示和音響警告、起落架控制手柄異常、E11起落架邏輯架故障、前輪抖動、跑偏故障、起落架減震支柱漏油等。
安裝在起落架上的6個臨近傳感器提供起落架的位置信號，信號提供到E11起落架邏輯架中的邏輯卡，再由邏輯卡輸出信號去控制駕駛艙相應起落架的紅燈或綠燈是否點亮。臨近傳感器直接安裝在起落架上，工作環境比較惡劣，起落架指示故障大多由它引起。在更換臨近傳感器時要嚴格按照手冊要求在主輪艙內的插頭處接線，禁止為了工作方便在傳感器不遠處接線，要避免一條線路上多次接線帶來的電阻增加，影響起落架位置的正確指示。
因起落架控制手柄異常而引發的故障，主要是手柄卡滯，手柄內部組件故障，電磁鎖跳開關跳出。這些故障一般需要更換起落架手柄鎖定電磁線圈或起落架控制手柄。
前輪抖動、跑偏故障的主要原因有前輪磨偏、前輪安裝力矩偏小、轉彎軸瓦磨損和防扭臂襯套磨損，其中出現最多的是前輪磨偏和前輪安裝力矩偏小兩種原因。日常航線維護時通過成對更換前輪和重新磅前輪安裝力矩就能解決問題，另外兩種故障的原因通過晃動轉彎防扭臂就能夠發現。
起落架減震支柱漏油主要原因有晝夜溫差較大、減震支柱鏡面髒、內部磨損，日常維護時發現和排除此類故障的過程也比較簡單，只要更換減震支柱封嚴就可以解決。對於這個問題，日常檢查時要特別注意溫度變化比較大和秋冬換季時，有滲漏跡象立即做好監控，勤檢查，有惡化的趨勢時及早安排人員更換減震支柱封嚴。另外保證減震支柱鏡面的潔淨可以起到一定的預防作用。
5發動機引氣系統
引氣壓力低、引氣跳開是引氣系統的常見故障。發動機功率不同引氣源是不同的，發動機低功率時引氣故障是由高壓級引氣控制部件引起，高功率時引氣故障是由低壓級引氣控制部件或預冷器系統部件引起。其中最為突出和較難排除的是發動機高功率時引氣壓力低的問題，導致這個問題的主要原因有4個：
1.高壓引氣活門關閉不嚴或卡滯在某位置不動，導致高溫的引氣滲漏。
2.450ºF恆溫傳感器門檻值變低提前放氣，造成PRSOV提前關小。
3.390ºF預冷器傳感器門檻值變大，推遲打開預冷器控制活門。
4.預冷器控制活門失效在偏關位，導致預冷空氣不足，預冷效果不良。
這4種故障情況的共同特徵是與溫度相關信號的不正常變化導致引氣壓力偏低，原因是傳感器部件性能不穩定，不能隨溫度變化發出正確的信號；或傳感器部件信號非正常改變導致溫度參數變化使PRSOV向關的方向移動，其現象都是溫度逐步變化到一定程度故障現象才會體現出來。因此這類故障的出現有一個變化過程，只有在起飛和巡航發動機大功率時故障才會出現，隨著發動機功率和飛行高度的變化會加劇或減輕。
另外，由於整個引氣系統的控制管路是機械管路，管路之間的信號管滲漏或者堵塞也會造成故障，而且非常難發現，在排故過程中如果已排除多個部件故障還不能排除時，就應該拆下信號管詳細檢查其有無滲漏或堵塞。結合山航這幾年的維修經驗，建議飛機在定檢期間執行引氣系統部件的健康檢查工作，此工作在AMM手冊有詳細的檢查要求。執行此工作的目的是為了確保飛機引氣系統工作的可靠性，從而可以提高飛機增壓系統供氣的可靠性，降低飛機增壓系統的故障率。實踐證明執行引氣系統部件的健康檢查後有效地降低了引氣系統的故障發生率。
機械部件磨損與油液滲漏
飛機上有一些機械部件不屬於時控制項，經過長時間的使用後內部產生磨損，進而影響飛機的正常操縱。山航機隊曾出現過副翼定中機構上隔框軸承磨損、內側後襟翼離合器磨損，導致駕駛盤操縱重及駕駛杆偏的故障。對於此類故障，可以根據自己公司機隊的故障總結情況，採取定期更換的方法來解決，根據經常發生磨損的部件平均壽命制定出一個合適的維修期限，對於工作量比較大的項目，可以結合大的定檢來完成。航線維護時，如果機組反映出現類似故障，即使比較輕微，也要儘快確認故障原因，做出磨損部件的更換預案，儘快更換，避免故障惡化。襟翼齒輪盒和絲槓磨損後油液滲漏，前起落架鎖作動器連接螺栓磨損在世界機隊中多次發現，發動機的VBV驅動系統磨損斷裂可能導致發動機超溫，這些都是在日常的維護中需要注意的問題，建議評估好檢查間隔，做好預防維護工作。
滲漏是飛機的常見故障，在老齡飛機上尤為明顯。滲漏包括兩種，一種是外部滲漏，一種是系統內漏。飛機系統中的液壓部件使用過程中，由於長時間的腐蝕或磨損造成內部封嚴磨損，就會出現液壓油滲漏。由於密封膠的老化，大翼根部經常發生燃油滲漏。系統內漏則表現為液壓壓力低，液壓油溫度較高，系統工作效率降低，常發生於PCU、壓力組件、EDP、EMDP、甚至自增壓式液壓油箱等部件。油液滲漏方面的問題，可以從3方面進行總結：標準、內漏、外漏。
（1）標準：主要有3個值，門檻值、允許值和最大值。當滲漏在允許值和最大值之間應該進行處理，但航線維護中也要注意提高工作標準。
（2）內漏：定檢中有一些相應的測試項目，一定要測試準確到位，一旦發現有超出手冊要求的要立即進行部件更換。除了手冊中的方法以外，結合維修經驗，通過觀察壓力下降的方法，也能判斷出系統內漏的問題。
（3）外漏：當發現部件外面較髒時，說明有滲漏情況，對於管路的滲漏，應儘快更換管路或接頭，不能通過簡單的擰緊接頭來處理管路滲漏。
對於滲漏問題的控制，主要是航線維護嚴格把握標準，定檢加強檢查力度。
線路故障
飛機在長期的運營中，電子設備和其連接的導線以及插接件因其使用的材料不同，將產生不同的腐蝕損傷；金屬材料的腐蝕、非金屬材料的氧化、磨損等導致的線路老化，從而導致飛機系統線路故障。
（1）導致線路故障的原因主要是由於導線不正確的連接和導線問題造成的。不正確的連接主要包括：
①在進行導線插接件的安裝時沒有按照手冊要求的實施工藝和工具進行做線及安裝。
②修理導線時未按照規範的修理工藝及符合要求的修理材料進行導線修理。 ③不正確的布線造成導線與相鄰結構的幹涉或電磁幹擾。
（2）導線問題主要包括：
①導線外層絕緣層老化，內部金屬部分外露，使信號出現異常。
②由於裝配或其他原因致使有些導線距離飛機結構或某些部件很近，加之長期處于振動環境，導線與結構或部件磨擦，造成導線斷路或短路。
③接線管、接線片等金屬接線部件處於高溫、高振動、高汙染區，工作環境內存在腐蝕條件，經過一段時間後，形成腐蝕，造成接觸電阻過大或斷路。部分要求精度較高的地線，長期處於腐蝕環境中，出現接地電阻值超標，無法正常接地。
④電插頭由於長時間老化或腐蝕，造成插釘接觸不良，形成斷路或線路電阻增加以及絕緣不好。
⑤選用的導線與飛機的系統不匹配，造成信息傳遞的不可靠。
（3）老齡飛機系統線路故障的主要特徵：
①對於虛接的導線故障反映的現象可能是時隱時現的故障，或是飛機姿態改變時，故障現象時有時無。
②由於導線磨損，提供非正常信號的故障現象表現為短時故障出現，但飛機姿態改變時，故障現象再次出現。
③由於導線老化造成的阻值異常，故障現象表現為傳輸的信號不準確，造成指示或控制信號的錯誤。
對於線路故障，我們可以採取提前預防的措施來降低故障發生率，制定方案定期對相關線路進行檢查，排除那些規律性經常發生的故障。如前緣裝置指示故障，就可以通過定期對線路、接線片及傳感器進行檢查，提前發現排除故障隱患。另外，部分電插頭工作條件較差，可以採取定期結合定檢更換的方式進行故障隱患的排除，如發動機區域的EGT指示電插頭D1208。在日常的航線維護工作中線路方面的維護工作不宜過多，波音在線路上無特殊檢查的項目，在排故定檢中，一旦接近一個區域，則做線路的檢查，進行區域檢，通過有效的區域檢查能夠發現線路問題，特別是對一些容易發生問題的區域，如圖2所示，要進行重點檢查，在發現問題後再制定工卡進行修理，而不是提前制定工卡去檢查。
結構損傷
老齡飛機結構以金屬材料為主，在載荷和環境的長期作用下，以下結構損傷比較突出。
1腐蝕
腐蝕是金屬材料發生了化學或電化學反應，降低了我們需要的強度、剛度、耐久性等性能，發生過程較緩慢但危害很大。腐蝕具有腐蝕區域廣、腐蝕程度深、腐蝕超標具有隱蔽性，與疲勞裂紋交互作用導致結構快速失效的特點。發生腐蝕的區域主要有：
（1）前後貨艙門框下邊緣，貨艙地板與地板梁的搭接處。
（2）客艙門框下部結構，座椅導軌。
（3）廚房、衛生間下方地板及地板與地板梁的搭接處。
（4）機身下腹部天線與機腹蒙皮搭接處。
（5）機身下腹部龍骨梁下緣條及前後龍骨梁搭接片緊固件周圍。
（6）機翼前後梁上下緣條與蒙皮的搭接處。
（7）中央翼油箱上表面。
（8）機身蒙皮與加強板搭接處。
（9）機身下腹部桁條和隔框局部地區。
（10）油箱內部等。
（11）起落架艙區域。引起腐蝕的原因主要有：腐蝕保護層的老化，排水孔堵塞，各類腐蝕介質的積累，修理工藝要求與製造廠工藝要求的不同，同一部位多次清除腐蝕，單次不超標，累加超標；老齡飛機結構材料上會發生晶界腐蝕，失效前不易發覺，在高應力區或周期性低應力區，腐蝕在金屬表面形成微缺陷產生應力集中點，在應力作用下產生裂紋，為進一步腐蝕創造條件，進而加速裂紋擴展。
2疲勞裂紋
疲勞裂紋是金屬材料在較低周期性應力作用下產生的開裂，並可快速導致結構部件失效。疲勞裂紋容易出現在以下區域：增壓邊界結構；在周期性增壓載荷作用下，橫截面變化處；登機門、貨艙門等機身大開口處，承受較大應力的壓力隔框；暴露於外部，容易遭受外來機械損傷產生應力集中點處，如圖3所示。
疲勞裂紋具有以下特點：
（1）廣布特性(WFD)，即結構多個細節部位同時出現具有足夠尺寸和密度的裂紋。
（2）多元件損傷（MED），即相鄰諸結構元件中同時出現多條疲勞裂紋。
（3）多部位損傷（MSD），即同一結構元件上存在多處裂紋。
（4）相似結構元件或同一結構元件承受相似載荷，機械性能相同，容易產生類似裂紋。
對疲勞裂紋的監控/預防，要使用更先進的檢查方法如NDT儘早發現裂紋。對於易發生裂紋的結構，波音一般都發布了SB，對涉及到SB的結構重點監控，根據廠家提供的預防和消除廣布疲勞損傷大綱完善維修方案。
3皺褶和鼓起
皺褶和鼓起是蒙皮或杆結構承受壓應力時在固定點之間發生的彎曲失穩。皺褶和鼓起產生原因為蒙皮薄、機體自重導致蒙皮受壓，多存在於前後機身下部，水平安定面下表面，表現為同一部位數量較多，向內變形明顯，SRM手冊中有較大容許量(0.15~0.18IN)，邊界區易產生裂紋，如圖4所示。
4加強對結構損傷的管控
飛機進入老齡後結構完整性問題突出，所以進入老齡之前的評估檢查就顯得非常重要，要從以下5個方面入手：
（1）對歷次定檢中飛機主要結構上發生的腐蝕、裂紋進行統計，建立單架飛機主要結構損傷清單。
（2）普查飛機增壓邊界修理情況，繪製機身增壓邊界修理圖。
（3）根據以上統計結果分析損傷發生的重點區域，加強監控改進要求。
（4）視情執行相關SB以減少非計劃性停場、重複檢查費用，提前購置改裝包減少停飛待料時間、AOG訂貨費用。
（5）航線維護中加強對易腐蝕區域的檢查，發現問題後安排時間及時徹底的處理。
對老齡飛機結構維護計劃從5個方面加強了管控：
（1）根據腐蝕防護與控制大綱（CPCP），建立相應的基於區域檢的特殊腐蝕檢查程序，並且根據實際執行情況對原波音提供的檢查程序進行實時修正。
（2）根據機身增壓邊界修理評估(RAG)，對所有位於機身增壓邊界（SkinandBulkheadWebs）的修理按照波音修理評估大綱進行評估，將修理進行分類，如果需要，將附加的檢查要求加入到維修方案中，或進行重新修理。
（3）制定補充結構檢查方案（SSID），按照波音SSID對現有的維修方案進行評估。如果現有的方案滿足要求，則不需要增加工作；如果現有維修方案不能滿足要求，則需要增加檢查要求或縮短檢查間隔或採取更加有效的檢查方法。
（4）強制改裝方案(AD/SB)，對於有潛在安全問題、出現問題可能性高、不容易接近或檢查的結構,選出與其相關的SB，要求強制執行。
（5）評估廣布疲勞損傷（WFD），一個結構元件上出現多個裂紋或多個相鄰的結構元件上都出現裂紋，這兩種情況都會嚴重影響飛機結構的完整性，出現這種情況的時間被定義為目前有技術支持的維修方案有效性極限，波音737-300飛機初步定義極限為100000總飛行循環。為了避免出現這種情況，就需要在飛機達到100000總飛行循環時或之前增加針對性的檢查或改裝。
結束語
老齡飛機的故障，大部分屬於量變導致質變的故障，在量變時檢查發現問題，可以有效地避免質變的結果。所以，我們在航線維護以及制定維修計劃時都應考慮老齡飛機的狀況，結合可靠性研究，儘量降低飛機故障發生率，提高飛機安全性。本文列舉的各種故障，只要有計劃的制定合理的維修方案，加上航線維護上的重視，應該可以使飛機有效的處於安全的持續適航狀態。
本文轉載自微信公眾號：航空製造網
內容節選自《航空製造技術》雜誌，《老齡飛機常見故障與結構損傷》
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