737-300飞机 DFCS系统故障分析

王颋

DFCS就是數字式飞行控制系统，习惯称之为自动驾驶仪系统。

用DFCS A系统进近过程中，突然双发油门杆自动前移， 发动机马力增大， 但不久又恢复正常。之后该机又出现类似的用A系统爬升时，飞行控制板MCP上的自动油门预位灯频频闪亮现象。为弄清原因，曾多次对该系统进行检查和测试，结果未见异常。 上述故障出现之后不久，飞行员报告"用自动驾驶A系统爬升时，马赫空速表上的目标空速游标突然下降到170节，断开A系统后不能再衔接，只能关掉自动油门"。两个月后又出现类似的故障现象。从此故障不断出现，故障现象也日趋复杂，并出现飞机返航、停场现象。为了保证安全，决定飞机停场排故。经过多次分析、研究和讨论，最后决定更换襟翼位置传感器，更换后该系统的工作状况良好。

DFCS系统的故障特点和现象

1. 故障特点 DFCS系统的故障特点有以下4条：

(1) 故障现象复杂，不统一；

(2) 故障由低重复率快速向高重复率发展；

(3) 飞行中故障时有时无，故障现象存在的时间短；

(4) 地面做BITE测试时，开始阶段无故障报告信息。

2. 故障现象的归纳 DFCS系统的故障现象归纳如下。

(1) 飞机用DFCS、A通道进近时双发油门杆突然前移和DFCS工作在垂直导航V NAV方式，飞机爬升或巡航飞行时，MCP板上的自动油门预位闪亮；

(2) DFCS工作在V NAV方式，飞机爬升或巡航时，MCP板上出现超速警告信号，马赫空速表上的目标空速游标下降到170节，在CDU上不能键入目标空速，同时上面的目标空速数据在170节左右跳变；

(3) 当用V NAV方式爬升时，突然在CDU上出现BUFFET ALERT抖动警告信息，同时正副驾驶员的F/D飞行指引杆立即下降到地平线以下8°，20秒后恢复正常；

(4) 较典型的一次故障现象是：飞机用V NAV方式爬升时，MCP板上突然出现超速警告旗，自动油门不能自动前移跟踪高度，甚至有时收油门，目标空速游标下降，左F/D指引和飞机姿态一致，但右F/D指引却下沉到地平线以下8°，飞机不能正常飞行而返航。

排故经过：

自动飞行系统是B737－300飞机最复杂的部分，自动化程度高，各部分之间的信号交联、逻辑控制也相当复杂。正因为如此，该系统具有良好的故障检测、隔离功能，但实践证明这种功能并非万能。为了隔离故障，更换了系统中许多部件，但故障依然存在。排故人员经过多次研究、分析和讨论，认为系统故障很可能就是由一个部件的故障引起的，而襟翼位置传感器的故障可能性最大，因为它在理论上最能支持分析结果。在没有备件的情况下，决定测量线路，结果无论是传感器本身还是机身线路都未见异常。如果在做BITE测试时CDU上能出现结果，就说明排故人员的分析是准确的。设想用振动传感器的方法诱发故障出现，从而在CDU上显示结果。于是，振动传感器后再做BITE测试，CDU上显示了结果“测试失败，左襟翼传感器故障”。由此确定了故障根源。

对故障原因的讨论：

为什么襟翼传感器能引起如此多的故障现象?为什么DFCS工作不正常时，左侧F/D指引和飞机姿态相符而右侧F/D指引却沉到地平线以下?解释这些问题应抓住两个故障现象，一是MCP板上出现超速警告旗，二是马赫空速表上的目标空速游标下降到170节。这两个故障现象本质上是一样的。

超速旗警告的出现有三条解释：

(1) 飞机速度在最大工作速度/最大工作马赫数；

(2) A/P－F/D因襟翼和起落架限止不能达到选择速度；

(3)飞机在10000英尺以下高度在V NAV方式下降超速飞行。

实际飞行中，当准备接通自动驾驶仪之前，襟翼一定收到零度，起落架一定在全收上位，更不可能达到最大允许速度飞行。基于这种情况，可以判断出引起超速警告的原因是在系统内部。目标空速游标下降与警告旗密切相关。我们知道，DFCS工作在V NAV方式是飞机全自动飞行的唯一方式，这时飞机的速度是FMC速度，也就是飞行管理计算机FMC自动计算出飞机应飞的速度，这个速度称为目标空速。正常情况下，飞机的实际速度应与目标空速一致。目标空速游标是由FMC计算、由FCC飞行控制计算机直接控制的。飞行中游标突然由常态下降到170节，说明FMC计算机受到不正常因素的影响，重新计算出了新的目标空速。当使用自动驾驶时，自驾系统会考虑各种因素自动计算目标空速并进行指引，使飞机保持正确姿态。起落架、襟翼位置可以通过仪表及信号系统直观看到，但襟翼位置传感器中向FCC、自动油门系统发送信号的同步器工作状态不能够直观看到，只能根据自驾系统的工作情况去分析，因此其功能有一定的隐蔽性。襟翼位置传感器内部有三组同步器，当向自驾系统发送信号的同步器发生故障，如襟翼是收上零度，而实际发出的信号却是放下位置，这时FMC计算机计算出的目标空速一定会小于飞机的实际速度，因此FCC会发出超速警告旗信号，同时使目标空速游标移到新的位置。传感器信号流动顺序为：

目标空速的信号流动顺序为： 这时，自动油门会回收。当襟翼位置信号小于实际襟翼位置时，FMC目标空速会增加，所以飞机以单通道自驾进近过程中突然出现双发油门杆前移。同样，前文提到其他各种故障现象也都能得到合理的解释。

关于F/D飞行指引问题，其原理并不复杂，但左右之间的逻辑控制关系有时比较微妙。当F/D指引和自驾同时使用时，飞行指引可以监视自驾的工作情况，自驾应跟踪飞行指引，因此飞行指引杆总处于中心位置，左右飞行指引数据互相传输并进行比较。当F/D指引在TO (TAKE OFF)方式时，双侧的F/D指引都是为主的，因此两侧F/D的MA灯都亮，但当左F/D指引不显示时，右侧也不会有指引杆出现，相互间受到逻辑控制。当单通道自驾工作时，F/D指引则有主从关系。若传感器发生故障，襟翼虽全收却相当于带襟翼飞行时，FMC速度会减少，自动油门回收，这时F/D指引杆降到地平线以下，目的是防止失速，但飞行员要使DFCS以V NAV方式爬升，这时会出现飞行指引和自驾工作的不协调状态。故障中自驾以V NAV方式爬升时F/D指引左右不一致，左侧和飞机姿态相符，右侧却下沉到地平线以下8°，这种不一致的现象只能是受襟翼位置传感器影响的结果。当时左F/D指引应该下沉而没有下沉，但左侧FCC将正确的控制逻辑送到了右侧，右侧F/D指引就指到地平线以下。可以由下面两个事实得到证明。一是单独使用B通道自驾时F/D指引和自驾功能都一直正常；二是将F/D指引杆下沉到地平线以下的FCC送美国检测，结果是无故障。后来这部FCC又装回到飞机原位，经8个月飞行考验一直都工作正常，这说明当时右F/D指引杆下沉是受襟翼位置传感器影响的结果，实际上也是受左F/D指引逻辑控制的结果。

当自驾系统工作在MCP速度方式时，同样因襟翼位置传感器故障也能引起系统故障。这时的情况略有区别。因为目标空速是人给定的，所以目标空速游标就不发生变化。但襟翼位置信号要送到自动油门系统和FCC计算机，自动油门计算机要进行计算，使空速限止在一个最大和最小的范围内而使飞机不失速。这时，由于襟翼传感器故障，自动油门必然回收，F/D指引也要下降到地平线以下，如此会产生飞机速度不能跟踪MCP目标空速的现象。所以超速警告旗也会出现，自动驾驶仪的工作也不会正常。

结束语

通过排除DFCS系统故障，主要体会如下：一是面对复杂的故障现象时，一定抓住典型故障现象进行理论分析，不被复杂现象所迷惑。二是正确使用DFCS系统自检功能。在自检无故障信息时，要充分发挥人的因素，使理论分析充分支持故障现象，从而隔离故障；当故障信息和实际不符时，一定在CDU提示的范围内进行分析，从而找到故障原因。三是系统客观存在故障而排故时故障现象已消失时，可以采取振动、温度等模拟手段诱发故障出现，但是由于机上设备价格昂贵又娇气，不可粗鲁。

以上是对这起DFCS系统故障的分析。由于自动飞行系统的原理、 构造较为复杂，对该系统的认识有待进一步提高。

参考资料

SSM 22;WDM 22；AMM22章。