基于大数据平台的蒙皮出口活门故障预防性监控研究

■ 徐燕燕 李悦 徐翔 顾斌/春秋航空股份有限公司

蒙皮出口活门用于排放飞机电子设备舱中的空气，对电子舱进行通风和降温。当飞机运行过程中出现蒙皮出口活门故障时，若无法及时排故更换，则需要依据MEL 执行M 项工作，将蒙皮出口活门人工锁定至开位放行，一旦起飞或飞行过程中同时出现电子舱烟雾警告，即使飞行员没有察觉到有烟雾，也需要执行ECAM 指令，进行一系列操作并将飞机尽快着陆，从而造成返航、备降等一系列严重后果。另外，如果蒙皮出口活门在空中没有正常关闭，也会触发警告，造成返航。因此，对于蒙皮出口活门的预防性故障监控显得尤为重要。如果能在活门故障前就预先识别故障迹象，对存在故障隐患的活门提前进行更换，将大大减少蒙皮出口活门故障造成的运行事件，从而提高航空公司放行签派率和运行品质。

1 蒙皮出口活门基本工作原理

蒙皮出口活门作动板的开关由活门作动筒进行操控。作动筒伸出，活门板关闭；作动筒缩进，活门板打开。电子舱通风系统分为活门全开（飞机在地面时）、活门全闭（飞机飞行中）、活门半开（飞机飞行中）三种模式。活门板的每个状态都由一个制动电门和一个指示电门控制和指示。制动电门用于控制内部电路的通断，并给出反馈信号；指示电门同时给出指示信号，指示活门板所处的位置。

2 蒙皮出口活门常见故障

以空客A320 飞机上安装的件号VFT300B00 的蒙皮出口活门为例，该活门送修故障通常表现为“蒙皮活门有故障信息”或“蒙皮活门位置指示××”，两种故障信息都说明活门作动板能够打开和关闭，但是其位置指示有误。

如图1 所示的活门内部电路图，活门有完全打开、部分打开、完全关闭三种位置。由活门内部7 个独立的微动电门的通断组合来进行识别。完全打开位置由微动电门S1 和S2 来控制和指示，部分打开位置由微动电门S3 和S4 来控制和指示，完全关闭位置由微动电门S5和S6 来控制和指示。S1、S3、S5 为制动电门，S2、S4、S6 为指示电门。图2 所示状态为活门作动板在完全关闭位置，S5 已将内部电路断开。

图1 VFT300B00活门内部电路图

若给电接头的插针A 通电，则插针A 通过S1 与电机相连，内部电路接通，活门板向完全打开位置运动，此时插针G 和H 通过S2 接通，指示活门板不在完全打开位置。当活门板刚离开完全关闭位置，S5 与上方触点接触，插针C和D 断开并与电机相连，之后S6 与上方触点接触，插针K 和L 通过S6 接通，指示活门板已经不在完全关闭位置。当活门板即将到达完全打开位置时，S2 先于S1 作动到下方触点，插针G 和J 接通，指示活门板到达完全打开位置，之后S1 作动到下方触点，插针A 与电机断开并与插针B 接通，活门板停止运动，S1 向外输出打开控制的反馈信号，此过程可概括为“先指示，后断电”。

在上述过程中，若下面几种现象有任意一种或多种出现，则飞机上显示该蒙皮活门有故障信息。

1）完全关闭位置时，G 和H 不接通；

2）活门板离开完全关闭位置后，C和D 依然接通；

3）活门板离开完全关闭位置后，K和M 依然接通或K 和L 不接通；

4）将要到达完全打开位置时，S1先于S2 作动；

5）插针A 与电机断开后，不与插针B 接通；

6）S2 作动到下方触点后，插针G和J 不接通。

同样，当活门板反向从完全打开位置向完全关闭位置运动，或从完全关闭位置和完全打开位置向部分打开位置运动时，指示电门和制动电门的作动顺序同理。

3 蒙皮出口活门故障预防性监控要点

通过上面的分析可以看出，活门板的运动及其所在位置的信号输出与电门的作动有密切关系，因此微动电门自身假信号问题和运动机构机械卡阻是产生故障的根源。

微动电门一般有3 个触点：C、NO和NC。C 是公共端，NO 是常开触点，NC 是常闭触点。这3 个触点在长期使用的情况下容易产生电烧蚀，使得接触电阻变大或不稳定，容易导致故障信号的产生。从空客发布的数据来看，蒙皮出口活门故障很大比例是由于内部微动电门问题引起的。但电门不可以分解，触点是否有烧蚀在航线维护时无法发现，只有活门部件返厂送修时才能对其进行检查。

运动机构机械卡阻多缘于花键加工工艺问题，花键在工作过程中会产生碎屑或损坏，最终造成活门的真实卡阻，且这两类问题导致的最终后果都是活门关闭时长过长，触发相关警告。

如果可以发现微动电门问题，在航空公司航线维护层级就能提前识别到微动电门触点烧蚀问题以及运动机构卡阻问题，对于提前防控蒙皮出口活门故障将起到明显的作用。

4 通过大数据平台建立预防性监控方法

蒙皮出口活门易导致飞机滑回、中断起飞和返航的另一个重要原因是电子舱通风系统逻辑设计缺陷。根据FCOM手册上原理阐释图，电子舱通风系统关闭的逻辑为：空中或地面且TO 位时关闭，而活门关闭需要10 ～12s。10s 之后，飞机已经进入4、5 阶段。4、5 阶段是系统警告抑制阶段，如果活门未正常关闭，会在空中报警，进而造成返航。

因此，考虑利用系统监控蒙皮出口活门的关闭时长，从而监控活门内部触点的工作状态，对蒙皮出口活门进行预防性监控。经过研究发现，以A320 飞机为例，可以通过抓取AIRSOVFO（活门全开）、AIRSOVFC（活门全关）、AIRSOVPO（活门半开）3 个表征活门位置的参数来建立预防监控模型和设置监控逻辑。

设置监控逻辑时，应在逻辑中排除人工超控的情况，在设置激活此逻辑的相关飞行阶段后，记录蒙皮出口活门从全开位到全关位所耗费的时间，通过相关自编ACARS 报文将该数据实时采集并下发到地面，如图2 中蓝框所示，将采集到的相关数据记录在报文中，地面处理系统即可对该报文进行解析，提取相关数据并同步传输进入大数据中心，供地面监控平台进行预警监控，同时生成可视化趋势分析报表（见图3），方便对每架飞机和机队的故障趋势及整体情况进行监控。

图2 报文数据提取示意图

图3 平台监控可视化趋势分析报表示意图

对飞机端进行报文编辑设置后，同时在地面监控平台里编写报文解析逻辑并设置监控阈值。可以将蒙皮出口活门关闭的停止位置FC 和PO 作为单选条件，展示参数蒙皮出口活门关闭的时间散点图。全机队数据以散点图形式展示在同一坐标图内，时长≤12s 的标注为蓝色，时长＞12s 的标注为红色，预警阈值线就设置为12s。

平台实时接收整个机队的监控报文，并对相关数据信息进行抓取和计算，通过散点图显示，支持通过机号或航班号进行检索，当数据显示超过预警阈值时进行相关预警，并通过邮件通知维修控制中心。

蒙皮出口活门关闭时长监控邮件的提醒规则：蒙皮出口活门从打开位至全关位的关闭时长，在最近15 次里出现过3 次以上（含3 次）大于12s 的情况时，地面监控平台会自动推送邮件预警，提醒维修控制中心和相关工程师，以提前进行预防性维修。收到提醒邮件后，维修控制中心可以及时安排蒙皮活门的更换，从而预防蒙皮出口活门故障。的超过3 次异常现象，之后在C 检停场时对蒙皮出口活门进行了预防性更换，后续监控活门关闭时长立即恢复到正常范围值以内，有效避免了突发故障对航班正常运行的影响。

图4 地面平台预警监控示例散点图

5 总结与展望

通过本文的研究，可以对蒙皮出口活门的关闭时长进行监控，探测其内部微动电门触点的工作状态，从而进一步对活门进行预防性维修，避免因一个小小的活门故障影响航班运行。

如何对隐藏在部件内部的故障进行有效的预防性监控，一直是航空维修工作中的难点之一。本文通过系统原理分析、故障原因分析、部件研究和趋势监控，同时利用飞机数据总线中产生的海量监控数据，设置不同的监控模型和预警逻辑，形成整个机队的“大数据池”，在大数据平台的基础上，开发各种有效的预防性监控手段。

不远的将来，飞机的运行数据会越来越庞大和丰富，为飞机健康监控和预防性维修带来更多可能。在部件可靠性和MSG-3 维修分析原理越来越成熟的今天，对大数据的应用将成为未来飞机维修水平迈上新台阶的关键。