航电成品件故障及预防分析

■ 周丰/中国商飞上海飞机制造有限公司

0 引言

为提升产品可靠性和客户满意度，针对生产线发现的成品件故障与航线运行期间成品件故障，某民用飞机主机厂从故障现象、故障原因及故障处理等方面进行了对比分析，对可靠性设计指标、故障原因进行深入分析，以便更早地采取措施，提升产品质量，降低航线运行期间故障发生的概率，减少因设备故障导致的飞机停场（AOG），提升运行经济性。

1 航线故障模式比较及安全性分析

1.1 识别思路

通过梳理近年来某型号飞机生产线发生的航电设备故障，与航线运行期间发生故障数据进行比较分析，并结合设备供应商制造环节、主机厂入库接收、存储、装机、运行阶段全生命周期管理流程及管控，识别可能造成设备故障的原因，从技术、管理等环节加强管控和优化，以便更早地对可能的故障进行管控，提升产品可靠性。识别过程如图1所示。

图1 航线运行与生产试验数据联合分析示意图

1.2 故障分析

通过故障联合识别，发现部分航电产品运行期间发生的故障与生产线功能试验故障现象一致，以综合处理机系统电源环境模块（Power Environmental Model，PEM）为例，对交付以来的6 次典型电源环境模块故障进行分析，并对故障发生时的设备入库日历月、飞机运行日历月进行比较。基本情况见表1。

表1 航电模块航线运行故障数据

另外，对用飞机机上测试程序（OATP）对生产线总装机进行功能试验期间该航电模块发生的12 次典型故障进行梳理。经测试，故障多为电容烧毁，结合其入库周期分析，得到地面总装阶段故障数据，见表2。

表2 地面总装阶段故障数据

根据电源环境模块的故障报告，生产线故障多为内部陶瓷电容烧损类故障。根据电容器存放要求，一般含电容设备的存储有干燥、防潮湿、防化学物质和防火等要求，贮存温度25℃±5℃，湿度65%±10%。当湿度大于90%，绝缘性能就会下降。

陶瓷电容会因结构的变化而失去一部分容值，损耗无法避免，可通过测量确定。通常会使用“十倍时”作为这一损失的计量单位，在最后一次热循环后，电容每十倍时损失约5%的总电容值[1]，如图2 所示。

图2 电容老化示意图

因电容器绝缘性能下降，耐电压也会降低。设备中的瓷片电容在工作中，当温度升高时，因容量下降过多，造成的失效概率较大。

1.3 故障分析结论

对上述表格进行分析后，可得出如下结论：

1）航线运行期间该设备故障部分产品入库日历月寿命较高，部分已经达到5 年左右，此类故障占该航电设备故障总量的66.7%；

2）地面故障损坏模式中电容故障较多，且航电设备入库时间较长，与存储环境及库存时间关系较大；

3）结合航电设备相关手册建议，以及电容类自然损耗周期分析，航电产品寿命与存储维护要求具有强关联性。

1.4 其他成品件安全性及经济性影响分析

根据故障模式，对同类型航电成品件进行比较分析，可能会因同样的贮存原因造成故障的航电设备如表3所示。一般此类设备在供应商手册中会给出货架寿命，在货架寿命到达之前需要返回原厂进行检测及恢复。

表3 航电设备推荐货架寿命

对于需要校准类的航电设备，因可能影响飞机航行期间的数据捕获以及计算，需要在规定的时间内完成精读检测及校准，否则可能影响航线运行期间的数据准确程度。其货架寿命要求如表4所示。

表4 再次认证航电设备的货架寿命

上述航电设备需要考虑其库存环境、货架寿命，在规定时间内返回供应商进行检测，从而降低航线可能发生的潜在隐患。

2 故障预防措施

根据上述分析，可建立如下故障预防措施。

1）按照部件维修手册（CMM）中维护要求建立存储要求，对于货架寿命24 个月的航电设备，可在库存管理系统中建立预警提示，达到将近24 个月（提前3 个月左右）时提出预警，返厂或者退回MRO 进行翻修，恢复货架恢复寿命。

2）对航线故障进行检测，在OATP中识别故障数据纳入可靠性数据管理，增加数据统计，运用统计分析方法对机队及库存可靠性数据进行监控及管理。

3 建议

1）根据机载设备寿命参数选取原则，机载电子设备采用贮存期限作为其寿命参数，部分设备还应有总寿命和库存寿命[2]。

2）对于影响安全类的成品件，时寿件要求不能仅限于装机后，含电容、蓄电池等设备需要从产品入库时间开始进行监控及管理。

3）正向、反向多种方式结合，从飞机全生命周期维度考虑飞机产品的安全与维护，设备维护可与C 检工作结合开展，减少停场[3]。

4）建立更加完备的数据平台，针对机队、成品件、制造线OATP 可靠性数据，从制造线到航线机队对飞机产品进行更加广泛全面的安全数据管理，并结合统计、预测方法进行故障预防、预警工作。

4 总结

航电设备在民用飞机系统中占有较大比重，如设备在航线运行期间发生故障，排故造成的停场、返航、AOG 航材调件等对安全性、经济性、可靠性都会造成影响。在生产阶段提前识别航电设备故障原因，采取措施，结合货架寿命要求、存储要求、运行故障数据等，在运行期间进行预防性维修，可大大降低设备故障率，提升产品可靠性，保障民机机队安全、平稳、经济地运行。