陸江華++徐貴強(qiáng)

摘 要：近期飛機(jī)維修部門反映A320機(jī)隊(duì)APU故障較多，影響了正常的航班正點(diǎn)率。文章通過對(duì)131-9A啟動(dòng)馬達(dá)故障分析，找出APU發(fā)生故障的原因，并提出優(yōu)化的APU維護(hù)方案，減少APU故障率，增加航班的正點(diǎn)率，提高經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：APU無法啟動(dòng)；故障模式；可靠性；啟動(dòng)馬達(dá)故障

1 概述

民航局反映近期A320機(jī)隊(duì)APU故障[1]較多；經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)APU點(diǎn)火系統(tǒng)故障[2]最多，APU起動(dòng)馬達(dá)故障次之。經(jīng)統(tǒng)計(jì)該類故障現(xiàn)象多為 APU無法起動(dòng)或起動(dòng)失敗或起動(dòng)自動(dòng)關(guān)車，并觸發(fā)以下3種故障信息：（1）NO ACCELERATION FCU（8022KM）/FUEL SUPPLY/STARTER MOTOR （8KA）故障代碼 215；（2）NO ACCELERATION STARTER MOTOR （8KA） 故障代碼 113 或 114；（3）NO ACCELERATION STARTER MOTOR （8KA）/APU ROTATION故障代碼212。此故障頻繁發(fā)生嚴(yán)重影響了航班的正常運(yùn)行和航班的正點(diǎn)率，給航空公司造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。本文通過對(duì)APU131-9A啟動(dòng)馬達(dá)故障[3]分析，為找出故障原因，提出優(yōu)化的維護(hù)建議，減少APU故障率，保證航班正點(diǎn)率，提高航空公司的經(jīng)濟(jì)效益提供參考。

2 APU起動(dòng)系統(tǒng)概述

APU的起動(dòng)程序由ECB控制，當(dāng)APU起動(dòng)時(shí)，由ECB激發(fā)起動(dòng)接觸器和備用起動(dòng)接觸器，使28V直流電供給起動(dòng)馬達(dá)。起動(dòng)馬達(dá)通過起動(dòng)離合機(jī)構(gòu)和齒輪箱驅(qū)動(dòng)APU主軸，當(dāng)達(dá)到APU正常轉(zhuǎn)速的50%（大于20，000英尺為58%）時(shí)，ECB斷開起動(dòng)馬達(dá)電源。APU在ECB控制下繼續(xù)加速，當(dāng)APU轉(zhuǎn)速大于起動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速時(shí)，起動(dòng)離合機(jī)構(gòu)脫開。

起動(dòng)系統(tǒng)從飛機(jī)的DC（直流）系統(tǒng)上得到電源，將28VDC供到BAT BUS（電瓶匯流條）3PP，通過保險(xiǎn)絲（6KA）和起動(dòng)接觸器供到起動(dòng)馬達(dá)（8KA）。

APU起動(dòng)系統(tǒng)主要包括：起動(dòng)馬達(dá)（8KA）、起動(dòng)離合機(jī)構(gòu)、起動(dòng)接觸器（5KA）、備用起動(dòng)電流接觸器（10KA）、ECB（59KD）。

APU起動(dòng)馬達(dá)的作用是APU起動(dòng)時(shí)帶動(dòng)APU轉(zhuǎn)動(dòng)并加速到APU正常轉(zhuǎn)速的50%（大于20，000英尺為58%），最多可允許連續(xù)無冷卻起動(dòng)3次，3次起動(dòng)后，起動(dòng)馬達(dá)必須冷卻至少60分鐘。

圖1 APU啟動(dòng)馬達(dá)

APU起動(dòng)馬達(dá)是串聯(lián)的直流電動(dòng)馬達(dá)，由V型卡箍將其連接到附件驅(qū)動(dòng)齒輪箱上。起動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)花鍵軸與起動(dòng)離合機(jī)構(gòu)的花鍵軸連接。起動(dòng)馬達(dá)完全密封并具有超速保護(hù)，其供電接線樁是絕緣的，一端接入28V DC，一端接地。起動(dòng)馬達(dá)具有電刷磨損指示器，以顯示起動(dòng)馬達(dá)內(nèi)部的電刷是否可用。通過透明的塑料蓋可以看到起動(dòng)馬達(dá)電刷磨損指示銷，當(dāng)指示銷可見時(shí)，電刷為可用，當(dāng)指示銷不可見時(shí)需要更換起動(dòng)馬達(dá)。

起動(dòng)電門（2KA）是一個(gè)非門閂按鈕ON/OFF開關(guān)。當(dāng)APU起動(dòng)過程中，藍(lán)色ON信號(hào)燈亮；當(dāng)APU起動(dòng)成功，準(zhǔn)備好提供電源或者氣源到飛機(jī)系統(tǒng)時(shí)，綠色AVAIL信號(hào)燈亮。

起動(dòng)接觸器（5KA）和備用起動(dòng)接觸器（10KA）：起動(dòng)電流接觸器和備用起動(dòng)電流接觸器被安裝在駕駛艙后面的120VU上。當(dāng)供電后接觸器吸合，吸合聲音可以在APU起動(dòng)過程中聽到。

3 起動(dòng)馬達(dá)拆換統(tǒng)計(jì)

經(jīng)統(tǒng)計(jì)自2011年至本報(bào)告完成之日所有起動(dòng)馬達(dá)故障以及相關(guān)部件的拆換記錄，并與我司航材數(shù)量進(jìn)行對(duì)比分析。

目前起動(dòng)馬達(dá)共有三種，件號(hào)分別為：2704506-2、2704506-3和2704506-4，統(tǒng)計(jì)拆換次數(shù)分別為6次、2次和1次；其對(duì)應(yīng)航材數(shù)量分別為15個(gè)、5個(gè)和8個(gè)。從圖表可以看出2704506-2/-3相對(duì)拆換率較高，可靠性相對(duì)較低。

4 故障分析

經(jīng)統(tǒng)計(jì)件號(hào)為2704506-2和2704506-3的起動(dòng)馬達(dá)在過去幾年的MTBUR數(shù)據(jù)為4200 HR（APU），該數(shù)據(jù)明顯低于Honeywell給Airbus允諾數(shù)據(jù)10000HR。

Airbus在2009年發(fā)布的TFU 49.42.00.014APU 131-9A ST

ARTER MOTOR PN 2704506-2FAILURE，TFU給出該件號(hào)兩種典型的故障模式：

（1）起動(dòng)馬達(dá)饋線端螺栓損壞（占22%的事件）。

（2）由過熱引起的起動(dòng)馬達(dá)內(nèi)部損壞（占70%的事件）。

a.螺栓損壞的原因是由于不正確的安裝饋電電纜到起動(dòng)馬達(dá)饋線螺栓，導(dǎo)致連接過熱和損壞起動(dòng)馬達(dá)饋線螺栓和電纜。為解決該問題AIRBUS發(fā)布SB A320-49-1056檢查電纜的正確安裝和正確的螺母扭矩值。

b.對(duì)于起動(dòng)馬達(dá)內(nèi)部損壞，有以下幾種潛在的失效模式：起動(dòng)離合機(jī)構(gòu)，超出起動(dòng)周期，電刷失效等；Honeywell證明超過起動(dòng)馬達(dá)工作周期（限于1小時(shí)內(nèi)連續(xù)起動(dòng)三次）會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部過熱和起動(dòng)器過早出現(xiàn)故障。為應(yīng)對(duì)該問題AIRBUS在AMM手冊(cè) APU起動(dòng)程序中加入CAUTION：3 start attemptsmaximum， separated by a one minute cooldown interval between each attemptand followed by a one hour cooldown period after the third unsuccessful startattempt.

除以上兩種故障模式外，Honeywell調(diào)查還發(fā)現(xiàn)了第三種故障模式：由于電刷罩變形引起的電刷不均勻磨損和電刷端不均勻壓力分布。

為解決上述問題Honeywell發(fā)布VSB 2704506-49-2375改裝電刷罩，改裝過的起動(dòng)馬達(dá)被標(biāo)記為2704506-2Series 3，該SB同時(shí)要求在起動(dòng)馬達(dá)上增加CAUTION標(biāo)簽：INSTALL AIRCRAFT CABLE TERMINAL DIRECTLY ON COPPERSTARTER CONTACT，以標(biāo)出正確的電纜安裝。

以上措施發(fā)布后，Honeywell發(fā)現(xiàn)2704506-2電刷問題仍然沒有得到明顯改善，Honeywell于2010年發(fā)布了P/N 2704506-3的起動(dòng)馬達(dá)，該馬達(dá)使用改良材料（A70）作為電刷材料。在引入該件號(hào)一段時(shí)間后，Honeywell發(fā)現(xiàn)P/N 2704506-3非但沒有解決起動(dòng)馬達(dá)電刷問題，而且，統(tǒng)計(jì)還表明該件號(hào)的起動(dòng)馬達(dá)壽命低于2704506-2，作為應(yīng)對(duì)措施，Honeywell 于2011年發(fā)布VSB 2704506-49-2391將2704506-3改裝回2704506-2。

基于以上問題，Honeywell于2012年對(duì)起動(dòng)馬達(dá)及與飛機(jī)交聯(lián)部件發(fā)起RCCA（根本原因糾正行動(dòng)）調(diào)查，該調(diào)查共統(tǒng)計(jì)了500臺(tái)在廠翻修的起動(dòng)馬達(dá)（2704506-2），調(diào)查數(shù)據(jù)顯示造成這些起動(dòng)馬達(dá)故障的主要原因是電刷機(jī)構(gòu)損傷（所有電刷的組件包括電刷本體、支架、彈簧）。

RCCA調(diào)查完成后，Honeywell根據(jù)調(diào)查結(jié)果設(shè)計(jì)了具有改進(jìn)型電刷機(jī)構(gòu)的起動(dòng)馬達(dá)P/N 2704506-4，其對(duì)電刷的改進(jìn)包括電刷材料（H100-3）和電刷外形的重新設(shè)計(jì)，并發(fā)布VSB 131-49-8117對(duì)2704506-2/-3升級(jí)，該起動(dòng)馬達(dá)于2015年第2季度投入生產(chǎn)，Honeywell預(yù)計(jì)其MTBUR為10，000 HR，且該起動(dòng)馬達(dá)可與2704506-2、2704506-3互換。

經(jīng)過對(duì)多年來的故障統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)于件號(hào)為P/N 2704506-4的起動(dòng)馬達(dá)，建議航空公司升級(jí)。該件號(hào)啟動(dòng)馬達(dá)最多使用36個(gè)月（4500 APU HR），鑒于Honeywell并沒有發(fā)布其實(shí)際可靠性數(shù)據(jù)，因此從使用時(shí)間上和實(shí)際可靠性數(shù)據(jù)上都不能證明其可靠性有根本的改變。經(jīng)評(píng)估不統(tǒng)一執(zhí)行該SB，但對(duì)APU或者起動(dòng)馬達(dá)送修時(shí)執(zhí)行該升級(jí)不做限制。

同時(shí)除建議對(duì)起動(dòng)馬達(dá)升級(jí)外，還對(duì)起動(dòng)馬達(dá)維護(hù)做如下建議：

遵守AIRBUS AMM，正確的安裝起動(dòng)馬達(dá)電纜。

在APU起動(dòng)過程中嚴(yán)格遵守AMM CAUTION：最多3次起動(dòng)嘗試，每次嘗試?yán)鋮s1分鐘，在第三次起動(dòng)嘗試后冷卻1個(gè)小時(shí)。

參照MPD任務(wù)494000-B3-2中的建議，每750 FH檢查電刷磨損指示器，在早期發(fā)現(xiàn)電刷磨損。目前A檢已經(jīng)體現(xiàn)該條目。

5 結(jié)束語

目前遇到的起動(dòng)馬達(dá)低可靠性問題，主要因?yàn)轳R達(dá)自身設(shè)計(jì)原因。對(duì)該問題做如下建議：

（1）對(duì)于PN 2704506-2/-3的啟動(dòng)馬達(dá)如果無法忍受目前的故障率，建議加入軟時(shí)限拆換。

（2）對(duì)于P/N 2704506-4起動(dòng)馬達(dá)實(shí)際可靠性，工程將持續(xù)關(guān)注。待后續(xù)有充足證據(jù)證明該升級(jí)能從根本上解決起動(dòng)馬達(dá)低可靠性問題，公司再執(zhí)行該升級(jí)。

（3）建議日常維護(hù)APU時(shí)嚴(yán)格按照AMM要求。

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作者簡介：陸江華（1984，2-），男，碩士，原國航成都維修基地-工程師，主要研究方向：航空機(jī)電設(shè)備維修。

徐貴強(qiáng)（1984，8-），男，碩士，工程師，研究方向：航空機(jī)電設(shè)備維修。