试析天气和环境因素对飞机维修的影响及应对措施
飞机暴露在大气环境中,外部环境因素会对航空器的安全、正常运行造成不良影响。为了改善这些不良影响带来的被动局面,从制造商的维护文件体系到航空公司的可靠性、工程和维修管理体系,对飞机维护全过程都应该考虑环境因素的影响。根据航空公司的运行经验,影响飞机维护的天气和环境因素主要包括外界污染、高温、低温冰雪、雷雨、潮湿和高酸碱度空气、候鸟、大风等。
1 外界污染
1.1 发动机压气机叶片和气流通道上的沉积物
发动机压气机叶片上的污染沉积物会恶化转子叶片工作特性,增加油耗,引发EGT高温和发动机振动增大。
维修建议:
航空公司可以根据机队发动机性能梯次实施发动机水洗工作,以清除发动机压气机叶片和气流通道上的沉积物,部分恢复发动机性能、减少发动机燃油消耗、延长发动机在翼时间。
1.2 APU滑油散热器污染
APU滑油散热器污染可能导致APU滑油温度高,造成APU自动停车。
维修建议:
应采集APU滑油温度,分析评估污染情况,制定清洗计划,利用航后和定检清洗或更换APU散热器。工程部门应根据季节情况调整维修方案,缩短检查更换周期和间隔。
1.3 机身外表的污染
由于受到来自大气、地面、燃料废气等方面的污染,飞机外表面会沉积污染物,这些沉积污染物使飞机表面光洁度降低、摩擦阻力增大、飞行油耗增加。飞机外表污染严重时,飞行阻力增加1%~2%,全年油耗增加在50~90吨。
维修建议:
定期清洗飞机外表面,定期为飞机外表面抛光打蜡,使其恢复光洁度和良好的气动性能,以减小飞行阻力、降低油耗。
1.4 空调系统故障
ฌ 中国北方地区每年4月下旬至5月底的沙尘、雾霾、大风、雷雨等多变恶劣天气与杨絮、柳絮结合,经常造成飞机空调系统制冷效果差、组件出口温度高、散热器堵塞和ACM叶片断裂等故障,空调系统故障几乎是目前导致航班延误的最多因素。以国航为例,2014年5月初,国航机队爆发因飞絮导致的空调系统故障,造成航班大面积延误,运行品质及服务质量急剧下降。从可靠性四位章节的排位分析来看,对国航波音737NG机队运营影响较大的系统为2151空调组件控制系统,从不正常千次率的变化趋势来看,每年的5月是2151章故障高发时期。
维修建议:
1)评估修订维修方案中关于散热器的更换间隔、时机、方法,可以在春夏季飞絮较多时缩短更换间隔。
2)改进热交换器清洁方式,试点将高压气体吹除改为吹、吸结合,航线水洗;热交换器清洁2次若无效果,则更换热交换器。
3)在大风、沙尘和柳絮季节,对全机队空调组件出口温度采集并排序,掌握机队空调的整体状况,根据空调系统出口温度的排序,确定需优先更换的散热器、优先在翼清洁散热器的飞机。
4)在热交换器定期在翼清洁和离位清洁的维护基础上,实施热交换器定期换芯的计划方案。
2 高温
ห 外界大气高温主要是对飞机的火警/高温环路探测系统以及发动机性能产生影响。
2.1 飞机火警/高温环路探测系统
A320飞机的机翼引气渗漏探测系统由于设计原因在夏季时故障率较高,容易触发虚假警告,全球空客A320机队因该故障而导致的航班延误率均较高。因此,在夏季的换季检查时,应对每架飞机的探测环路进行测量,以便提前发现性能已经衰减的探测元件,减少虚假引气渗漏故障。
具体的防范措施包括:
1)当地气温超过30℃时,尽量使用廊桥空调;若当地机场不具备廊桥空调,则尽量关闭右空调,只使用左空调。
2)当地气温超过30℃时,地面人员应及时通知机组放出缝翼;因加油时需收上缝翼的情况,在加油完成后,地面人员应及时提醒机组再次放出缝翼。
3)当地气温超过30℃出现大翼渗漏警告信息时,应关闭空调,断开APU引气,放出缝翼。
4)如果当地机场日照强度大,飞机流控时间长,除了对空调舱外部进行物理降温外,还可根据实际情况对大翼进行物理降温♚。
2.2 发动机
高温环境对发动机的影响主要表现为降低了发动机的EGT裕度。在全推力起飞状态,发动机涡轮前温度增高,使发动机热部件承受更大的热应力,进而将增大热部件的损耗,缩短部件寿命。
应对措施为:
1)减推力起飞可以有效提高EGT裕度,显著降低EGT裕度的衰退值,节约维修费用,降低空中停车率、 ヅ提前换发率、班机延误率、使用性能衰退率,从而降低运营成本,提高经济效益。
2)水洗发动机是另一个恢复发动机EGT裕度的有效方法。通过对发动机进气道、风扇叶片及整个核心机气路进行水冲洗,可以清除发动机压气机叶片和气流通道上的沉积物,改善转子叶片工作特性,部分恢复发动机性能,一般可获得5~15℃的EGT裕度。
3 低温、冰雪
寒冷低温天气给飞机系统附件带来较大影响,主要表现为风挡玻璃、水系统、起落架、燃油、液压等系统故障的高发。
3.1 驾驶舱风挡玻璃
受极寒天气影响,驾驶舱风挡玻璃韧性降低,如果没有经过逐步的温升预热,直接大功率进行风挡加温,极易使风挡玻璃由于受热不均匀或温差突变造成裂纹破损。
维护建议:
1)及时清除风挡玻璃上的积雪和结冰。
2)冬季航前首先使用空调加温方式预热客舱和风挡玻璃,或使用低功率加温对驾驶舱风挡玻璃进行短时的适度预热,增加其强度,为飞行中大功率加温做好准备。
3.2 燃油系统
地处北方地区的A330机队冬季经常出现大翼燃油泵指示低压的情况,原因是由于油箱放水不彻底,造成燃油泵压力传感器管路积水结冰。该型飞机燃油泵压力传感器管路较长且无回路,管路内进入水分后无法排出,气温低时积水冻结,阻塞传感管路,使压力传感器无法感知燃油泵压力,造成传感失效。
维修建议:
1)在南方或气温较高的外站建立放沉淀能力,如在执飞的南半球国家的机场或国内广东、福建、广西等地机场执行定期放燃油沉淀工作,确保油箱内的水彻底放出。
2)飞机制造厂家对燃油泵传感器管路进行改装,以彻底解决此问题。
3.3 氧气系统
气温每变化1℃,氧气压力大约变化 5psi。冬季飞机在航后维护时,由于当时机舱内温度较高,氧气压力处于标准范围内,但随着停场后机舱内温度的降低,次日航前ป有时出现氧气压力低于标准要求而不得不充氧的情况,甚至可能导致航班延误。
维修建议:在航后维护工作中应考虑低温因素,适当提高充氧标准。
3.4 电子、电气系统
飞机电子、电气设备对环境比较敏感,计算机、控制组件等电子设备对环境要求很高,过高和过低的温度、湿度都会对其性能造成影响。冬季气温低,电瓶中的化学物质反应变慢,常表现为放电电流低、充电时间长。
维修建议:
航前适当提前给飞机通电,以保证飞机各系统的工作正常。为保护电瓶,在外界温度很低而需要启动APU时,应尽量先使用地面电源和地面空调暖机后再启动APU。另外,在外界气温很低而飞机停场时间又较长时,应将电瓶拆下。
3.5 水系统
冬季飞机航后停场过夜,在外界温度很低的情况下极易造成水系统管路结冰。从以往的维护经验来看,寒冷气候对38章水/污水系统的影响较大,该系统全年不正常事件中有50%~70%发生在寒冷季节,12月为最多的月份。
防范措施:
飞机落地后应立即对水系统进行增压放水,以彻底排除水箱和管路中的存水,同时排空所有厨房烧水器和卫生间管路内的余水;根据飞机结构特点,加改装保温层预防供水管结冰;航前第一时间通过机载或地面空调为飞机系统加温,防止水系统管路、活门结冰堵塞。
3.6 发动机/APU
1)受冬季低温天气影响,发动机风扇、进气道和发动机启动活门常常结冰,APU进排气门发生冻结现象,可能引发管路渗漏故障。
防范措施:
发动机启动前,对发动机进气道和风扇进行详细的目视检查。必要时对进气道采用加温机加热的方法,改善发动机启动工作性能。为避免发生发动机启动活门不能正常打开的情况,航前发动机启动之前,采用人工扳动启动活门超控手柄的方法检查活门的工作状态。特别检查发动机、APU的各液压、燃油、滑油管路接头及余油排放口,确保所有部附件安装状态良好无渗漏。
2)当代航空发动机的滑油系统均为干油槽设计,发动机停止运转后,滑油将回油到油箱,各转动磨擦面上失去油膜保护。低温状态下滑油黏度大大增加,附着力和流动性变差,此时如果高速运转则加剧轴承等转动部件的磨损,降低机件乃至发动机的整体工作寿命。
防范措施:
对处于寒冷地区的飞机来说,航前应视情对发动机进行地面慢车暖车,使发动机进行低转速提前预热,既可以减少起飞前机组的高慢车预热等待时间,提高航班运行效率,又可以确保发动机的润滑质量,防止发动机机件磨损,同时还可以使涡轮叶片充分膨胀,从而确保起飞状态下涡轮的间隙较小,涡轮工作效率提高,改善发动机运行状态,提高发动机的可靠性,提升工作性能。
3 ) 寒冷天气应按照A M M 手册1 2 - 3 1 或1 2 - 3 3 的 C O L D WE AT H E RMAINTENANCE要求,对各系统实施维护,并将这项工作列为航空公司飞机换季工作的重点加以关注。