大翼防冰和进气道防冰的使用条件差异

来源于网络公众号“ 楚虽三”

2024年6月,有飞机因引气跳开,航路有结冰条件导致了备降事件。因此就备降必要性展开了讨论。

一、大翼防冰和进气道防冰的气源差异

1、发动机整流罩防冰使用引气活门上游的气源,所以关闭引气,亦或引气活门跳开,都不影响发动机整流罩防冰的工作。

2、机翼防冰使用引气活门下游的气源,故而单引气或APU供气状态下,由于引气量不足无法使用机翼防冰系统。这也是为什么《引气跳开检查单》只限制机翼防冰系统,而不限制发动机整流罩防冰的使用。机翼防冰只对机翼前缘内侧的三块缝翼进行加热,最外侧的前缘缝翼以及前缘襟翼是没有加热能力。实拍的视屏显示,最外侧缝翼的积冰是除不掉的。

二、发动机防冰的使用

OAT(在地面)或 TAT(在空中)为 10 摄氏度或更低并且存在下列任何情况时,存在结冰条件:

• 可见湿气[云、能见度 1 英里(1600m)或以下的雾、雨、雪、雨夹雪、冰晶等]存在,或

• 在停机坪、滑行道、或跑道上积留有冰、雪、雪浆或积水。

警告:当 OAT(在地面)或者 TAT(在空中)高于 10 摄氏度,不要使用发动机或机翼防冰。

——《B737机组操作手册》(FCOM 辅助程序 恶劣天气)

发动机防冰操作 — 在地面当存在结冰状况或者预期存在结冰状况时,在两台发动机起动后必须立即选择发动机防冰在 ON 位,并在整个地面操作过程中保持接通。警告:启用发动机防冰之前不能仅靠机身上的目视结冰现象。使用温度和可见湿气作为标准,因为过晚使用发动机防冰可能会造成发动机吸入过量的冰,并导致发动机损害或失效。

警告:当 OAT 高于 10 摄氏度,不要使用发动机防冰。——《B737机组操作手册》(FCOM 辅助程序 恶劣天气)

发动机防冰操作 — 在空中在所有的飞行操作过程中出现或预计出现结冰情况时,都必须接通发动机防冰;但是当温度低于-40 摄氏度 SAT 爬升和巡航期间不要使用发动机防冰。在所有结冰条件下下降之前及下降过程中,包括温度低于-40 摄氏度 SAT 时,都必须接通发动机防冰。在有可能结冰的区域飞行时,进入结冰区之前接通发动机防冰。

警告:启用发动机防冰之前不能仅靠机身上的目视结冰现象。使用温度和可见湿气作为标准,因为过晚使用发动机防冰可能会造成发动机吸入过量的冰,并导致发动机损害或失效。

警告:当 TAT 高于 10 摄氏度,不要使用发动机防冰。

——《B737机组操作手册》(FCOM 辅助程序 恶劣天气)

总结一下:在地面:如果OAT低于10℃,且存在能见度 1 英里(1600m)或以下的雾、雨、雪、雨夹雪、冰晶等或停机坪、滑行道、或跑道上积留有冰、雪、雪浆或积水,则应在发动机起动完成后立即接通发动机整流罩防冰,并保持到起飞后。

在空中(爬升、巡航阶段):如果TAT低于10℃,且SAT高于-40℃,在可见水汽中飞行则应接通发动机整流罩防冰。

在空中(下降阶段):如果TAT低于10℃,且存在可见水汽,不论SAT是否低于-40℃均应接通发动机整流罩防冰。

三、机翼防冰的使用方法

AT(在地面)或 TAT(在空中)为 10 摄氏度或更低并且存在下列任何情况时,存在结冰条件:

• 可见湿气[云、能见度 1 英里(1600m)或以下的雾、雨、雪、雨夹雪、冰晶等]存在,或

• 在停机坪、滑行道、或跑道上积留有冰、雪、雪浆或积水。

警戒:当 OAT(在地面)或者 TAT(在空中)高于 10 摄氏度,不要使用发动机或机翼防冰。

——《B737机组操作手册》(FCOM 辅助程序 恶劣天气)

机翼防冰操作 — 在地面

当存在结冰状况或者预期存在结冰状况时,在发动机起动与起飞之间的整个地面操作过程中,使用机翼防冰,除非根据批准的地面除冰程序,通过施加 II 类或 IV 类防冻液进行保护。

警告:不要使用机翼防冰作为备用的地面除冰/防冰措施。起飞时仍需要仔细检查,以确保机翼、前缘装置、安定面、操纵面或其它关键部件无霜、雪或冰。

——《B737机组操作手册》(FCOM 辅助程序 恶劣天气)

机翼防冰操作 — 空中

当驾驶舱风挡框架、风挡中央柱或风挡雨刷臂上有积冰时,都表明存在结构结冰情况,此时需要接通机翼防冰。

在空中,机翼防冰系统可作为除冰设施或防冰设施。

使用该系统的主要方法用作除冰器,即接通机翼防冰之前先允许积冰。采用本程序可提供最光洁的机翼表面,并使重新结冰的可能性最小,而且推力和燃油的损耗最低。除非有必要在穿越结冰情况下长时间飞行(等待),一般不需要定期除冰。

第二种方法是在积冰之前使用机翼防冰。只在中度或严重的结冰情况下长时间飞行时,如等待,才使用机翼防冰系统作为防冰器。

警戒:当 TAT 高于 10 摄氏度时,不要使用机翼防冰。

警戒:大约 FL350 以上使用机翼防冰可能会造成引气跳开,并且座舱压力可能损失。

总结一下:

在地面:除非机翼表面已经完成了除冰程序且喷涂了II 或 IV 型防冰液,否则接通发动机防冰的同时接通机翼防冰系统。在起飞推力调定后机翼防冰活门关闭,“L/R VAVLE OPEN”灯由暗变明。飞机离地后机翼防冰电门自动跳至OFF位。

在空中:机翼防冰系统仅能对前缘缝翼加热。如果长时间接通机翼防冰系统,在前缘融化的水会流向机翼后部再次冻结,并累积形成“驼峰”破坏翼型。所以除非必须长时间在严重积冰环境飞行,否则禁止长时间接通机翼防冰。

也正是出于对“驼峰积冰”的考虑,发动机防冰和机翼防冰对失速速度的影响时效也是不同的。

那么如何在空中使用“机翼冰”呢?

首先在结冰条件下,如果驾驶舱风挡框架、风挡中央柱或风挡雨刷臂上有明显积冰,则说明机翼应当也开始积冰了。

过往的经验证明,如果B737飞机前风挡出现如下图般的积冰,则机翼也一定存在积冰。

此时先不要接通机翼防冰系统,让水汽均匀的在机翼前缘累积冻结。

当机翼积冰累积到相当厚度,或脱离结冰区后接通机翼防冰电门。前缘积冰会由底层开始融化,然后突然瓦解,并被气流“掀起”带动整片积冰飞脱。

当冰块基本飞脱干净后,立即关闭机翼防冰系统。

小结:

进气道防冰在所有的飞行操作过程中出现或预计出现结冰情况时,都必须接通发动机防冰;但是当温度低于-40 摄氏度 SAT 爬升和巡航期间不要使用发动机防冰。在所有结冰条件下下降之前及下降过程中,包括温度低于-40 摄氏度 SAT 时,都必须接通发动机防冰。在有可能结冰的区域飞行时,进入结冰区之前接通发动机防冰。
大翼防冰当驾驶舱风挡框架、风挡中央柱或风挡雨刷臂上有积冰时,都表明存在结构结冰情况,此时需要接通机翼防冰。积冰之前使用机翼防冰。只在中度或严重的结冰情况下长时间飞行时,如等待,才使用机翼防冰系统作为防冰器。

附FCOM:

1,发动机防冰的使用–地面

2,发动机防冰的使用–空中

3,机翼防冰的使用–地面

4,机翼防冰的使用–空中

风挡雨刷松动刮伤蒙皮的相关信息

SR HNA-HNA-24-0900-04B

近期机队中出现了雨刷松动错位,打伤机身蒙皮的事件,特对当前雨刷信息做一梳理。

1.机队风挡雨刮片OEM件号2315M20-3和XW20891-150-75,需要注意的是从2024年4月15日起,厂家从IPC中去掉了XW20891-150-75,原因是这个件号并未在NG和MAX上取证,仅适用于CL飞机。

对应的XW20891-150-75的FAA PMA件号2224-6,2315M20-3的FAA PMA件号是2315M20-3WE。由于两个PMA是是用相同图纸来制造的,因此通常标记了两个件号,也有仅标记一个件号的情况。由于2224-6是参考XW20891-150-75申请的,经与波音SR申请,厂家提供了该件号安装的NTO。

统计2010年以来两种件号的发料记录,OEM件号发料仅17次,其余均为FAA PMA件。

2.雨刷差异

1)OEM螺母件号MS21044N08,PMA螺母件号MS21083C08,两种螺母均为不锈钢材质,OEM螺帽进行了表面镀镉。两种螺母前部均为不锈钢螺纹,后部为尼龙材料,当螺帽拧紧时,通过尼龙材料和螺纹发生挤压变形产生自锁力。

2)从螺帽尺寸来看,FAA PMA螺帽的尺寸相对偏小,OEM螺帽有3-4个不锈钢螺牙,PMA螺帽有2个螺牙。

3)针对OEM的螺帽MS21044N08,有替换的钢自锁螺帽(PN: BACN10JC08CD),有4牙螺纹,通过机械变形的夹紧力实现自锁功能。针对螺母的使用,波音建议优先选用MS21044N08件号的自锁螺帽。

3.针对风挡雨刷片安装,厂家已更新AMM手册,同时我司已下发MT,并在EO工卡中增加了图示和说明,主要目的是为了确保雨刷片和雨刷臂的齿盘能啮合到位,避免安装不到位导致后续雨刷臂出现松动的情况。

4.对历史刮伤案例做了回顾,发现一般发生在执行雨刮定期更换工作后的1-2周时间。

*2023年04月18日B-54*6飞机执行HU7762航班,宁波过站机组反映右一号风挡雨刮松动,维修人员检查发现雨刮因位偏离打到蒙皮,造成蒙皮损伤的不安全事件报告。(执行定期EO更换雨刮时间2023.3.26)

*2023年04月26日B-78*6执行HU7545(海口-太原)航班,太原过站检查发现左风挡下面的蒙皮有几处划伤的不安全事件报告。(执行定期EO更换雨刮时间2023.4.24)

*2023年05月06日B-60*2飞机执行HU7398(杭州-深圳)航班,深圳过站检查机长侧雨刮片移位,且无法作动,雨刮下部蒙皮漆层有损伤。(执行定期EO更换雨刮时间2023.4.23)

*2024年4月18日,B-71*7飞机成都-天府-TFU 过站,机组反馈右侧1号风挡雨刮有故障,过站重新磅力矩后正常。检查发现蒙皮有损伤,(执行定期EO更换雨刮时间2024.4.14)

5.针对近期执行EO工卡更换的雨刷螺母力矩进行了核查,从数据来看,部分螺帽的力矩偏低,手册标准为14-18磅寸。其实简单逻辑推导就能知道是什么问题。如果是产品设计问题或者PMA/OEM制造质量问题,那么一定是随着使用时间变长,这个松会越来越严重,那么随着装机时间的增加,刮伤案例会越来越多。但机队中并没有发生过装机时间长的刮伤案例出现,那么和选用OEM还是PMA就没有关系。锁紧力从来就不是失效原因,而是失效结果。一旦初始安装啮合的时候,齿尖没有和齿槽完整咬合,只要转动后,随着咬合的完成,力矩自然就会减少。可以通过在安装测试后,重新磅紧一下自锁螺母的方式,来防范安装中存在的没有对好齿盘的施工偏差。

6.其他航司情况

咨询国内其他未使用PMA件号雨刷,只使用OEM件号的航司,同样存在雨刷松动的情况,同时也下发了雨刷安装的相关提示。

7.点评

结合PMA件号风挡雨刷在机队的使用情况来看,运行中出现了少量松动的问题,结合厂家手册,机队核查数据,当前措施和其他航司的情况来看,需重点关注风挡雨刷的安装要求,确保安装到位。

关于737NG地面大翼防冰灯交替明亮/暗亮的提示

自有案例:

2023年12月24日,某737NG飞机航前推出后,机组报告使用大翼防冰后出现“机翼防冰活门灯交替明亮/暗亮”,经沟通后正常出港,航班延误45分钟,现对案例进行如下提示:


【1】过程回顾:
机组打开电门后,L VALVE OPEN 和R VALVE OPEN 灯先短时明亮(打开活门过程),再暗亮(活门正常打开),随后稳定明亮(触发大翼防冰地面过热保护-活门关闭),后续再暗亮(超温解除后活门又正常打开)。


【2】机翼防冰活门灯显示类型:
(1)暗亮:当P5板防冰电门打开时,当防冰活门实际位置与机上P5板电门位置一致时“暗亮”;
(2)明亮:当防冰活门实际位置与机上P5板电门位置不一致时则“明亮”。


【3】机翼防冰活门灯交替明/暗亮逻辑:
(1)当飞机在地面:机组打开大翼防冰后,活门打开,指示灯“暗亮”,而当机翼防冰过热电门探测到防冰超温(大于125℃)或油门超60°时,防冰活门会自动调至关位,导致与面板电门位置不一致,从而指示灯“明亮”,而当油门小于60°且防冰恢复至未超温状态时,活门自动打开,指示灯“暗亮”。
由于受地面阶段特殊的推力和管道温度的影响,打开大翼防冰后,随着大翼防冰区域温度的“高”“低”变化,一般会出现“明亮”“暗亮”交替的情况。而当油门超60°时,活门将自动保持关位,指示灯保持“明亮”。
(2)当飞机在空中:P5板电门接通时,推力和过热逻辑旁通,活门实际位置与P5板电门指令一致,指示灯暗亮。


【4】机组提示:
飞机在地面且油门小于60°时,机翼防冰打开后,机翼防冰VALVE OPEN灯在明亮/暗亮之间交替转换为正常现象。
☞以上建议,仅供参考,具体请以机组SOP“机翼防冰的使用-在地面”等飞行相关手册为准。

背景知识

关于风挡加温控制的基本原理

一,基本概念

对于1号和2号风挡:
当风挡电门在ON位时,WHCU内K1继电器得到上游的电,如果下游的温度探测逻辑也通过,K1继电器也获得地,从而闭合,为一号风挡和2号风挡内的加热膜提供供电。
ON灯通过 WHCU内的power demand detector的互感线路判断风挡的加热膜是否有电压。如果有电压,power demand detector为ON灯提供地,使之点亮。
OVERHEAT灯在风挡电门ON位,且WHCU内K2继电器接通时点亮。K2受WHCU内部逻辑电路控制,接收P5防冰面板上的TEST电门和风挡内传感器的信号,过热或测试时接通
P5板的TEST 电门,当打到POWER位时为所有开关在ON位的风挡提供供电,绿灯亮。打到OVERHEAT位时,为所有开关在ON位的风挡模拟过热条件,所有OVERHEAT灯亮。重置风挡电门来恢复。
对于于3、4、5号风挡:
加热系统为可选构型,有些机型没有此加热系统;有些仅有4号和5号(串联),有的是有3号,4号和5号。如下图,加热器,过热电门与P5板的风挡电门组成温控系统,4,5号串在一起与3号并联。故侧翼风挡电门会同时控制该侧的2号,3号,4号和5号风挡的加热系统(如果有的话)

二,工作原理

可以看出,总的来说115V单相交流电供给WHCU,WHCU经过变压以后,提供给风挡所需的加热功率。

实际上是一个变压器的工作模式,如下红线标注的线圈相当于是变压器的初级线圈,当交流电流通过初级线圈时,在初级线圈周围产生交变磁场,由于磁场的变化,次级线圈(蓝色)产生感应电动势,这个感应电动势的大小取决于初级和次级线圈的匝数等因素。跳线的目的就是改变互感用的线圈匝数,影响电压大小。

从CMM可以看到对应不同的跳线,就会产生不同的输出电压,VRMS指的是正弦交流信号的有效电压值,那么供电到风挡膜加温上,产生的功率就是U^2/R,同样的I=P/U也适用。

所以手册会要求基于风挡膜的阻值来进行跳线处理。目的是获得均衡的加温功率,从配对的数值看,风挡加温膜的功率就是在1245W左右。

从机队使用了一段时间后的风挡来看,普遍存在加温膜电阻变低的情况,这个比例在10000FH以上的,占比在65%左右。加温膜阻值变低,从计算来说,会提高风挡加温的加热功率,同时膜电流也会增加。建议能定期调整加温跳线,从而降低风挡的加热效能。

风挡雨刷马达的失效统计

2023年7月,对风挡雨刷马达的失效做了一个简要统计。

一,运行情况统计

1,统计风挡雨刷马达的失效数据,共计发生29起雨刷马达不工作的故障,其中,发生在航前的共计24起,占比为82.75%,过站共计3起,占比为10.34%,航后共计2起,占比为6.9%;

2,导致延误7起,占比24.13%,且此7起延误均是航前延误,无过站延误。

3,故障发生时下雨天气的天数为13,故下雨天占比为:13/29=44.83%;非雨天天数为16,故占比为:55.17%。

二,部件失效原因统计

统计1年内共计20个风挡雨刷马达的修理报告(包括机长侧件号:2313M-347-4和副驾侧件号2313M-348-4的雨刷马达),失效原因依次为:

  • 电路板芯片-PN02316-0191-0002,共计12起,占比60%;
  • 电路板线束松动,共计5起,占比25%;
  • 马达固定螺钉松动,1起,占比5%;
  • 转动轴衬套磨损,1起,占比5%;
  • 卡环和滤波器损坏,1起,占比5%。

三,工程政策

  1. SB/VSB/MP/工卡:当前无针对风挡雨刷马达的SB和MP项目,仅有航后工卡:目视检查确认雨刷在位无明显损伤,此工卡无法捕获雨刷马达失效的故障。
  2. 雨刷马达航材配备情况:

目前雨刷马达的航材储备情况如下:

  • 件号2313M-347-4:目前总计13个备件,其中8个在修,1个待修,1个租出,3个可用,可用库存分布在海口、北京和西安;
  • 件号2313M-348-4:目前总计13个备件,其中8个在修,5个可用,可用库存分布在海口(2EA)、北京/西安/三亚 各1个。

机组航前的正常程序/NP对雨刷没有测试要求,仅是飞机通电前要求确认雨刷选择电门在停放位(雨刷收好)

四,元器件分析

从修理报告查询看,电路板芯片-PN:02316-0191-0002失效是占了主要的失效原因,该芯片为BDCM driver(Brush DC motor driver)

有刷直流电机是一种直流电机,有刷电机的定子上安装有固定的主磁极和电刷,转子上安装有电枢绕组和换向器。

在有刷直流电机的固定部分有磁铁,这里称作主磁极;固定部分还有电刷。转动部分有环形铁芯和绕在环形铁芯上的绕组。两极有刷直流电机的固定部分(定子)上装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S,在旋转部分(转子)上装设电枢铁芯。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁芯上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈,线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上,此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘,由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上,换向片与转轴之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2,当电枢旋转时,电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。

有刷直流电机的使用和控制都非常简便,因此它的设计周期较短。PIC单片机,特别是具有CCP或ECCP模块的单片机是驱动BDC电机的理想之选。

五,附件修理情况

1. 拆下的马达为附件定价修理;
2. 大多数硬故障的马达失效都是控制电路板损坏;
3. 电路板损坏的原因大多都是其上面的一个芯片02316-0191-0002失效,芯片本身是密封的,且返回修理的件密封都没问题,与外界环境关系就不大了,应为芯片内部损坏;
4. 还有相当一部分马达返厂时测试正常,原因是马达内部有个电子保护开关,当过热后会保护断开,也能自动复位,这也就是有时在飞机上复位跳开关能恢复正常的原因;
5. 对于返厂测试正常的马达,附件通常都判断或推定为保护开关作动后又恢复,如果其他未见异常会NFF返回一次,如果该序号的马达再次拆下返厂,还是检测正常的话,则会主动更换电路板上的02316-0191-0002芯片再返回。

附图:

1,分解前后

2,电机(含过热电门在内)

3,电路板

4,壳体

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