73N襟翼位置传感器失效引起的马赫配平、自动驾驶故障分析

李哲

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      近期737NG机队某架飞机航后机组反映马赫配平失效灯（MACH TRIM FAIL）再现点亮，航后因航材、时间原因办理单套马赫配平系统保留。次日第一航段机组反映自动驾驶B通道无法衔接，且起飞收襟翼加速过程中，衔接VNAV方式下目标速度从230节跳变为250节，CDU便签栏出现BUFFET ALERT信息。



CDU便签栏BUFFET ALERT

      首先需要说明的是，数字式飞行控制系统（DFCS）包含：自动驾驶、飞行指引、高度警戒、速度配平和马赫配平。马赫配平和自动驾驶是两个独立的功能，因此并不是因为办理单套马赫配平系统保留，拔了两个跳开关而导致次日自动驾驶B通道无法衔接。



单套马赫配平系统失效MEL

      当日航后执行DFCS自检，当前状态有21-ANLG SEN：FLAP POS INV ，SUSPECT LRU：FLAP POSN-2，MSG：22-11212信息，TEST DATA显示FLAP POS MONITOR。本机对串FCC，故障信息并没有转移。



DFCS自检当前状态信息

      执行DFCS自检的襟翼校装测试，发现襟翼同步B通道的数值始终是0，而A通道的数值则随着襟翼收放变化。



DFCS襟翼校装测试

      根据DFCS自检当前状态信息及襟翼校装测试结果，基本可以确定是2号襟翼位置传感器故障导致的马赫配平失效再现点亮。但不排除IFSAU计算机导致2号襟翼位置传感器断电的可能。（题外话：IFASU关联的系统很多，前不久波音还提示IFSAU计算机安装不到位可能导致的AP和FD故障现象，其中就包括马赫配平失效）



从IFSAU获得激励电源

      最终的排故也证实是2号襟翼位置传感器的FCC同步器失效导致马赫配平失效再现点亮和自动驾驶B通道无法衔接，也是CDU便签栏出现BUFFET ALERT信息的原因。

      襟翼位置传感器内部有3个同步器，分别给FSEU、FCC和SMYD发送位置数据。每个同步器使用不同的28VAC 400HZ激励，其中FCC同步器激励来自IFSAU计算机，另外2个同步器激励来自跳开关。本案例是2号襟翼位置传感器的FCC同步器激励线圈开路导致，即本体PIN9-PIN10之间电阻无穷大。



襟翼位置传感器3个同步器

      2号襟翼位置传感器的FCC同步器失效导致马赫配平失效再现点亮，不巧的是，译码发现当日航后机组全程使用自动驾驶A通道，因而没发现其实自动驾驶B是无法衔接的，直到次日第一航段机组反映。

      下面就分析一下2号襟翼位置传感器失效是如何导致马赫配平失效再现点亮、自动驾驶B通道无法衔接及CDU便签栏出现BUFFET ALERT信息。

01

马赫配平失效再现点亮

      飞机在0.615-0.860马赫之间高速时，马赫配平系统移动升降舵来防止低头运动发生。此外，马赫配平系统在起飞时还控制升降舵运动增加抬头飞行。

      FCNSE功能（FCC控制中位偏移使能）：当飞机在FCNSE区域，马赫配平系统也控制升降舵运行，完成自动中位偏移功能。而FCNSE区域指的是襟翼未收上，任何一个发动机N1＞18%。此时的升降舵运动依赖于后缘襟翼位置和水平安定面位置。该功能允许飞机在起飞时抬头姿态更大一些。

      由此可以看出马赫配平有狭义和广义之分。狭义马赫配平就单指马赫数在0.615-0.860之间的马赫配平指令，广义马赫配平除了马赫数在0.615-0.860之间的马赫配平指令，还包括FCNSE的指令。



马赫配平指令

      飞行控制面板的马赫配平失效灯应用于广义的马赫配平，也就是不管高速时的狭义马赫配平失效，还是FCNSE失效，都会导致马赫配平失效灯点亮。



马赫配平失效情况

      由此可知，本案例的2号襟翼位置传感器失效，其实导致的是FCNSE功能失效，从而导致马赫配平失效灯再现点亮。这点可以从DFCS自检历史故障里得到证实。



DFCS记录马赫配平故障

      另外，还有一个有趣的现象，马赫配平失效灯再现点亮了，执行DFCS自检的33 MACH TRIM库测试时，包括舵面测试，竟是全部通过的。也许DFCS的33 MACH TRIM库测试只是狭义上的马赫配平库测试，并没有测试FCNSE功能，所以没有测试出襟翼位置传感器的信息。



DFCS 33 MACH TRIM库测试

      而另一个34 FLAPS库测试则完美地测试出2号襟翼位置传感器的信息。



DFCS 34 FLAPS库测试

02

自动驾驶B通道无法衔接

      前言部分得知，襟翼位置传感器内部有3个同步器，分别给FSEU、FCC和SMYD发送位置数据。

      FCC不仅仅直接从襟翼位置传感器获得襟翼位置数据，还间接从SMYD获得襟翼位置数据，用于比较。



SMYD发送襟翼位置数据给FCC

      当FCC接收的两个襟翼位置数据不一致时，将无法衔接自动驾驶或断开自动驾驶。



FCC接收不一致襟翼位置将断开AP

      本案例中，2号襟翼位置传感器的FCC同步器激励线圈开路导致FCC接收到错误的襟翼位置数据（校装测试可知，FCC接收到的一直都是收上信号），而另外的SMYD同步器和FSEU同步器均给出正确的襟翼位置数据（可以从SMYD和FSEU读取襟翼位置数据），SMYD再把正确的襟翼位置数据发送给FCC。这就造成了FCC接收的两个襟翼位置数据不一致，因而无法衔接自动驾驶B通道。

03

CDU便签栏BUFFET ALERT

      CDU便签栏的BUFFET ALERT信息（抖动警告），很多机务和飞行员都没有遇到过。这就导致很多大BOSS以为是不是发生抖杆了，是不是发生失速了。其实不然，机组也反馈了空速高于抖杆速度，也没触发抖杆警告。

      BUFFET ALERT并不等同于抖杆警告，抖杆警告只针对失速警告。从FCOM可以看出，BUFFET ALERT只是FMC的咨询信息，且仅当襟翼收回时才会出现。原因是当前条件导致机动裕度小于特定值，修正措施为操纵飞机重新回到飞行包线之内。



BUFFET ALERT咨询信息

      正常情况下BUFFET ALERT出现的逻辑有三种，分别是当前空速高于最大机动速度、当前空速小于最小机动速度、飞机在空中且地速大于60节且襟翼收上时当前高度大于抖动限制的最大高度。由此也可以看出，抖杆警告前出现BUFFET ALERT只是其中一种情况。



BUFFET ALERT逻辑一



BUFFET ALERT逻辑二



BUFFET ALERT逻辑三

      由于BUFFET ALERT现有资料较少，下面分析仅个人观点。

      通过第一种逻辑可知，起飞阶段最大机动速度，也就是下一个襟翼位置速度。当接通VNAV后，目标速度为FMC速度。VNAV会指令加速到相应的襟翼位置速度。



爬升剖面速度目标

      然而，实际情况是2号襟翼位置传感器始终给出收上位置数据，这也使得目标速度变为250节（机组也反映襟翼从5°收上过程中，目标空速应为230节，但实际直接到了250节）。同理，始终给收上位置数据，也使得PFD的最大机动速度（上琥珀区）消失。

      所以，就有可能在起飞收襟翼过程中，错误的襟翼位置数据导致上琥珀区消失，VNAV指令加速至虚假的目标速度过程中，实际空速超过最大机动速度，从而导致第一种情况的发生，CDU便签栏出现BUFFET ALERT。