飞机APU航线维护策略分析

飞机 APU航线维护策略分析

章嘉骏

91395部队，北京市 102400

摘要：以统计分析飞机APU（辅助动力装置）的故障为基础，并结合维修经验，分析了导致APU故障的内、外部因素，以减少故障产生根源、提高派遣可靠性、降低综合维修成本为目的，提出了APU的航线使用策略、日常维护与例行检查策略、视情检查策略。从而系统地建立了对机队管理的航线维护综合策略体系，对航线维护具有指导意义的。

关键词：故障分析；维护策略；APU

飞机APU（辅助动力装置）的在翼服役寿命既是反映APU的设计制造可靠性和厂家修理质量的重要指标，又是衡量航空公司机队管理和航线维护水平的重要参数。APU故障的出现，一方面源于设计制造的缺陷或修理的缺陷；另一方面来自机务人员使用维护的不当。因此，以分析APU故障产生的原因，来制定预防措施，作为航线维护程序的补充和技术管理的参考策略，将显著提高APU的航线使用维护水平，提高在翼使用时间和可靠性，综合降低成本。

一、APU故障分析

APU故障包含两个方面：一是在维护中报告的故障，是故障表现；二是修理厂家最终确认的故障，是本质原因。由Honeywell统计的常见APU故障^[1，2]表明，21%的APU故障是由APU本体导致的,而31%的APU故障是由主要的8个附件故障导致的^[3]。因此，APU故障是由内部缺陷和外部诱因相互作用的原因而造成。

内部缺陷包括设计加工缺陷和装配缺陷。可分为：热部件应力疲劳和热疲劳，产生烧蚀或裂纹，表现为效率下降、不启动、引起压力低、超温等故障；封严的磨损，表现为滑油、燃油渗漏或客舱异味；传动件的损伤，表现为金属屑；气动壳体的损伤，表现为效率下降、高温或启动慢；LRU（航线可更换件）的失效。

外部诱因包括FOD（可能损伤航空器的某种外来物质）、污染和部件工作异常。FOD会导致内部结构损伤，加剧热疲劳和应力疲劳的扩展，并能造成二次损伤。污染会导致气动表面变形或磨损，效率下降，并加剧内部缺陷造成的损伤。渗漏会导致系统效率下降，部件如燃油、滑油、空气、电源等控制调节附件异常。

航线维护不可能消除内部缺陷，所以应该把重点放在尽早发现内部缺陷，延缓其扩展速度和及时消除或减少外部诱因上。

二、APU航线使用策略

（一）使用策略

尽量减少APU的运行时间，降低加载强度，延长APU的使用寿命。重点监控APU的性能数据，保持滑油及气路清洁，减少渗漏。

（二）操作策略

起动时必须确保进排气通畅，无异物或阻碍。加载前至少慢车（暖车）5-10min，使其热部件充分均匀加热；加载时应尽量平稳加载，尽量不要在各种状态之间频繁进行转换，应该逐步加减载，以减少冲击载荷，减少剧烈的应力突变和热应力突变。在关车前至少慢车（冷却）5min，使热部件充分冷却，避免应急关车。

三、日常维护与例行检查策略

（一）通道清洁

进气道、冷却风扇通道、散热器通道等部位的油污会导致气动外形的改变，使APU效率降低、温度上升、寿命下降，还会导致客舱异味。航线上反映APU滑油耗量大，检查后发现冷却风扇的叶片表面全部被污泥填平，导致其冷却效率降低，滑油长期处于高温状态，轴承和封严磨损积碳最终导致滑油系统内漏。

（二）滑油、油滤、油散热器维护

滑油油滤或散热器脏，会导致滑油温度高、润滑不良，加剧轴承和齿轮的磨损，增大转子振动并降低传动件的寿命。应定期检查滑油、油虑、磁堵，并及时更换滑油、油滤并清洗系统。

（三）渗漏检查

滑油渗漏会导致滑油耗量增大，增加勤务工作量，并可能导致润滑、冷却、清洗效果不良，使转动系统受损。漏气导致效率降低，EGT（发动机排气温度）余度下降，热应力增大，加剧热部件的损伤，降低转子和热部件的寿命。

（四）FOD检查

每次APU运行结束时，都应及时对其进行FOD检查，以便发现并排除潜在的损伤或隐患，防止造成更大的损失。

（五）状态监控

起动状态监控：APU的起动过程可从反映出APU的性能和工作是否正常。在起动APU时，要重点监控起动的时间，起动的最高温度，起动机是否正常脱开，起动时声音是否异常。起动的时间一般不超过1min，正常在30-40s左右，起动时间长则反映出起动机或燃油调节器不好。起动的温度过高是性能衰退的直接表现。起动机长时间不能脱开，表明起动离合器异常，会烧坏起动机或损伤齿轮箱。异常的起动声音，反映出转子或传动系统不正常，必须立即停车，进行转动检查和磁堵检查。

加载监控：在飞机上对APU进行加载时，必须严密监控转速和EGT以及声音。如果声音异常，EGT持续上升，或转速异常，必须立即减负载或停车，排除原因后方可继续加载试车。

关车监控：关车时应检查APU的运转声音和关车时间。异常声音可以反映出转子或附件传动系统异常。

（六）磁堵检查

磁堵检查是发现内部磨损的有效途径。一旦发现金属屑，说明内部磨损已经发生，碳封严的损伤已经开始出现。发现少量金属屑后应立即清洗滑油系统，并持续监控。如果运行APU后，金属屑不消失，则说明损伤持续存在。发现大量金属屑后应该立即分解APU，并更换轴承和封严，分解检查全部滑油系统零件，彻底清洗完成后再进行组装。否则残留的金属屑会造成持续损伤。

四、视情检查策略

一旦APU使用过程出现较大的异常，应有针对性地进行检查和维护APU。

（一）自动停车后检查

APU自动停车后，必须根据故障相关现象来进行检查。但必须注意的是，ECU指示的停车原因只是最有可能导致故障现象的电路相关的LUR问题。ECU不能探测机械故障。

（二）发现金属屑后的检查

参见磁堵检查。

（三）发现FOD后的检查

如果检查发现进气滤网损伤，则FOD可能来自外部环境。如果滤网正常，则说明FOD是由于APU本身结构损伤产生的碎片而导致的二次损伤，必须找到初始损伤部位，并对气流流经的各个部位尽可能进行孔探检查。

（四）发现性能衰退后的检查

APU性能衰退一般表现为引气压力低，排气温度高。一般应对转子叶片和热部件进行孔探。转子叶片或进气通道损伤导致气流间隙增大、效率下降是性能衰退的主要原因。

五、结语

航空运营的工程部门不应仅局限于生产厂家提供的维护程序，而应该结合自身机队、气候、运营特点，不断完善其维修管理程序和技术程序，以安全运营并降低综合维修成本为维修管理的最终目标。可以利用航线使用策略来完善其运营管理；以日常维护与例行检查策略来优化例行维修工作；以视情检查策略来指导非例行维护工作；并将上述检查项目视情加入航前、航后、周检、技术状态普查或者非例行工作单中，必将提高其维护水平并有效降低维修成本。

参考文献：

1. Honeywell Inc.Airbus A310/A300-600 331-250 commercial APU in-service summary[Z]. Phoenix，Arizona，USA:Honeywell Inc,2000.

2. Honeywell Inc.Airbus A320 36-300 commercial APU in-service summary[Z]. Phoenix，Arizona，USA:Honeywell Inc,2001.

3. Honeywell Inc.Honeywell 36-300 APU A319/A320/A321 operators’ conference [Z]. Phoenix，Arizona，USA:Honeywell Inc,2001.