A320 发动机火警探测系统及常见故障分析

邬德高

引言： 航线人员在日常飞机维护过程中，经常遇到发动机火警探测环路故障，此类故障涉及的部件繁多,线路复杂,故障排除难度大，从故障现象上，很难判断出故障部件，需要花费很大的时间与精力去隔离。关键词：火警探测组件，探测环路，传感元件，响应器

1.概述 在航线维护中，A320 发动机火警和过热探测系统作为一套检测发动机区域过热的空气管路或易燃的燃油和液压油泄漏导致的火警或者过热的系统，其工作状况和监控性能直接影响到飞机的适航运行。

据统计，在某年1月至某年12月期间，某航A320系列机队共发生多次火警环路故障和警告（除重复故障外），其中：A321-231型飞机共发生27次火警环路系统故障；A320-232型飞机共发生86次火警环路系统故障；A319-133型飞机共发生11次火警环路系统故障。这些故障给航班正常运行带来诸多影响。

其中故障源集中在发动机核心机环路，吊架环路，风扇机匣环路，电气模450VT，FDU和相关电气线路等六个部分。这些故障源及探测系统逻辑关系如图（a)所示。

2. 发动机火警探测系统部件

2.1发动机火警探测组件FDU  

位于右后电子舱后部计算机安装架下方，三部FDU并列摆放，分别控制左发、右发、辅助动力装置APU火警探测系统。每部FDU尾部都有两个电插头，分别连接火警探测环路A或B线路。

2.2火警探测器 

包括风扇、吊舱、核心机三个区域，其中风扇区域探测器位于风扇机匣内部发动机本体下方，吊舱区域探测器位于反推包皮内发动机顶部，核心机区域探测器位于反推包皮内部后方，围绕发动机本体形成环形；每个区域都有两根并行的敏感元件线路，通过数目繁多的螺钉固定在一根支架上，末端连接到相应的应答机壳体，应答机另一端通过插头连接到飞机电缆上。

2.3发动机防火面板 

位于驾驶舱头顶，包括两台发动机和辅助动力装置的火警关断电门、测试按钮和灭火释放按钮。

3.发动机火警探测系统结构与工作原理

A320飞机CEO飞机火警探测系统为电气式系统。每台发动机火警探测系统由两套相对独立地安装在火警区域的探测环路和一个火警探测组件  FDU组成。

每套火警探测环路包含并联连接的三个探测器（吊架、风扇机匣和核心机），分别安装到在吊架前安装座，接近附件齿轮箱的风扇舱内和核心舱后部的不锈钢支架上。传感元件用带有铁弗龙衬套的快松开卡子安装。电气模块450VT位于风扇机匣上部，该模块建立了两套探测环路的电气独立性，及环路内吊架探测器、风扇机匣探测器和核心机探测器的电气并联关系。火警探测组件FDU处理从火警探测环路接收的信号。FDU包含两个独立的通道A和B。两个通道正常情况下一起工作，通过一个 AND 逻辑,用于火警探测。每个通道有自身的电源,独立的接收相应的探测环路的阻值变化，并与内部的逻辑数据进行比较进而判断火警或故障信号，发送给FWC。当温度达到发动机监控区域的门限值后,环路通过火警探测组件FDU触发火警。

每个火警和过热探测器有传感元件和响应器组件两部分，如图（b）所示。

(1) 温度探测传感元件传感元件是外径为1.6 mm和厚度为0.46 mm的管子。它包含两部分：螺旋缠绕的充氢的钛核心元件，这部分由特殊属性的惰性材料制成，它能够在高温时释放气体，低温时吸收气体。这个过程可以反复发生。传感元件外部管壁和核心元件之间的缝隙间注有氦气。氦气的起始压力设定为每个传感元件的预设置温度门限值。传感元件的一端被密封焊接到响应器上。

(2) 响应器组件（直径25.4 mm，材质为不锈钢），其一端密封焊接到传感元件，一端连接到飞机电路。响应器内有一个容腔连接到两个压力电门：一个 ALARM 电门和一个 MONITOR 电门。MONITOR电门通过传感元件内的初始压力设定探测器的温度门限值。ALARM 电门探测器有两个感应功能。它反应了整体平均温度过热或由于火焰或炽热气体造成的局部高温，这导致 ALARM 电门闭合，触发警报。

另一种情况是当传感元件外部破损导致管道内压力下降，MONITOR 电门断开，触发故障信号。响应器外壳接地。插钉A为输入端，D为故障/警报输出端，B、C和E不使用；所有插钉均与外壳和地绝缘。内置电阻设定了探测器的额度阻值。

FDU包含两个独立的通道A和B。每个通道持续监控并分析探测环路的阻值信号变化。故障触发逻辑如下：

如果以下任一种状况发生，FDU产生火警信号（ENG FIRE)：

—环路A和B均探测到火警；

—环路A故障，环路B探测到火警；

—环路B故障，环路A探测到火警；

—环路A和B在5S内由于火焰灼烧而故障；

—FDU探测到环路A和B在5S内由于火焰灼烧而故障。

如果探测到以下任一种情况发生，FDU生成探测环路故障故障信号（ENG FIRE LOOP FAULT)：

—电气故障(电源失去,插头没有连接)；

—探测环路的一个故障；

—单一环路的探测到火警大于16 秒,而其他的环路正常。

如果FWC接收到FDU生成的环路A和B都发生故障的信号，则直接生成发动机火警探测故障信号(ENG FIRE DET FAULT)。

4.常见故障分析

发动机火警探测环路的故障集中在发动机核心机环路，吊架环路，风扇机匣环路，电气模块450VT，FDU和相关电气线路等六个部分，故障隔离可通过以下几步判断：

—FDU计算机本体故障；

—环路的本体故障；

—环路与FDU之间的线路或电气模块450VT故障。

（1）FDU计算机本体故障可通过FDU计算机的自检测试来判断，以及检查计算机的插钉是否有松动。如B-22X2在某年3月12日反映“ENG 2 FIRE LOOP A”故障信息，测试FDU故障，通过更换FDU2将故障排除。

（2）环路的本体故障包含：A环路的传感元件的外壳，传感元件与响应器的焊接部分是否有破损——破损将导致响应器MONITOR 电门脱开，产生环路失效信号。传感元件安装的工艺是否标准：环路的安装弯度和折角是否过大，固定环路的衬套是否在位，环路与机匣本体及其他部件的间距是否在标准范围内，传感元件与响应器的焊接部分是否有损坏。这些现象长期存在将容易导致环路受损或温度探测有误差，进而产生假的火警或过热信号。环路安装区域是否有燃油，液压油泄露痕迹；引气管路的接头处是否安装完好。高温的油或引气的渗漏将触发火警或故障信号。这些外表的故障可以通过详细区域目视检查来判断。B环路响应器的外壳是否接地良好，响应器的各个插钉与地之间是否绝缘，响应器内置额度电阻的阻值是否超出门限值范围，MONITOR 电门是否在闭合位，响应器的插钉是否有松动。这些情况可以通过三用表来测量阻值来判断。航线的火警探测故障80%是由火警探测环路引起的。其中由于吊架环路的安装空间较小，安装的弯度较大，其结果损坏的几率较大，更容易出现故障。

（3）环路与FDU之间的线路故障需要对每根线路检查其是否导通、与地之间是否有良好的绝缘或导通性，连接的终端模块和插头的插钉是否有松动现象。插座的密封性是否完好。松动的插钉会导致环路故障断续的发生。插座的密封性下降会导致在天气低温潮湿，湿度较大的时候表面生成冷凝水汽，使得插钉之间错误的短接或阻值减小，导致产生假火警或故障信号。由于发动机火警探测系统通过模块450VT见( 图a)实现两套探测环路相对独立，和建立吊架，核心机和风扇探测器的并联关系。模块内部线路松动也会导致故障的发生。在航线维护故障隔离工作中，可以在450VT上通过交换A环路和B环路的对应区域探测传感器的插钉来快速判断故障源是否转移，提高排故效率。同时，由于火警环路及其导线和模块均位于高振动区域，在故障隔离时需对其插钉的安装状态，松动情况进行详细的检查。在实际排故过程中，经常会有两个或两个以上故障源存在，这需要我们对相关各个组件认真检查。以某航B-6XX5为例，某年4月飞机出现“ENG1 FIRE

 LOOP B FAULT”，检查发现风扇机匣LOOP B环路故障并更换，FDU测试正常。但后续航段故障依旧存在。本机交换 1#，2#发动机火警环路计算机，地面测试正常。通过交换电气模块450VT上的1发火警A环路和B环路的插钉：1#模块A，H和2#模块H，F交换，测试正常；1#模块的B，C和2#模块的C，A交换，测试正常。但后续航段故障转移为“ENG1 FIRE LOOP A FAULT ”。对模块450VT进一步检查发现内部并联插座松动，更换模块后测试正常，并且后续没有再反应相关火警环路故障。

5. 总结：尽管发动机火警探测系统的排故工作比较复杂烦琐，但在排除发动机火警环路故障和部件更换时，应深入研究发动机火警探测系统的工作原理与各部件功能，严格按照手册的更换程序及工艺标准，才能有效地排除故障，降低误拆误换的可能性，节约维修成本，最大程度节约人力成本，缩短停场时间，提高飞机的维护效率和运行质量。

参考文件

[1] AIRCRAFT MAINTENANCE MANUAL. FRANCE 空中客车公司.

[2] AIRCRAFT SCHEMATIC MANUAL.FRANCE 空中客车公司.

[3] Airbus A320 CBT.FRANCE 空中客车公司