基于SDRS数据的钻石DA20飞机故障分析及处理

0引言

飞机的安全性和可靠性是航空工业的核心目标之一,为了保障飞机的安全性和可靠性,航空公司和维修厂通常会采用各种方法和技术对飞机进行维修和保养。SDRS系统是一种通过收集飞机使用过程中出现的故障和问题来辅助维修和保养的系统,它可以收集到飞机的故障信息,通过对故障信息的分析和分类,找到飞机的风险点,从而提前采取措施,做到前瞻性维护,保障飞机的安全和可靠运行^[1]。

本文针对SDRS系统在钻石DA20飞机的维修和保养方面的应用进行了研究。通过对钻石DA20飞机 SDRS故障报告的分类和分析,本文找到 了钻石 DA20飞机故障的主要风险点,提出了相应的解决措施,包括加强维护和检查电气及发动机系统、加强飞机结构的维护和修理等。本研究对于改进钻石DA20飞机的维护和修理策略,提高其可靠性和安全性具有一定的参考意义。

1使用困难报告系统

SDRS是美国联邦航空局 (Federal Aviation Administration,FAA)的 一个系统 ^[2],全称 为“Service Difficulty Reporting System”,如图1所示,中文名称为“使用困难报告系统”。该系统由FAA创建,是一个用于监测、记录和报告航空器以及航空设备故障的系统,旨在通过监测和数据分析来提高航空安全性。

SDRS的报告涵盖航空器、航空设备和发动机的故障、缺陷和故障模式,以及这些问题对航班安全和航空器性能的影响。这些报告可以帮助用户更好地了解航空器和航空设备的问题,并制定相关规定和标准,以提高航空器的安全性和可靠性。

航空公司、机场和维修组织等航空业者都可以向SDRS提交报告,以记录和报告航空器或设备故障和缺陷。FAA将这些报告进行分析和汇总,从而可以更好地了解航空器和设备的整体性能,并采取必要的措施来提高航空安全性。

2钻石DA20飞机故障分类和数据统计

钻石DA20飞机是一种双座位轻型飞机,由奥地利钻石航空公司研制生产。该飞机采用了现代化的复合材料结构,具有优秀的机动性、经济性和可靠性,被广泛应用于飞行培训、私人飞行和商业飞行等领域。钻石DA20飞机的机身长度为7.16m,翼展为10.87 m,最大起飞重量为950 kg^[3]。飞机的动力系统可选装Rotax 912系列四冲程水平对置发动机和大陆发动机公司的IO—240发动机,飞机的航电设备包括VOR、ILS、GPS等。

由于钻石DA20飞机广泛应用于飞行培训和私人飞行等领域,其使用频率较高,加之其采用了较新的复合材料结构和先进的动力系统,故在实际使用过程中,飞机的各个部件和系统容易出现故障和问题。因此,对钻石DA20飞机的故障分类和分析具有重要意义。

2.1机械故障

机械故障是钻石DA20飞机最常见的故障之一,主要包括发动机故障、起落架故障、操作系统故障等。其中,发动机故障可能会导致飞机失速或失控,起落架故障可能会导致飞机无法降落或起飞,油门故障可能会导致飞机速度不稳或无法加速^[4]。

基于SDRS系统对近10年全球钻石DA20飞机的故障数据进行分析,发现其燃油系统故障占比最高,其次是发动机故障、滑油系统故障和起落架故障。机身结构故障较少,但其方向舵故障率较高,维护人员应对其着重关注。

该型飞机的燃油系统由大陆发动机公司生产,主要部件为风门组件、燃油泵、分配器和燃油喷嘴,如图2所示。因该型燃油泵同其他发动机燃油泵不同,其中包含了机械齿轮泵和燃油计量机构,其出现故障的概率高于其他燃油系统部件。其次,燃油喷嘴的堵塞也与各地区使用的燃油品质不同、飞行员空中贫富油操作方式、汽缸内部燃烧不充分导致的积碳等因素有关。

2.2电子故障

电子故障是钻石DA20飞机另一个常见的故障类型,主要包括电气系统故障、仪表故障、通信故障等。其中,电气系统故障可能会导致飞机无法启动或停止,仪表故障可能会导致飞行员无法正确读取飞行数据,通信故障可能会导致飞行员无法与地面通信或与其他飞机通信。

从数据统计分析结果可以看到,发电机、滑油压力传感器和仪表故障占比较高,这类故障不会直接影响飞机的操作和运转,但一旦出现须尽快返航。

2.3 数据统计

以DA20飞机近10年的使用困难报告系统数据为基础,针对每一个部件的故障率进行统计分析,具体情况如图3所示。该机型因其使用特点和实际构型,在某些零部件的选装和设计上与其他轻型飞机有所不同,但大量的故障数据库可以为维修重点的论证提供很好的支撑。

3解决措施

基于SDRS系统收集到的钻石DA20飞机故障信息,可以对飞机进行前瞻性维护,避免故障和事故的发生。具体的解决措施包括以下几个方面。

3.1故障分析和风险评估

对SDRS系统收集到的钻石DA20飞机故障信息进行分析和评估,找到故障原因和风险点,并制定相应的维修和检查计划^[5]。例如,从SDRS中发现DA20飞机发动机的排气管安装法兰的开裂损坏概率较高,如图4所示;方向舵支架容易出现裂纹,如图5所示。排气管的失效会影响发动机的正常工作^[4],可以在50 h或100 h飞机定检工作中增加对该处的检查,及时更换,避免部件空中失效;方向舵支架的裂纹也有可能造成飞行操纵的失控,严重影响飞行安全,如果厂家手册没有规定此处的检查要求,可以根据运行情况,设定结构检查的周期,以无损检测的方式对支架裂纹进行检查,并根据检查结果,实时调整检查间隔,以达到安全和效益的最大平衡。

基于对故障数据的分析,提前甄别各类故障,制订与之对应的预防措施至关重要。厂家的维护措施有一定的局限性,且在某些部件的良品率和安全设计上不能满足要求。因此,持续收集、监控和反馈才能降低风险。

3.2定期检修

钻石DA20飞机的各个部件和系统都需要定期检修,以保证其正常运行。对于常见的故障点和风险点,在定期检修中需要加大检查深度,提高检查频率。对于厂家要求以外但故障频发的部件,应根据运行特点,设定定期检修要求;如果厂家设计更改或供应商生产力提高,可取消或延长定期检修要求。

3.3建立故障数据库

对SDRS系统收集到的钻石DA20飞机故障信息进行记录和整理,并建立机队故障数据库,对故障数据进行收集、分类和分析研究,为飞机维修和保养提供依据。例如:沿海地区的飞机腐蚀更为严重,应视情缩短易腐蚀部件的检查间隔;空气中粉尘、颗粒、硫化物较多的地区,应缩短进气滤和燃油系统的检查间隔,防止进气滤和燃油滤的失效。

3.4探索创新性维修技术

钻石DA20飞机的维修和保养需要不断引进新技术和新方法,比如结构件的在位无损检测技术,提高维修和保养的效率和质量,降低事故发生的风险。

4结束语

SDRS系统收集到的故障信息对钻石DA20飞机的前瞻性维护具有重要意义,通过对故障信息的分析和评估,可以找到飞机的风险点和故障原因,制定相应的维修和保养计划,有效避免故障的发生。

[参考文献]

[1]杨晓强,林湘漪,蒋澜.使用困难报告数据驱动的民用航空器安全状态评价[J].中国安全科学学报,2021,31(11):85—92.

[2]unitedstatesDepartmentofTransportation.service DifficultyReportingsystem[EB/0L]. [2024—04—16]. HYPERLINK "https://sdrs.faa.gov/Default.aspx" .

[3] DiamondAircraftIndustriesInc.Da20—C1 Airplane FlightManual[M].0ntario:DiamondAircraftIndus—triesInc,2014.

[4] 付尧明.活塞发动机(ME—PA、PH)[M].2版.北京:清华大学 出版社,2016.

[5] 阮宏泽.民用航空器使用困难综合评价与预测预警模型研究[D].南京:南京航空航天大学,2007.

《机电信息》2024年第16期第13篇