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摘要：介绍了空客A330飞机货舱通风系统原理和货舱通风系统抽气扇的主要故障模式及其影响，对抽气扇不工作典型故障案例的故障隔离与分析进行讨论，针对货舱通风系统抽气扇故障模式展开维修策略工程分析。
关键词：抽气扇；继电器；缺相；状态监控；审定维修要求
Keywords： extraction fan；relay；phase loss；condition monitoring；certification maintenance requirements
1 系统原理和背景
货舱通风系统向飞机货舱提供通风空气。对于后货舱通风系统，通风控制器280HN自动控制后货舱通风系统，通风控制器给控制继电器9HN线圈通电，继电器动作使抽气扇291HN三相电机获得交流供电。按压后货舱通风关断（隔离活门）电门10HN，电门OFF灯点亮，抽气扇停止工作。当货舱产生烟雾时，抽气扇亦会停止工作。当继电器线圈断电后，继电器衔铁在弹簧作用下动作，常开触点断开，常闭触点闭合，抽气扇三相电机的交流供电会被切断。
抽气扇是货舱通风系统的重要部件，其主要故障模式是“不能转动（风扇不工作）”和“不能关断（风扇失控）”。抽气扇不工作是常见故障，抽气扇不能关断故障则较为少见。某航司从2015年至今共出现30余起后货舱通风系统失效故障事件，故障原因均与抽气扇失效有关，更换抽气扇后故障排除。抽气扇291HN本身故障（如马达轴承卡阻）、继电器9HN失效（如继电器线圈开路或触点损伤）、抽气扇供电跳开关质量问题、通风控制器故障或线路故障均是导致抽气扇不工作的可能故障原因。因继电器失效而导致抽气扇不工作（过热）的故障事件属典型案例，将在下文予以论述。
抽气扇不工作故障会导致货舱通风系统失效，货舱通风系统失效不会对飞机安全性和运行正常性造成不利影响，可進行可靠性“状态监控”而无需预防性维修。当货舱产生烟雾时，抽气扇不能关断故障可能会造成严重安全性后果，且故障具有隐蔽性，为此必须对故障严加管控。针对货舱通风系统抽气扇的不同故障模式及其故障影响应当采取不同的维修策略。
2 抽气扇不工作案例故障隔离与分析
2.1 故障案例
一架空客A330飞机触发ECAM警告信息“COND AFT CRG VENT FAULT（后货舱通风系统失效）”和“ELEC C/B TRIPPED（跳开关跳出）”，后货舱通风系统抽气扇电机交流供电电路的跳开关跳出，抽气扇不工作且存在过热发烫现象。经故障隔离确定故障原因为控制抽气扇的三相电机的继电器失效，导致抽气扇电机缺相运行。更换继电器后故障排除，测试正常。
2.2 故障隔离与分析
排故中观察到的具体故障现象是：飞机触发了ECAM警告信息“COND AFT CRG VENT FAULT”和“ELEC C/ B TRIPPED”，关联故障信息为AFT CARGO FAN（291HN），检查发现位于721VU面板上的抽气扇电机交流供电电路的跳开关8HN跳出，抽气扇291HN不工作且存在发烫过热情况。
根据惯常排故经验采取的排故措施是：飞机断电后脱开抽气扇291HN的电插头，按回跳开关8HN后给飞机重新通电，检查跳开关未再跳出；对跳开关8HN至抽气扇291HN之间的供电线路及继电器9HN线圈通电线路的绝缘性和导通性进行电路测量亦能获得正常结果。此外，空客排故手册TSM关于故障信息AFT CARGO FAN（291HN）的排故程序也给出了首先更换抽气扇的排故指引。综合前述因素，判断可能的故障原因是抽气扇，然而安装新抽气扇后故障现象依旧。由于通风控制器280HN和按压电门10HN与故障现象并无因果相关性（不能合理解释故障现象），而跳开关8HN的质量通常较为可靠，根据故障现象和系统原理进行综合判断，认为可能的故障原因应与继电器9HN有关。尽管排故手册针对后货舱抽气扇过热的排故措施也将继电器9HN列为可能的故障原因，但手册明显语焉不详，仅仅简单提示更换继电器9HN后观察排故效果，并未给出具体的故障隔离方法，为此应与空客就手册的排故程序优化事宜进行商讨。基于继电器9HN是可能故障原因的判断结果，需对继电器专门进行排故隔离（参见图1）。
将继电器9HN拆下后，继电器线圈电阻测量结果正常（无开路情况）。若线圈开路则会使继电器常开触点无法正常闭合，导致抽气扇电机无法得电工作，但是并不会造成跳开关跳出及抽气扇过热情况发生。之后分别测量继电器触点A2-A3、B2-B3和C2-C3的通断状态，结果这些常闭触点均处于断路状态。实际上，当继电器被拆下后，由于继电器线圈无电，所以常闭触点A2-A3、B2-B3和C2-C3闭合（通路状态）才属正常情况。再对继电器9HN常开触点A2-A1、B2-B1和C2-C1的通断状态进行测量，除触点A2-A1是断路状态外，触点B2-B1和C2-C1闭合（通路状态）。从原理上讲，当继电器线圈未通电时，常开触点应当断开，处于通路状态显然不正常；此外，尽管常开触点A2-A1处于断路状态，但之前常闭触点A2-A3的测量结果同样是断路状态，说明继电器触点已失效。对领用的新继电器进行对比测量，确证新继电器的常闭触点A2-A3、B2-B3和C2-C3可正常闭合（通路状态），由此确认旧继电器已损坏失效。
控制继电器存在突发失效的可能。继电器9HN常闭触点A2-A3和常开触点A2-A1在继电器线圈断电后均处于断路状态，此测量结果表明继电器由于不可知原因已损坏。在继电器线圈通电后，如果常开触点A2-A1不能闭合而B2-B1和C2-C1能正常闭合（通路状态），在此情况下，货舱抽气扇电机的三相交流供电电源缺少一相，导致对应电机绕组无电流通过，于是抽气扇三相异步电机缺相运行。当电机缺相运行时，电流增大超过设计额定电流时，跳开关会跳出以起到断流保护作用，缺相运行的电机亦会发生过热甚至绕组烧毁的情况。大电流还会使继电器常开触点B2-B1和C2-C1发生粘连无法弹开而始终处于闭合状态。安装新抽气扇后，由于继电器9HN触点A2-A1保持断路状态而触点B2-B1和C2-C1始终闭合（通路状态），因此抽气扇电机缺相运行情况仍会发生。抽气扇电机缺相运行（造成跳开关跳出）的致因与继电器、供电线路或抽气扇（电机三相绕组中一相断路）有关，由于真正的故障原因是继电器（失效导致抽气扇电机缺相运行），所以更换抽气扇的维修措施并不能从根本上解决问题。当抽气扇电插头被脱开后，由于抽气扇电机的交流供电断开，因此抽气扇电机缺相运行并不会发生，缺相运行影响便无从谈起，这可为抽气扇电插头脱开后跳开关未跳的现象做出合理解释。 根据故障隔离和故障分析结果，更换继电器9HN后检查后货舱抽气扇工作正常，后货舱通风系统测试结果正常，说明故障成功排除。
3 维修策略工程分析
3.1 “抽气扇不工作故障模式”维修策略
当抽气扇不工作故障发生时，后货舱通风系统失效，飞机会触发ECAM警告信息“COND AFT CRG VENT FAULT”，故障对于机组而言明显可见不存在隐蔽性，后货舱通风系统失效不会影响飞机运行安全，只是影响货舱活体运输的经济性。后货舱通风系统失效不会造成运行性影响，这是因为货舱通风系统失效（抽气扇失效）是最低设备清单MEL可保留项目，且无飞行前必须完成的维护程序；此外，飞行机组操作手册FCOM针对“COND AFT CRG VENT FAULT”警告信息的处理也仅是“CREW AWARENESS（机组知悉）”，由于警告出现时机组不必使用非正常或应急处理程序，因此货舱通风系统失效不会造成运营中断的后果。从故障的经济性影响来看，货舱通风系统失效会因修复性维修而产生一定的直接维修费用。
货舱通风系统失效不会对安全性和运行性造成有害影响，风险等级低。作为货舱通风系统的重要部件，抽气扇的设备可靠性决定了货舱通风系统的可靠性，为保证货舱通风系统的可靠性，应对抽气扇进行故障管控的分析。尽管抽气扇不是导致货舱通风系统失效的唯一故障原因，但从可靠性数据來看，货舱通风系统失效的故障原因几乎都与抽气扇失效有关。抽气扇故障率低且稳定，设备可靠性较高（MTBUR值在20000FH以上），从维修经济性方面衡量，在预防性维修（定时维修或视情维修方式）上所投费用要比抽气扇失效后进行排故所产生的费用高，此外，过多的维修工作还会增加维修人为差错发生的可能性。从系统故障后果、故障明显性、维修经济性和维修差错防控几方面进行综合考量，不需要执行预防维修性质的计划维修工作来控制抽气扇失效的故障发生概率，但可采取状态监控的维修方式（体现在航司可靠性管理）来分析和维持系统可靠性水平。一方面，可待设备出现故障后进行事后修复性维修；另一方面，保持可靠性监控，必要时进行工程调查并采取合适纠正措施，从而使故障率不会超限。
3.2 “抽气扇不能关断故障模式”维修策略
后货舱通风系统抽气扇不能关断（失控）是一种具有高危险性特性的故障模式，可能的故障原因与继电器9HN、通风控制器280HN或后货舱通风关断电门10HN有关。继电器是最有可能的故障原因或根本故障原因，当继电器衔铁由于返回弹簧劳损或触点损伤而不能正常释放时，继电器的常开触点会始终闭合，从而导致交流电源始终向抽气扇电机供电，抽气扇持续工作而不能关断。
在设计上，为保证货舱通风，通风控制器自动控制货舱通风系统，抽气扇运转，当抽气扇因继电器失效而持续运转（不能关断）时，货舱通风系统的工作正常性仍然可以保证，飞机不产生驾驶舱效应，换言之抽气扇不能关断故障模式具有隐蔽性特性。当货舱产生烟雾时，抽气扇可自动关断或由人工控制关断，此时货舱应不再通风，但是如若抽气扇不能关断而保持持续运转状态，则存在事故风险，飞机运行安全将受到威胁。操作测试的作用是发现隐蔽功能故障，空客MPD 212800-01作为定期执行操作测试用于确证抽气扇在货舱烟雾产生时能否关断，可用于发现抽气扇不能关断（失控）的隐蔽性问题，该维修任务来源之一是与安全相关的审定维修要求CMR。作为型号合格审定运行限制所要求的定期维护检查任务（属强制性维修要求），CMR用于探测和发现潜在的、存在显著安全隐患的危险失效状况是否已发生，即做到“失效-发现”，但是不具有预防故障发生的功能。当通过检测发现危险的失效问题已发生时，从保证航空器安全性考虑，需立即采取维修措施予以修复。对于抽气扇不能关断的故障，当通过操作测试发现该“隐患”后，考虑到故障会对飞机运行安全造成不利影响，则故障保留不可接受，从安全风险控制和事故预防角度出发，需在飞机放行前彻底排故。若在下次飞行前由于条件所限确实无法执行排故工作，可采用的权宜之计是将抽气扇供电跳开关8HN拔出后对货舱通风系统（失效）办理MEL保留，失去交流供电电源后抽气扇不会工作，抽气扇“不能关断”问题已不存在，此办法实质上是把有安全性影响的故障模式转化成为非安全性影响的故障模式，能够实现对安全风险的有效控制。
由于空客排故手册并没有关于货舱抽气扇不能关断故障的排故任务，因此可与厂家进行交流，陈述手册不尽之处，建议空客在手册中增加排故任务以方便维修人员排故。
4 结论
文中故障案例所述抽气扇不工作（过热）的故障原因是继电器9HN故障，而继电器9HN也是抽气扇不能关断故障最有可能的原因。对于抽气扇不工作（过热）故障案例的排故，应根据故障现象并结合系统原理进行分析，通过故障隔离结果来解释故障现象，科学的故障诊断有助于确定真正的故障原因。
货舱通风系统抽气扇不能转动的故障模式不存在安全性影响且故障没有隐蔽性，可采取状态监控的维修方式，预防性维修则无必要。鉴于抽气扇不能关断故障后果的严重性和故障的隐蔽性，必须通过以故障探查为目的的操作测试来发现危险的隐藏问题并及时纠正，从而实现安全风险控制和事故预防的目的。
作者简介
李春，机电工程师，主要负责技术支援、对空支持和可靠性项目分析等工作。
关键词：抽气扇；继电器；缺相；状态监控；审定维修要求
Keywords： extraction fan；relay；phase loss；condition monitoring；certification maintenance requirements
1 系统原理和背景
货舱通风系统向飞机货舱提供通风空气。对于后货舱通风系统，通风控制器280HN自动控制后货舱通风系统，通风控制器给控制继电器9HN线圈通电，继电器动作使抽气扇291HN三相电机获得交流供电。按压后货舱通风关断（隔离活门）电门10HN，电门OFF灯点亮，抽气扇停止工作。当货舱产生烟雾时，抽气扇亦会停止工作。当继电器线圈断电后，继电器衔铁在弹簧作用下动作，常开触点断开，常闭触点闭合，抽气扇三相电机的交流供电会被切断。
抽气扇是货舱通风系统的重要部件，其主要故障模式是“不能转动（风扇不工作）”和“不能关断（风扇失控）”。抽气扇不工作是常见故障，抽气扇不能关断故障则较为少见。某航司从2015年至今共出现30余起后货舱通风系统失效故障事件，故障原因均与抽气扇失效有关，更换抽气扇后故障排除。抽气扇291HN本身故障（如马达轴承卡阻）、继电器9HN失效（如继电器线圈开路或触点损伤）、抽气扇供电跳开关质量问题、通风控制器故障或线路故障均是导致抽气扇不工作的可能故障原因。因继电器失效而导致抽气扇不工作（过热）的故障事件属典型案例，将在下文予以论述。
抽气扇不工作故障会导致货舱通风系统失效，货舱通风系统失效不会对飞机安全性和运行正常性造成不利影响，可進行可靠性“状态监控”而无需预防性维修。当货舱产生烟雾时，抽气扇不能关断故障可能会造成严重安全性后果，且故障具有隐蔽性，为此必须对故障严加管控。针对货舱通风系统抽气扇的不同故障模式及其故障影响应当采取不同的维修策略。
2 抽气扇不工作案例故障隔离与分析
2.1 故障案例
一架空客A330飞机触发ECAM警告信息“COND AFT CRG VENT FAULT（后货舱通风系统失效）”和“ELEC C/B TRIPPED（跳开关跳出）”，后货舱通风系统抽气扇电机交流供电电路的跳开关跳出，抽气扇不工作且存在过热发烫现象。经故障隔离确定故障原因为控制抽气扇的三相电机的继电器失效，导致抽气扇电机缺相运行。更换继电器后故障排除，测试正常。
2.2 故障隔离与分析
排故中观察到的具体故障现象是：飞机触发了ECAM警告信息“COND AFT CRG VENT FAULT”和“ELEC C/ B TRIPPED”，关联故障信息为AFT CARGO FAN（291HN），检查发现位于721VU面板上的抽气扇电机交流供电电路的跳开关8HN跳出，抽气扇291HN不工作且存在发烫过热情况。
根据惯常排故经验采取的排故措施是：飞机断电后脱开抽气扇291HN的电插头，按回跳开关8HN后给飞机重新通电，检查跳开关未再跳出；对跳开关8HN至抽气扇291HN之间的供电线路及继电器9HN线圈通电线路的绝缘性和导通性进行电路测量亦能获得正常结果。此外，空客排故手册TSM关于故障信息AFT CARGO FAN（291HN）的排故程序也给出了首先更换抽气扇的排故指引。综合前述因素，判断可能的故障原因是抽气扇，然而安装新抽气扇后故障现象依旧。由于通风控制器280HN和按压电门10HN与故障现象并无因果相关性（不能合理解释故障现象），而跳开关8HN的质量通常较为可靠，根据故障现象和系统原理进行综合判断，认为可能的故障原因应与继电器9HN有关。尽管排故手册针对后货舱抽气扇过热的排故措施也将继电器9HN列为可能的故障原因，但手册明显语焉不详，仅仅简单提示更换继电器9HN后观察排故效果，并未给出具体的故障隔离方法，为此应与空客就手册的排故程序优化事宜进行商讨。基于继电器9HN是可能故障原因的判断结果，需对继电器专门进行排故隔离（参见图1）。
将继电器9HN拆下后，继电器线圈电阻测量结果正常（无开路情况）。若线圈开路则会使继电器常开触点无法正常闭合，导致抽气扇电机无法得电工作，但是并不会造成跳开关跳出及抽气扇过热情况发生。之后分别测量继电器触点A2-A3、B2-B3和C2-C3的通断状态，结果这些常闭触点均处于断路状态。实际上，当继电器被拆下后，由于继电器线圈无电，所以常闭触点A2-A3、B2-B3和C2-C3闭合（通路状态）才属正常情况。再对继电器9HN常开触点A2-A1、B2-B1和C2-C1的通断状态进行测量，除触点A2-A1是断路状态外，触点B2-B1和C2-C1闭合（通路状态）。从原理上讲，当继电器线圈未通电时，常开触点应当断开，处于通路状态显然不正常；此外，尽管常开触点A2-A1处于断路状态，但之前常闭触点A2-A3的测量结果同样是断路状态，说明继电器触点已失效。对领用的新继电器进行对比测量，确证新继电器的常闭触点A2-A3、B2-B3和C2-C3可正常闭合（通路状态），由此确认旧继电器已损坏失效。
控制继电器存在突发失效的可能。继电器9HN常闭触点A2-A3和常开触点A2-A1在继电器线圈断电后均处于断路状态，此测量结果表明继电器由于不可知原因已损坏。在继电器线圈通电后，如果常开触点A2-A1不能闭合而B2-B1和C2-C1能正常闭合（通路状态），在此情况下，货舱抽气扇电机的三相交流供电电源缺少一相，导致对应电机绕组无电流通过，于是抽气扇三相异步电机缺相运行。当电机缺相运行时，电流增大超过设计额定电流时，跳开关会跳出以起到断流保护作用，缺相运行的电机亦会发生过热甚至绕组烧毁的情况。大电流还会使继电器常开触点B2-B1和C2-C1发生粘连无法弹开而始终处于闭合状态。安装新抽气扇后，由于继电器9HN触点A2-A1保持断路状态而触点B2-B1和C2-C1始终闭合（通路状态），因此抽气扇电机缺相运行情况仍会发生。抽气扇电机缺相运行（造成跳开关跳出）的致因与继电器、供电线路或抽气扇（电机三相绕组中一相断路）有关，由于真正的故障原因是继电器（失效导致抽气扇电机缺相运行），所以更换抽气扇的维修措施并不能从根本上解决问题。当抽气扇电插头被脱开后，由于抽气扇电机的交流供电断开，因此抽气扇电机缺相运行并不会发生，缺相运行影响便无从谈起，这可为抽气扇电插头脱开后跳开关未跳的现象做出合理解释。 根据故障隔离和故障分析结果，更换继电器9HN后检查后货舱抽气扇工作正常，后货舱通风系统测试结果正常，说明故障成功排除。
3 维修策略工程分析
3.1 “抽气扇不工作故障模式”维修策略
当抽气扇不工作故障发生时，后货舱通风系统失效，飞机会触发ECAM警告信息“COND AFT CRG VENT FAULT”，故障对于机组而言明显可见不存在隐蔽性，后货舱通风系统失效不会影响飞机运行安全，只是影响货舱活体运输的经济性。后货舱通风系统失效不会造成运行性影响，这是因为货舱通风系统失效（抽气扇失效）是最低设备清单MEL可保留项目，且无飞行前必须完成的维护程序；此外，飞行机组操作手册FCOM针对“COND AFT CRG VENT FAULT”警告信息的处理也仅是“CREW AWARENESS（机组知悉）”，由于警告出现时机组不必使用非正常或应急处理程序，因此货舱通风系统失效不会造成运营中断的后果。从故障的经济性影响来看，货舱通风系统失效会因修复性维修而产生一定的直接维修费用。
货舱通风系统失效不会对安全性和运行性造成有害影响，风险等级低。作为货舱通风系统的重要部件，抽气扇的设备可靠性决定了货舱通风系统的可靠性，为保证货舱通风系统的可靠性，应对抽气扇进行故障管控的分析。尽管抽气扇不是导致货舱通风系统失效的唯一故障原因，但从可靠性数据來看，货舱通风系统失效的故障原因几乎都与抽气扇失效有关。抽气扇故障率低且稳定，设备可靠性较高（MTBUR值在20000FH以上），从维修经济性方面衡量，在预防性维修（定时维修或视情维修方式）上所投费用要比抽气扇失效后进行排故所产生的费用高，此外，过多的维修工作还会增加维修人为差错发生的可能性。从系统故障后果、故障明显性、维修经济性和维修差错防控几方面进行综合考量，不需要执行预防维修性质的计划维修工作来控制抽气扇失效的故障发生概率，但可采取状态监控的维修方式（体现在航司可靠性管理）来分析和维持系统可靠性水平。一方面，可待设备出现故障后进行事后修复性维修；另一方面，保持可靠性监控，必要时进行工程调查并采取合适纠正措施，从而使故障率不会超限。
3.2 “抽气扇不能关断故障模式”维修策略
后货舱通风系统抽气扇不能关断（失控）是一种具有高危险性特性的故障模式，可能的故障原因与继电器9HN、通风控制器280HN或后货舱通风关断电门10HN有关。继电器是最有可能的故障原因或根本故障原因，当继电器衔铁由于返回弹簧劳损或触点损伤而不能正常释放时，继电器的常开触点会始终闭合，从而导致交流电源始终向抽气扇电机供电，抽气扇持续工作而不能关断。
在设计上，为保证货舱通风，通风控制器自动控制货舱通风系统，抽气扇运转，当抽气扇因继电器失效而持续运转（不能关断）时，货舱通风系统的工作正常性仍然可以保证，飞机不产生驾驶舱效应，换言之抽气扇不能关断故障模式具有隐蔽性特性。当货舱产生烟雾时，抽气扇可自动关断或由人工控制关断，此时货舱应不再通风，但是如若抽气扇不能关断而保持持续运转状态，则存在事故风险，飞机运行安全将受到威胁。操作测试的作用是发现隐蔽功能故障，空客MPD 212800-01作为定期执行操作测试用于确证抽气扇在货舱烟雾产生时能否关断，可用于发现抽气扇不能关断（失控）的隐蔽性问题，该维修任务来源之一是与安全相关的审定维修要求CMR。作为型号合格审定运行限制所要求的定期维护检查任务（属强制性维修要求），CMR用于探测和发现潜在的、存在显著安全隐患的危险失效状况是否已发生，即做到“失效-发现”，但是不具有预防故障发生的功能。当通过检测发现危险的失效问题已发生时，从保证航空器安全性考虑，需立即采取维修措施予以修复。对于抽气扇不能关断的故障，当通过操作测试发现该“隐患”后，考虑到故障会对飞机运行安全造成不利影响，则故障保留不可接受，从安全风险控制和事故预防角度出发，需在飞机放行前彻底排故。若在下次飞行前由于条件所限确实无法执行排故工作，可采用的权宜之计是将抽气扇供电跳开关8HN拔出后对货舱通风系统（失效）办理MEL保留，失去交流供电电源后抽气扇不会工作，抽气扇“不能关断”问题已不存在，此办法实质上是把有安全性影响的故障模式转化成为非安全性影响的故障模式，能够实现对安全风险的有效控制。
由于空客排故手册并没有关于货舱抽气扇不能关断故障的排故任务，因此可与厂家进行交流，陈述手册不尽之处，建议空客在手册中增加排故任务以方便维修人员排故。
4 结论
文中故障案例所述抽气扇不工作（过热）的故障原因是继电器9HN故障，而继电器9HN也是抽气扇不能关断故障最有可能的原因。对于抽气扇不工作（过热）故障案例的排故，应根据故障现象并结合系统原理进行分析，通过故障隔离结果来解释故障现象，科学的故障诊断有助于确定真正的故障原因。
货舱通风系统抽气扇不能转动的故障模式不存在安全性影响且故障没有隐蔽性，可采取状态监控的维修方式，预防性维修则无必要。鉴于抽气扇不能关断故障后果的严重性和故障的隐蔽性，必须通过以故障探查为目的的操作测试来发现危险的隐藏问题并及时纠正，从而实现安全风险控制和事故预防的目的。
作者简介
李春，机电工程师，主要负责技术支援、对空支持和可靠性项目分析等工作。