空客A350飞机EHA应用与故障处理探讨

张慧康 王志良

摘要：通过对A350飞机EHA作动器的控制原理进行分析，结合空客飞机故障隔离理论和TFU技术跟踪数据，探讨相关故障的处置方案，以快速定位和排除故障。

关键词：EHA故障；A350飞机；飞控系统；可靠性分析；排故流程图

Keywords：EHA fault；A350 aircraft；flight control system；reliability analysis；troubleshooting flow chart

0 引言

空客公司在新型宽体客机飞控舵面备用控制方面引入了功率传动作动系统。通过电导线以电能量的方式传输，使作动系统各个执行机构之间发生功率传输。电作动技术即采用功率电传作动技术替代传统的液压伺服作动技术。

在飞控应用方面，电能系统要比液压系统更具优势，电能系统减少了传统液压系统部件的重量和全机的液压管路分布，提高了飞机可操纵灵敏度，增加了系统稳定性、飞机可维护性和安全性。

1 EHA与传统伺服作动器的比较

A350飞机飞控驱动部分采用了双体系结构设计，即伺服液压驱动和功率电传，称为“2H/2E”体系结构。2H是两个独立且分离的液压系统，2E使用电静液作动器（EHA）和电备份液压作动器（EBHA）两种电功率作动器，EHA用于内侧副翼、升降舵以及方向舵的备用控制，EBHA仅用于第5号扰流板备份控制，如图1所示。

传统伺服作动器由作动筒、液压伺服活门、模式选择活门和传感器组成，从飞机液压系统获取能量，高压液压油通向液压作动筒驱动工作。

电静液作动器（EHA）采用了一体化结构设计，配置自动充压的自带储压器，从机载电源网络获取能量电力作动，通过电机带动液压泵转动直接为液压作动筒提供高压液压油。

电动备份液压作动器（EBHA）由一套传统的电液伺服作动器和一套EHA结合而成，含有两个独立的能源，即传统的集中液压源和EHA所需的电源，通过模式切换独立地使用液压或电力作动。

EHA由电力驱动和控制，根据计算机的指令信号，由电力驱动电控单元模块控制作动器电动泵的旋转，对蓄油池中的液压油加压，并通过控制电动泵的旋转方向控制作动器的伸出和收回，进而控制舵面。

2 EHA控制系统组成及工作原理

EHA作为液压备用系统，采用电驱动模式，仅用于内侧副翼、升降舵以及方向舵的备用控制，这些舵面配置了传统伺服作动器和EHA。正常情况下，舵面由传统伺服作动器作动，EHA工作在阻尼模式，当传统伺服作动器异常时，EHA接管驱动舵面作动。

如图2所示，EHA的控制功能由飞控计算机控制的大闭环系统和本地电控单元模块（EM）控制的小闭环系统完成。

在大闭环系统中，PRIM（主飞控计算机）和SEC（次飞控计算机）作为飞控系统控制中心，负责控制指令计算（COM）和系统工作状态监控（MON）。接收来自驾驶舱侧杆、脚蹬或自动飞行系统的控制指令，与飞机实际的姿态信息进行比较，计算出舵面偏转指令，用于输出控制。

EHA是电动静液伺服系统，EHA作动器本体由电机、电控单元模块、液压泵、自带液压油箱储压器、模式选择活门和液压作动器组成，采用电机、液压泵一体化结构的集成设计制造。在小闭环系统中，EM接收飞控计算机的指令，控制电动机、液压泵和选择活门工作驱动液压作动器，进而驱动舵面偏转。在偏转的同时，接收来自作动器连杆位置传感器（LVDT）和舵面偏转位置传感器（RVDT）的反馈信号，用于闭环控制。

此外，EM完成储压器液面和EHA工作状态的监控，并将这些信号发送回飞控计算机。

3 基于故障树诊断方案的EHA可靠性分析

故障树诊断方案是一种由上往下的演绎式失效分析法，下文将利用故障树分析结构函数，统计子事件对顶事件发生的影响比重。

根據可靠性网站统计2011年至2021年间A380和A350在升降舵、副翼、方向舵飞控系统的相关EHA故障数据，EHA真实故障共有42起，具体如表1所示（以统计了部件更换历史的故障数据为准）。

从表1可以看出，EM故障多达21起，占比50%；EHA故障为11起，占比26.2%；其他故障10起，占比23.8%。由此，构成一个简易故障树：在电作动EHA系统中，EM的故障率较高，其次是EHA作动筒本体故障，再次是其他相关部件。

4 厂家技术分析类文件数据

通过查询空客公司发布的TFU（技术追踪），关于A350飞机EHA相关的故障共有8份TFU，包括EHA的LVDT/RVDT传感器信号不一致故障、EHA储压器页面低故障、PRIM、SEC以及EM之间的耦合信号故障、马达温度传感器故障等几种常见故障及特殊故障。其中，多份TFU将EM故障作为优先考虑，如EHA的LVDT/RVDT传感器信号不一致的最终调查结果即是由于EM电路板的焊点发生裂纹，导致信号采集出现问题；而信号耦合问题给出的维护建议也是优先考虑EM故障。EHA马达温度传感器、活门等都不是航线可更换组件，可归结为EHA本体故障。对于EHA储压器液面低，若检查无渗漏，可通过在OMT（机载维护终端）上测试进行地面补充。

5 基于空客故障隔离理论的故障解决方案

依据空客公司故障隔离程序，结合厂家TFU维护经验以及可靠性数据分析的结果，总结出一套相对完善的EHA故障处置方案。

1）步骤1：观察现象和获取信息

以A350飞控副翼系统EHA故障为例，故障发生后产生的驾驶舱效应是DM放行信息F/CTL INR AILERON ELEC ACTUATOR，判断为飞控系统-内侧副翼电作动器故障。通过查看放行手册MEL确定此故障为不可放行故障（NOGO故障），飞机维护人员需要对飞机进行进一步处理。

由机上维护笔记本（OMT）查看航后报告（PFR）或当前ECAM警告页面，获取其维护信息对应的故障代码和维护信息。

2）步骤2：故障确认和故障隔离

路径一：首先考虑是储压器液面低故障，判断是否有渗漏而需更换渗漏部件或需要OMT进入测试页人工补油。

路径二：参考故障隔离手册（AFI）进行系统复位来消除虚假警告，并对核心计算机进行自测试以进一步确认故障，定位相应的隔离程序。依据操作程序，建议依照EM-传感器-EHA作动器-其他部件的顺序逐一进行判断。

具体可参考图3所示的故障隔离流程图。

6 总结

与液压作动相比，电作动技术具有功率传输方便、重量大大减轻、安全可靠无污染、易于进行故障诊断和健康管理、系统余度增加、可维护性高等特点。功率电传作动技术（Power by Wire，PBW）作为多电飞机（MEA）的核心技术，已成为飞机传动领域的研究热点，对于中国大飞机项目飞控系统研究具有借鑒和参考价值。

参考文献

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