CFM56-5B发动机油门杆未设定故障浅析

CFM56-5B发动机油门杆未设定故障浅析
作者：曾文辉张键罗发道
来源：《航空维修与工程》2022年第03期
摘要：以极具代表性的发动机油门杆未设定故障为例，介绍了该故障的触发逻辑，分析了可能导致故障的原因，为排除类似故障提供帮助。

关键词：发动机油门杆；触发逻辑；电气控制组件；多功能控制显示组件；飞机电子集中监控；油门杆角度；油门解析角度
Keywords： engine throttle lever；triggered logic；ECU；MCDU；ECAM；throttle lever angle；throttle resolver angle
0 引言
飞机起飞阶段，发动机油门杆在规定时间内未推至目标推力时，会触发发动机油门杆未设定故障。

该故障通常被飞机制造厂家认为是操作性故障，即未将油门杆推至提前设定好的目标卡槽位。

厂家一般建议飞行人员起飞时应将油门杆推至准确的油门杆卡槽位。

本文提及故障是指机组在航班准备时设置了远大于外界温度的灵活起飞温度（68℃），即选择了灵活最大连续推力模式进行起飞，但在起飞时油门杆虽然正确推入灵活最大连续推力（FLX/ MCT）卡槽，还是触发了发动机油门杆未设定警告并提示机组将油门杆推至全推力（TO/GA）卡槽。

1 故障情况
某航司一架装有CFM56-5B发动机的A320飞机在执行航班前，机组通过多功能控制和显示组件（MCDU）设置了有效的灵活起飞温度（68℃），选择灵活最大连续推力模式进行起飞。

机组将油门杆推至灵活最大连续推力卡槽，当飞机滑跑至70节时触发飞机电子集中监控（ECAM）琥珀色警告信息“ENG THR LEVERS NOT SET”，提示信息為“THR LEVERS……TO/GA”。

2 发动机油门控制系统的基本组成和原理
发动机油门控制系统一般由油门杆、油门控制反馈组件、油门控制组件以及相应的导线组成。

油门杆在不同位置的角度信号通过连杆和反馈组件传递给油门控制组件，油门杆控制组件对油门杆角度信号进行解析后，提供给发动机电气控制组件（ECU）（见图1）。

2.1 油门杆
油门杆由含有止动装置和自动油门脱开按钮的控制杆、弧形固定盘和反推锁定杆组成，可在-20°～45°范围移动。

油门杆扇形固定盘前推区域装有最大爬升推力（MCL）、灵活最大连续推力（FLX/MCT）和全推力（TO/GA）卡槽，分别对应25°、35°和45°的油门杆角度。

2.2 油门控制反馈组件
油门控制反馈组件是位于中央操纵台下的一个机械装置，通过连杆和油门杆与油门控制组件连接，向油门杆提供负载反馈。

当油门杆移动时，油门控制反馈组件将油门杆的线性运动转换成曲柄的旋转，并通过力制动组件周向驱动一个带齿的扇形盘旋转，扇形盘使一个带有4个止动槽的齿轮盘反向旋转。

每个止动槽对应一个油门杆卡槽，作为油门杆力反馈的止动位。

2.3 油门控制组件
油门控制组件包含两个角度解析器。

角度解析器将油门杆角度（TLA）以1：1.9的比例转换成油门解析器角度（TRA），TLA和TRA之间的误差在0.5°左右。

TRA将解析后的角度信号提供给发动机电气控制组件（ECU），每个解析器专用于ECU的一个通道，并从ECU获得一个电压为6V的交流电磁激励信号。

3 故障触发逻辑
飞机起飞时，如果油门杆在最大爬升推力和灵活最大连续推力卡槽之间停留超过4s，飞机会触发油门杆未设定警告，并根据选择的起飞模式和油门杆位置的不同，分别提示机组将油门杆推至全推力（TO/GA）卡槽或灵活最大连续推力（FLX/MCT）卡槽。

对应的触发逻辑如表1、图2所示。

图2中的蓝色线路为提示将油门杆推至灵活最大连续推力（FLX/MCT）卡槽的触发逻辑，黑色线路为提示将油门杆推至全推力（TO/ GA）卡槽的触发逻辑。

4 故障分析
根据图3，发动机油门杆未设定警告，只在02、03和09飞行阶段会在ECAM中显示，其他飞行阶段警告则被抑制不显示。

本文提到的故障案例发生在03起飞滑跑阶段，飞机滑跑速度小于80节，所以能被观察到。

经过排故确认，航班准备时机组设置了远大于外界温度的灵活起飞温度，即选择使用灵活最大连续推力模式进行起飞。

当将油门杆推至灵活最大连续推力卡槽位时，出现发动机油门杆未设定警告，并提示机组将油门杆推至全推力（TO/GA）卡槽，而不是提示机组将油门杆推至灵活最大连续推力（FLX/MCT）卡槽，这说明飞机存在机械故障，而非厂家所说的操作性故障。

通过MCDU输入灵活起飞温度68℃和Label码026/1/010/01和026/1/010/11，进行试车模拟故障，读取发动机ECU A和B通道的推力限制状态。

发现在故障重现时飞机ECAM右上角始终正确显示采用灵活起飞模式FLX和68℃的灵活起飞温度，说明输入的目标指令被准确采用。

为了找出故障时给出推油门杆至全推力（TO/GA）卡槽提示信息的原因，通过AIDS调出Label码，发现故障时ECU 1A通道给出的推力限制状态是灵活最大连续推力（FLX/MCT）模式，而ECU 1B通道给出的推力限制状态却是全推力（TO/GA）模式。

在触发油门杆未设定警告时，油门杆处于灵活最大连续推力（FLX/MCT）卡槽位，不具备触发推油门杆至灵活最大连续推力（FLX/MCT）卡槽提示信息的条件，但具备触发将油门杆至全推力（TO/GA）卡槽提示信息的条件，因而导致了此次故障。

因此，该故障的排故关键在于找出ECU B通道给出与输入指令不一致的全推力
（TO/GA）模式的原因。

通过故障回顾，发现飞机在2019年6月和2020年10月曾出现过相同的故障，且两次故障更换的ECU内部的NVM均记录了主电门故障信息MASTER LEVER HW DIF ISOLATED FAULT。

对主电门的1E钉与ECU J4插头的7钉之间线路以及主电门3E 钉与ECU J4插头的1钉之间线路进行隔离（见图4），发现主电门3E钉与ECU J4插头的1钉之间线路的绝缘阻值不稳定。

进一步排查发现，插头407VC1附近存在绝缘层剥离损伤。

由此，怀疑该损伤使ECU B通道与主电门之间线路间歇性短接，致使主电门重置、B通道灵活起飞温度数据丢失，从而导致ECU B通道输出全推力（TO/GA）模式的推力限制状态。

5 建议
在设定了目标推力进行起飞即选择使用全推力（TO/GA）模式或灵活最大连续推力（FLX/MCT）模式起飞的情况下，出现发动机油门杆未设定警告时，会有相应的提示信息提示将油门杆推至目标推力进行起飞，而不是像本文提到的故障案例，选择的目标推力是灵活最大连续推力（FLX/MCT）模式但出现警告时提示信息却是提示机组将油门杆推至全推力（TO/GA）卡槽位。

不管提示信息是两种中的哪一种，机组都可以将油门杆推至全推力
（TO/GA）卡槽使用全推力起飞，在后续有合适停场机会时再进行相应的排故。

日常排故中遇到油门杆未设定故障，一般通过译码数据初步判断油门杆的角度和灵活温度是否异常或信号是否丢失，再根据空客排故手册检查隔离油门杆控制组件，视需校装反馈连杆。

本文提到的发动机油门杆未设定故障虽最终找到故障根源为主电门与ECU之间的线路问题，但前期也进行了大量排故工作，包括部件对换和更换、导线测量隔离以及试车故障模拟
等。

今后在遇到类似故障时可以借助飞机电子集中监控系统逻辑数据（ESLD）手册，从故障的触发逻辑和基本原理出发，调出相应的Label码协助故障隔离。

参考文献
[1] Airbus ECAM System Logic：DATA，FWC Standard H2F9D [Z].
[2] Airbus A320 Troubleshooting Manual，Rev.96 [Z].
[3] Airbus A320 Aircraft Maintenance Manual，Rev.96 [Z].
[4] Airbus A320 Aircraft Wiring Manual，Rev.95 [Z].。