來源：民航資源網 作者：朱聞振
E190飛機設計定型后投入航空運行的時間不長，是在2005年2月份才正式投入商業運營，天津航空于2008年5月引進國內首架E190飛機，在2012年11月即達到50架的機隊規模，為公司主力機型之一，在此期間國內有多家航空公司先后引進規模不等的E190飛機。經過六年的安全運行，付出了巨大的努力之后，天津航空在E190飛機的運行和維修方面積累了不少的經驗，以下針對一起特殊的起落架系統故障進行簡要分析。
一、事件發生經過
2013年某日，貴陽機場的跑道巡場人員報告在跑道頭撿到一塊圓形的鋁質材料金屬片，直徑約為8.5cm左右。貴陽機場方面無法確定此金屬片的來源，因與本公司一架E190飛機在該機場的起飛時間相近，遂將此情況通報給本公司總部的飛機運行中心（AOC），AOC的機務值班工程師通過衛星電話與正在飛行的機組進行溝通，機組聲稱在起飛滑跑過程中除左內主輪剎車溫度相對偏高之外，沒有警告信息，也未發現其它異常情況。
為慎重起見，我們事先通知了飛機前方著陸的太原機場，要求機務人員提前準備好，在該飛機在落地后進行詳細檢查。飛機在太原機場正常落地，機務人員立即進行檢查，很快就發現左內側主輪的輪軸保護蓋有明顯損傷，被切割成一個圓形缺口，直徑約為8.5cm左右，與金屬圓片直徑外形吻合，左內主輪剎車轂外沿有明顯的被磨痕跡，四周有大量可見金屬削，見圖1。
該航班機組反映，太原落地后滑跑期間中央顯示器的CAS區出現LG NO DISPATCH信息，同時報告貴陽起飛滑跑和太原落地后并沒有出現機身和起落架抖動的情況。
圖1：左側主輪外側損傷情況
該飛機停場AOG（Aircraft On Ground）排故，公司總部運行中心安排一架調機到太原機場，執行后續航班，機務AOG排故人員也隨機到達。
二、故障檢查經過
機務排故人員到場后拆下左內機輪，發現主輪軸承杯的外表面嚴重磨損，被磨出三道明顯的溝槽，寬度/深度分別約為15mm/3mm，10.5mm/9.6mm和8mm/7mm，見圖2。
圖2：軸承杯套表面的損傷情況
左內主輪上的內側錐形軸承完全破損，滾棒、封嚴、滾棒支架、卡環等破損零件堆積在機輪內外軸承杯之間的區域，見圖3。
主輪輪轂架內壁磨損成一個直徑約300mm的環狀凹槽，寬度約為25mm，深度約在6.5-7.5mm之間，輪轂的周圍有很多金屬削，見圖3。
主輪上其它損傷還有內側軸承杯的前沿被嚴重刮磨，磨損痕跡深度約1.5mm左右，內側軸承杯與錐形軸承的結合面嚴重磨損。
圖3：主輪內側的損傷情況
機務人員拆下損壞的剎車轂，內側錐形軸承底座卡死在輪軸上，無法取下，參見圖4-1。對該剎車轂進行詳細的檢查，發現剎車轂內壁有多處刮磨和變形的痕跡（圖4），其中一處的損傷長度約為120mm，寬約25mm，剎車轂靜盤的前沿表面被刮磨（圖4）。除此之外，該剎車轂其它部位正常，動片轉動正常，動片卡槽也沒有出現掉塊情況。
圖4：剎車轂的損傷情況
該主輪內側錐形軸承的底座完全卡死在輪軸上，使用高強度的砂輪片，經過6個多小時鋸割，將其鋸斷一個缺口后才能拆下，見圖5-1；輪軸外表面上有明顯剮磨痕跡2處，的一處見圖5-2；輪軸的內部有高溫烤焦變色的痕跡，見圖5-3。
圖5：錐形軸承底座、輪軸外表面和內壁的損傷情況
其它檢查情況如下：
（1）該機輪內側錐形軸承完全損毀，軸承外圈的滾棒支架被完全破壞，現場收集到散落的軸承滾棒20個，其中大部分完全變形，另外有3個滾棒鑲嵌在軸承杯外套表面，丟失5個，正常的軸承有28顆棍棒。
（2）盡管該機輪內側錐形軸承完全損毀，但是機輪外側錐形軸承基?上是完好的，只是外封嚴有輕微的破損，事后進行NDT檢測沒發現外側軸承有異常情況。
（3）輪軸上固定機輪的大螺帽外側表面被磨損，大螺帽的鎖定卡環無損傷，該主輪的胎面有輕微的不均勻磨損，但是未磨損超標，溝槽仍然清晰可見，在輪胎根部周圍有環狀的高溫灼烤痕跡。
（4）對同一起落架上的左外相鄰機輪、剎車轂以及起落架等周圍部件進行詳細檢查，未發現異常情況。
三、技術數據的收集和分析
從故障現場收集的情況來看，此故障現象奇特，發生破損的部位很多，損壞部件呈零散分布狀態，僅依據現有的數據和信息，我們只是隱約地感覺到軸承故障可能是主要原因，但是無法精確地推斷整個故障是如何演變的，而且對各個部件損傷結論是相互矛盾的。因此，為了進一步分析故障的真正原因，我們下載并整理了相關的飛機FHDB（Fault History Database）和QAR（Quick Access Recorder）數據并進行了譯碼，主要情況如下：
1、FHDB數據
E190飛機的FHDB信息儲存在飛機的CMC（Central Maintenance Computer），可以通過飛機儀表面板上的MFD（Multifunction Display）閱讀大致的故障信息，也可以下載到電腦上進行譯碼，獲取更為詳細的故障信息。
對本架飛機FHDB數據進行譯碼后，發現飛機在貴陽機場起飛的爬升階段，就觸發了LG NO DISPATCH故障信息，但是該信息狀態顯示是被抑制的（INHIBITED），經查手冊核實，此信息在飛機的離地飛行階段屬于被抑制的信息級別，落地后即可轉為激活（ACTIVE）狀態，并在CAS（Crew Alerting System）區顯示。這也證實了為什么在空中機組沒有反映有故障信息，而是在太原機場落地滑跑階段才出現故障信息的情況。
該飛機首發航班是從南寧機場出港，經停貴陽機場，經核對南寧出港滑行和貴陽落地后滑行的FHDB，沒有出現過LG NO DISPATCH故障信息，然后往前查詢了7天以內的FHDB數據，也沒有記錄此故障信息。
表1：FHDB譯碼數據
2、QAR數據
只要飛機一上電，E190飛機的QAR即可開始記錄數據，數據儲存在一個PC卡里，該PC卡與普通電腦通用的，容量為2G，可以從QAR取下，然后通過電腦的PC卡接口端下載。經統計，E190飛機該型號QAR可以記錄3000多個不同的參數，且可以連續記錄30天飛行的技術數據。另外，通過修改軟件和數據地址編碼，還可以在QAR里選擇需要記錄的參數，一般情況下我們是盡量多選擇參數，以方便更全面地掌握飛機的技術參數。
圖6：貴陽機場滑行、起飛剎車溫度數據
對貴陽起飛階段QAR數據譯碼后，發現在貴陽機場起飛滑跑階段，左內剎車溫度急劇上升，達277℃，明顯高于另外三個剎車轂的溫度，見圖5的Temper 2。
對南寧機場出港滑行起飛階段和貴陽機場落地滑行時的剎車溫度數據進行譯碼，發現左內剎車溫度（Temper 2）也明顯高于其它三個剎車轂的溫度，但其溫度曲線上升相對較低，沒有觸發警告信息。我們又對前三日所有航段的QAR數據進行譯碼后，左內剎車溫度與其它三個剎車溫度卻是基本一致，沒有出現差異的情況。
以上情況表明，南寧機場航前出港滑行過程中，左內輪子就發生了剎車溫度不正常上升的情況，約為150℃；在貴陽機場著陸滑行時也有類似情況，此時溫度約為200℃，由于此時的溫度還沒有達到警告界限（達到232℃時MFD上溫度值顯示為琥珀色），同時機組也沒有觀察到溫度變化情況，所以在前一航段飛行機組沒有報告故障。
3、相關的維修工作情況
通過飛機維修記錄系統查詢，該飛機七天之內的航后沒有做過起落架部位的相關工作。再往前查詢，該輪子是在四個多月之前更換的，截止故障時已經飛行501個循環。
查詢部件維修歷史記錄，該主輪件號為90002317-2，序號為JUN07-1215，共進行過9次修理，從返修報告核實，返修原因均為輪胎胎面磨損超限或扎傷。
該位置的剎車轂在近期沒有拆裝記錄，與輪子的使用時間基本相同，近期一次更換后共飛行了477個循環，需要說明的是，在更換剎車轂時該主輪還需要拆裝一次。
對E190飛機輪胎修理車間進行調查，輪胎返修工作單按照CMM 32-49-28-210-005-A01的要求，在每次進行輪胎返修時，要拆下主輪里的兩個軸承進行徹底清潔、潤滑，還要進行目視檢查、損傷檢測等相關工作。從收集到7份附件維修報告的情況來看，該主輪的軸承檢查情況都是正常的，沒有更換記錄。
四、故障演變過程的分析
在對以上的數據進行認真研究和分析后，可以確定該主輪內側軸承碎裂是故障的真正原因，為了便于理清思路，我們將故障演變過程分成以下四個階段：
第一階段：故障潛伏期
這階段為當日南寧機場出港之前至機輪臨末拆裝的時間，該軸承在此期間（后期的可能性更大）出現了損傷，損傷的程度相對輕微，并不影響軸承正常的工作狀態，FHDB和QAR記錄的相關數據均為正常狀態。
此類故障有其特殊性，僅僅依靠航線維修的檢查工作項目，基本上是不可能提前發現的，只有在故障發生時才直接暴露出來，如果運氣好，也有可能在進行更換輪胎時或者返修時被發現。
第二階段：故障發生的初期
飛機在南寧機場出港滑行后，左內主輪內側錐形軸承的損傷情況就開始惡化，盡管損傷程度仍然較輕，但是已經引起剎車溫度不正常上升，說明軸承開始處于不正常的工作狀態，剎車溫度上升為150℃；在貴陽機場落地滑行后，損傷程度進一步加深，說明軸承已經嚴重損傷，但是沒有完全碎裂，剎車溫度上升到200℃左右。
天津航空E190飛機實行無過站放行，外站機務人員是不執行過站檢查工作的，飛行機組一般只做簡單的繞機檢查，盡管飛行機組都比較關注起落架部位的檢查，但是在貴陽機場過站檢查時，機組并沒有檢查出異常情況。
第三階段：故障爆發
在貴陽機場滑行起飛階段，由于內側錐形軸承已經嚴重損傷，起飛時高速運轉導致軸承徹底碎裂，摩擦力迅速增加，從而引起剎車溫度急劇上升，從圖6可以看到，飛機離地時剎車溫度達到210℃左右。起落架收人輪艙后，盡管輪子停止轉動，由于輪艙的散熱效率較差，溫度仍然持續上升，達到277℃，超過232℃琥珀色溫度指示警告界限，觸發了LG NO DISPATCH警告信息，由于飛機已經離地，該信息被抑制。
由于內側錐形軸承是在地面滑跑時碎裂的，機輪仍在加速轉動，滾棒被甩離軸承滑槽，使得機輪整體失去內側的支撐點。在外側錐形軸承的軸向分力推動下，機輪整體往里移動，同時還在高速旋轉，這時輪軸上固定螺母的安全卡環凸緣接觸上輪軸保護蓋，并開始鋸割輪軸保護蓋，這就是8.5cm圓形金屬片形成的原因，然后該金屬片掉落在貴陽機場的跑道上。從這一點可以證實，在貴陽機場的起飛階段，內側錐形軸承就已經完全碎裂了。
被甩出錐形軸承滑槽的滾棒，在機輪高速轉動的情況下，一部分被擠進內側軸承杯外側邊緣與剎車轂之間的縫隙，其中有3顆被機輪轉動時的產生的強力擠壓并嵌入軸承杯外套表面，3道明顯凹槽就是這樣形成的，另有5顆通過縫隙后丟失，這8顆滾棒也是造成剎車轂內側表面刮磨的原因。此外，在貴陽機場和太原機場對跑道進行詳細檢查，沒有發現這5顆丟失的滾棒，判斷是貴陽起飛后或者是太原機場進近前，從空中掉落到跑道之外，無法找到。
剩下的20顆滾棒、滾棒支架以及其它損壞的部件，也經過劇烈撞擊和摩擦，大部分嚴重變形，留在機輪內外側軸承之間的區域。通過實物安裝證實，滾棒必須通過軸承杯外側邊緣與剎車轂之間的縫隙，才有可能丟失，這也是20顆滾棒還能留在機輪里的原因。
第四階段：后續損傷
因為內側的軸承已經碎裂，無法順暢轉動，飛機在太原機場落地瞬間巨大的沖擊力使得錐形軸承底座變形，被卡死在輪軸上，導致輪軸表面有兩處明顯的損傷。脫落的滾棒在機輪高速轉動和震動的過程中，被擠壓變形。
同時摩擦力的增加使得溫度急劇上升，達到400℃，雖然未觸發CAS紅色警告信息BRK OVERHEAT（紅色警告溫度為420℃），但導致了輪軸內壁有嚴重烤焦的痕跡，輪胎根部也有被烤炙變色的明顯痕跡。
對于輪轂內側的環形凹槽，我們分析后認為，應該是發生在貴陽機場起飛滑跑和太原機場著陸滑跑兩個階段，主要是機輪往里移動后，剎車轂靜盤的外沿與機輪輪轂內側接觸摩擦產生的，所以這個環形凹槽直徑正好與剎車轂靜盤外沿的直徑相同。
由于該起落架的外側機輪仍然處于完好的狀態，并不影響這一側起落架的正常功能，所以機組在高速滑行時并沒有感覺到機身抖動的情況。
五、軸承碎裂的原因分析
下圖為E190飛機主輪輪轂及其主要部件的示意圖，經過查詢資料比較，與大多數飛機機輪的結構基本相同。
圖7：機輪輪轂、軸承安裝圖
根據手冊資料以及實物分析，兩個錐形軸承通過松配合裝配在機輪輪轂的軸承杯里，軸承杯表面相對于輪軸是一個斜面，滾棒是緊貼斜面進行滾動的。在地面承受飛機重力時產生沿輪軸方向的軸向分力，正常情況下內、外軸承產生的軸向分力大小相等，方向相反，可使機輪在軸向保持靜止狀態。
圖8：完好輪轂的內側
此次事件的罪魁禍首是左內主輪錐形軸承碎裂造成的，經核查，這是我公司E190飛機2008年運行以來第一次發生，通過對其它航空公司工程技術部門的咨詢，主輪錐形軸承碎裂的情況也不多見，目前尚沒有收到相關的正式報告。
根據機輪錐形軸承的工作特點，對軸承碎裂的原因分析可以按照方式進行，?多的，受限于設備和技術能力，我們主要從航線維護和輪胎返修的環節進行簡要分析。
1、航線維修工作的原因分析
拆裝機輪是基本的航線維修內容之一，安裝E190飛機主輪時，需要進行兩次磅力矩工作，第一次預緊力矩值較大，為481-495 N.m（4260-4380 lb.in），將主輪錐形軸承往里壓緊到位，避免產生軸向活動空隙。第二次為上緊力矩較小，為147-151 N.m（1300-1335 lb.in），即可將機輪固定好，使得機輪不至于過緊，影響順暢轉動。
該主輪自臨末一次安裝后已經使用了477個循環，通過近期一個多月QAR的數據分析，四個主輪的剎車溫度全部正常，溫度曲線基本相同，此外通過維修數據系統查詢，近期6個月沒有相關起落架和剎車系統的故障，可以排除航線維修工作引起故障的因素。
2、輪胎返修車間維修工作的原因分析
在各個故障軸承部件上，附著的潤滑脂很多，仍然有很好的粘性，沒有干燥板結情況。對損傷部件清潔后，進行了詳細的目視檢查，所有損傷均體現出一次性外力作用的情況，未發現長期磨損造成的累積性損傷，因此可以確定軸承的清潔、潤滑工作環節不是誘發故障的主要原因。
我們在輪胎返修車間檢查時發現，有幾個同時修理的機輪，軸承拆下后統一進行清潔、潤滑，由于沒有做標志，也不對軸承的序號進行記錄，因此，不可避免會造成串裝的情況，也就是說，這次損壞的機輪經過9次修理后，該機輪上的軸承基本上可以確定不是原裝的了，所以這個軸承到底使用了多長時間，不能給出一個明確?結論。
此外，軸承在拆下清潔、潤滑、安裝的過程中，由于工作場所的轉移，不能確定其中是否有摔落的情況，因為這種情況會造成滾棒、支架產生隱形裂紋。可見，盡管不能確定輪胎車間是否存在問題，但是可以確定在修理的工序上有提升的必要性。
3、軸承制造廠家的原因分析
廠家CMM（Component Maintenance Manual）針對軸承的檢查方式只有目視檢查，檢查內容是銹蝕、裂紋、碳化、刮痕、點狀腐蝕、平整度、高溫變色等，只要發現不正常癥狀就必須更換。這種檢查方式是有一定缺陷的，只能檢查到表面可見部分，無法檢測滾棒及相關部件的隱藏部位，還是有漏檢的可能性。此外，軸承也沒有規定使用壽命，而且輪胎返修車間工作模式也是無法控制軸承使用時間的，軸承本身就是磨損部件，僅依靠目視檢查發現問題之后再更換，是不太可靠的。
E190飛機使用Meggitt公司生產的主輪輪轂及軸承，這是我公司第一起軸承碎裂的故障報告，Meggitt公司出于保護商業機密的緣故，沒有給出世界機隊的使用情況。
從整體的情況來看，這是一起個案，盡管檢查方式存在不足之處，軸承質量可以得到保障的。
六、小結
這是一起典型的由單個部件損壞引起連鎖反應故障的特殊案例，我們在初期的故障分析中，基本上就得出了左內機輪內側錐形軸承碎裂是首要原因，但是對故障的整個演變過程是很迷惑的，不能精確地判斷幾個關鍵現象形成的時間點、順序等情況，如圓形金屬片是如何形成的和掉落的？軸承杯套上的三道凹槽是如何形成的？錐形軸承底座是如何卡死的？輪軸內筒高溫烤炙的色變發生在什么時候？等等，盡管收集了一些FHDB、QAR相關數據，但是在大量的數據和信息面前，沒有將所有的信息有效地串在一起，也就是排故思路不清晰，邏輯推理混亂，因此就對各個故障環節的推斷出現了非常矛盾的結論。
通過對排故思路的整理，我們重點對QAR數據進行了認真研究，以QAR記錄的剎車溫度數據變化的時間點為線索，我們將故障演變過程分成了四個階段進行分析，然后分別對每個階段的數據和信息深入分析，很快就理清了故障分析的思路，能夠將所有故障現象有機地串接起來，非常精確地推算出故障演變情況，基本上還原了每一個階段的該機輪真實的工作狀態。
目前大多數飛機上類似QAR和FHDB的系統可以記錄各種各樣的參數數據，機務維修人員除了要收集有效數據和信息外，還要善于對數據進行鑒別和分類，以及邏輯清晰的思維分析能力，否則即使擁有海量的數據和信息，也會陷入一籌莫展的窘境。
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