Cessna525型飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)簡介及典型故障分析

馮銳

摘要：Cessna525型飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的主要作用是當(dāng)飛機(jī)處于不同的飛行狀態(tài)和外界條件時(shí)，使飛機(jī)駕駛艙，客艙，保持良好的環(huán)境參數(shù)，為飛行員和乘客的正常工作和生活提供良好的環(huán)境條件。飛機(jī)座艙的環(huán)境參數(shù)主要包括空氣的溫度，壓力和壓力變化率?？照{(diào)系統(tǒng)是飛機(jī)重要系統(tǒng)之一，空調(diào)系統(tǒng)故障會(huì)給座艙的環(huán)境和飛行安全帶來麻煩。著重對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的常見故障進(jìn)行分析總結(jié)，提出一些維護(hù)上的建議和排故經(jīng)驗(yàn)，希望能對(duì)讀者有一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：空調(diào)；制冷；增壓；故障

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.17.101

1空調(diào)系統(tǒng)的工作原理及組成

空調(diào)系統(tǒng)由引氣系統(tǒng)，空氣分配系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)，座艙增壓系統(tǒng)組成。引氣系統(tǒng)為飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)引氣，主要使用發(fā)動(dòng)機(jī)引氣和外界沖壓空氣。正常情況下座艙的空氣來自發(fā)動(dòng)機(jī)引氣，該氣源與從機(jī)外的沖壓空氣熱交換，調(diào)壓后進(jìn)入座艙。從發(fā)動(dòng)機(jī)引進(jìn)的高溫空氣，經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)活門和流量控制活門，在散熱器中與沖壓空氣進(jìn)行熱交換后，送到空氣分配器，再由空氣分配系統(tǒng)送到座艙。沖壓空氣調(diào)節(jié)活門可以調(diào)節(jié)沖壓空氣的流量，從而控制散熱器內(nèi)的空氣溫度，使其達(dá)到適宜的溫度要求。

空氣分配系統(tǒng)主要由飛機(jī)內(nèi)部的各種通風(fēng)管道和控制調(diào)節(jié)活門組成。該系統(tǒng)將新鮮空氣分配到飛機(jī)座艙。

溫度控制系統(tǒng)分為加溫及制冷兩種功能：（1）加溫功能：發(fā)動(dòng)機(jī)引氣溫度太高不能直接引入飛機(jī)需由機(jī)外沖壓空氣經(jīng)熱交換器降溫后使用。沖壓空氣由溫度控制系統(tǒng)內(nèi)的沖壓空氣調(diào)節(jié)活門控制。當(dāng)座艙內(nèi)溫度較高時(shí)，位于座艙后部蓋板下的溫度傳感器與位于中央操縱臺(tái)上的溫度控制旋鈕共同作用，控制沖壓空氣調(diào)節(jié)活門開口加大，增加沖壓空氣的流量，使發(fā)動(dòng)機(jī)引氣在流經(jīng)散熱器時(shí)降到更低的溫度；反之，當(dāng)座艙內(nèi)的溫度較低時(shí)，則減小沖壓空氣調(diào)節(jié)火門的開口，使發(fā)動(dòng)機(jī)引氣的溫度升高。（2）制冷功能：飛機(jī)上使用氟利昂蒸發(fā)循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)，氟利昂制冷劑通過蒸發(fā)，冷凝，蒸發(fā)的循環(huán)帶走了系統(tǒng)中的熱量，起到制冷的作用。在飛行中，如果感覺到熱，沖壓空氣調(diào)節(jié)活門將向全開位的方向移動(dòng)，引氣將被盡可能的冷卻。如果此時(shí)飛機(jī)高度低于18000FT，則氟利昂壓縮機(jī)被接通，向座艙提供氟利昂制冷的空氣，同時(shí)沖壓空氣調(diào)節(jié)活門控制引氣的溫度。當(dāng)座艙條件改善后，沖壓空氣調(diào)節(jié)活門移向70%關(guān)的位置，壓縮機(jī)斷電。在地面時(shí)，如需要壓縮機(jī)工作，必須連接地面電源或者使右發(fā)動(dòng)機(jī)工作。在飛行中，如果壓縮機(jī)工作，飛機(jī)必須低于18000FT，且兩臺(tái)發(fā)電機(jī)都在工作，如果任何一臺(tái)發(fā)電機(jī)不工作，空調(diào)壓縮機(jī)都無法正常工作。氟利昂空調(diào)系統(tǒng)的組件包括：壓縮機(jī)，壓縮機(jī)電機(jī)，冷凝器，接收/干燥器前蒸發(fā)器風(fēng)扇和后蒸發(fā)器風(fēng)扇。溫度控制系統(tǒng)也是該機(jī)型故障高發(fā)系統(tǒng)。

座艙增壓系統(tǒng)是空調(diào)系統(tǒng)中重要的系統(tǒng)。該系統(tǒng)在正常和緊急情況下向座艙提供增壓空氣。飛機(jī)增壓使用發(fā)動(dòng)機(jī)引氣，在地面和低高度通風(fēng)狀態(tài)時(shí)使用新鮮空氣風(fēng)扇引入新鮮空氣。因此，空氣在進(jìn)入座艙前，已經(jīng)是經(jīng)過增壓的，如果不控制，座艙內(nèi)的空氣壓力會(huì)不斷升高。該機(jī)型通過改變，主、次級(jí)放氣活門膜盒的位置開度，來調(diào)節(jié)由座艙放入飛機(jī)尾錐內(nèi)的空氣流量，以達(dá)到調(diào)節(jié)座艙壓力的目的。增壓系統(tǒng)向座艙提供增壓空氣有兩種方式：一種是正常方式，另一種是應(yīng)急方式。應(yīng)急增壓活門安裝在駕駛艙右側(cè)地板下的風(fēng)擋除冰供氣管道上。系統(tǒng)內(nèi)裝有溫度傳感器以保持座艙溫度的穩(wěn)定。在應(yīng)急增壓時(shí)，乘客幾乎不會(huì)感到飛機(jī)內(nèi)狀態(tài)的改變。座艙增壓系統(tǒng)包括數(shù)字式控制器，一個(gè)主放氣活門，一個(gè)次級(jí)放氣活門和人工活門。每個(gè)放氣活門都有一個(gè)獨(dú)立的最大壓差釋壓活門和一個(gè)最大高度安全活門。座艙高度控制器通過主放氣活門上的電磁活門來改變兩個(gè)放氣活門的位置。兩個(gè)活門之間有管互聯(lián)，可平衡活門之間的氣流量。

增壓系統(tǒng)如圖1。

2常見故障分析

空調(diào)系統(tǒng)最常見故障為溫控系統(tǒng)故障，尤其以制冷故障最常見。制冷故障原因大致分為三種：（1）空調(diào)壓縮機(jī)故障：壓縮機(jī)為空調(diào)制冷的核心部件，判斷壓縮機(jī)本體故障，可連接壓力表，運(yùn)轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，若壓力表高壓低壓數(shù)值相近則可斷定壓縮機(jī)故障，因?yàn)閴嚎s機(jī)不工作無法使回流的氟利昂蒸汽高速的流過冷凝器無法加壓進(jìn)入前/后蒸發(fā)器，導(dǎo)致無法換熱。排故需要更換壓縮機(jī)，重新充入氟利昂及規(guī)定牌號(hào)的潤滑油。注意：空調(diào)控制面板上的綠色壓縮機(jī)工作指示燈，僅是壓縮機(jī)電機(jī)的工作指示燈不能作為判斷壓縮機(jī)是否功能良好的依據(jù)。判斷壓縮機(jī)是否功能良好必須連接高壓/低壓壓力表，運(yùn)轉(zhuǎn)壓縮機(jī)讀出高低壓數(shù)值。經(jīng)分解，故障壓縮機(jī)?？梢妷嚎s機(jī)打壞內(nèi)部出現(xiàn)金屬屑，為防止金屬屑進(jìn)入管路再次循環(huán)到新壓縮機(jī)進(jìn)行破壞，則需要沖洗全部空調(diào)管路。再如壓縮機(jī)電機(jī)傳動(dòng)皮帶斷裂故障，壓縮機(jī)本身無動(dòng)力需要壓縮機(jī)電機(jī)通過壓縮機(jī)電機(jī)皮帶帶轉(zhuǎn)來提供壓縮機(jī)的動(dòng)力使壓縮機(jī)正常工作，如壓縮機(jī)電機(jī)皮帶斷裂則壓縮機(jī)無法工作。壓縮機(jī)皮帶斷裂原因多種多樣，如張力不足皮帶松高速運(yùn)轉(zhuǎn)下皮帶離開固定傳送齒輪使壓縮機(jī)無法正常工作。因?yàn)槠橄鹉z材質(zhì)皮帶老化使皮帶斷裂導(dǎo)致壓縮機(jī)無法正常工作。皮帶安裝位置不合適皮帶的齒與固定傳送齒輪齒無法正確嚙合導(dǎo)致齒打滑，使壓縮機(jī)無法正常工作。制冷劑不足/過多，制冷劑不足/過多均會(huì)使壓縮機(jī)不能正常工作，由雙位電門控制。雙位壓力電門安裝在接收/干燥器上它有兩個(gè)功能，第一，作為一個(gè)低壓安全電門防止系統(tǒng)在氟利昂壓力低或外界溫度低的情況下工作；第二，作為一個(gè)高壓安全電門防止氟利昂壓力過高或者外界溫度過高時(shí)損壞系統(tǒng)。在接收/干燥器上有一塊玻璃窗口，可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行目視檢查，若流過窗口的氟利昂制冷劑為白色云霧狀或者無色透明但是有大量氣泡存在則證明氟利昂壓力低或者氟利昂液體不足，需要重新灌充氟利昂。正常情況應(yīng)為，透明無色液體流過窗口。接收/干燥器故障，接收/干燥器在維護(hù)手冊(cè)中無明確定時(shí)更換要求，如果故障也很難判斷。接收/干燥器故障會(huì)使壓縮機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的水和雜質(zhì)無法排出，導(dǎo)致水和雜質(zhì)通過系統(tǒng)循環(huán)流入壓縮機(jī)導(dǎo)致壓縮機(jī)潤滑出現(xiàn)問題是壓縮機(jī)抱死無法工作。需制定辦法定時(shí)更換接收/干燥器。（2）前后蒸發(fā)器進(jìn)氣口堵塞：飛機(jī)內(nèi)部鋪有地毯，地毯的毛屑粘連在進(jìn)氣口導(dǎo)致堵塞進(jìn)氣量變小，制冷效果變差。需定時(shí)清潔蒸發(fā)器進(jìn)口，蒸發(fā)器進(jìn)口百葉窗十分脆弱不能使用鋼絲刷或者金屬，硬木工具進(jìn)行清潔。應(yīng)使用毛刷，或者膠帶小心仔細(xì)的清潔。更換合乎手冊(cè)要求的地毯防止堵塞。（3）膨脹閥故障：膨脹閥是制冷的核心部件，管理經(jīng)過蒸發(fā)器氟利昂的流量。膨脹閥常見堵塞，性能變差。需要定時(shí)檢查前后蒸發(fā)器出風(fēng)口溫度差，若大于5℉需要調(diào)整膨脹閥（調(diào)整方法見維護(hù)手冊(cè)）如無法調(diào)整則需更換膨脹閥。

頂部出風(fēng)口不出風(fēng)：頂部出風(fēng)口由后蒸發(fā)器提供冷卻空氣，后蒸發(fā)器“FLOOD”位在最大速度下工作，提供最大冷氣風(fēng)量。所有的空氣均通過后承壓框頂部的溢流冷卻風(fēng)門進(jìn)入座艙。需檢查溢流冷卻風(fēng)門，溢流冷卻風(fēng)門為23PSI伺服空氣控制，檢查溢流冷卻風(fēng)門時(shí)伺服空氣管道也需要一并檢查。如故障需更換。后蒸發(fā)器進(jìn)口堵塞使得出風(fēng)量變小，導(dǎo)致頂部出風(fēng)口出風(fēng)量小/無法出風(fēng)。

增壓系統(tǒng)故障：增壓系統(tǒng)分為三種工作模式：（1）地面/滑行模式：飛機(jī)在地面（空地電門地面位），任一發(fā)動(dòng)機(jī)功率低于85%N2，2個(gè)放氣活門均處于全開位。（2）預(yù)增壓模式：空地電門地面位，兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)功率大于85%N2，兩個(gè)放氣活門關(guān)上一部分，避免起飛過程中的壓力波動(dòng)?？刂破饕?100英尺/分鐘的升降率使座艙增壓，起飛過程中座艙壓差最大可達(dá)到機(jī)場(chǎng)高度以下200英尺?；铋T關(guān)閉的整個(gè)過程大概需要20秒。飛機(jī)起飛收上起落架后，空地電門使增壓系統(tǒng)進(jìn)入飛行模式。（3）飛行模式：空地電門空中位，發(fā)動(dòng)機(jī)每秒向座艙提供8磅空氣，而座艙內(nèi)的空氣又經(jīng)過放氣活門放入飛機(jī)尾錐。系統(tǒng)通過改變主/次放氣活門控制腔內(nèi)的壓力來調(diào)節(jié)膜盒的位置，而膜盒的位置決定了經(jīng)放氣活門排出飛機(jī)的空氣流量，系統(tǒng)通過控制座艙放棄率來達(dá)到保持和調(diào)節(jié)座艙高度的目的。主/次放氣活門的控制腔由一根管子聯(lián)通，每個(gè)放氣活門都有一個(gè)限流口。主/次級(jí)放氣活門維持座艙壓力最大86PSI。某次飛行中，飛行高度4000米座艙突然失壓，機(jī)組下降高度返航，安全著陸。經(jīng)過仔細(xì)的分析和測(cè)試，發(fā)現(xiàn)右起落架空地電門頂塊長期磨損出現(xiàn)間隙，飛行中震動(dòng)導(dǎo)致移位，使空地電門提供錯(cuò)誤信號(hào)。主/次級(jí)放氣活門進(jìn)入地面/滑行模式，放氣活門全開，導(dǎo)致飛機(jī)失壓。后更換空地電門頂塊，故障排除。

空調(diào)系統(tǒng)交聯(lián)飛機(jī)系統(tǒng)較多，造成故障的原因多種多樣。這就要求維護(hù)人員熟悉工作原理，不在一個(gè)系統(tǒng)里找故障，聯(lián)系故障情況多考慮交聯(lián)系統(tǒng)，才能準(zhǔn)確判斷排除故障。

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