飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)原理及故障探究

付妍

昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)有限責(zé)任公司

飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)原理及故障探究

付妍

昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)有限責(zé)任公司

空調(diào)系統(tǒng)可以滿足機(jī)組乘客舒適性要求，為飛機(jī)提供一個(gè)可調(diào)節(jié)的內(nèi)部環(huán)境，其包括制冷分配、加溫溫度控制以及設(shè)備冷卻增壓等多個(gè)子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)作業(yè)，確保可以滿足實(shí)際運(yùn)行需求。為減少空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行故障，需要就其運(yùn)行進(jìn)行分析，確定各常見(jiàn)故障發(fā)生原因，然后有針對(duì)性的采取措施進(jìn)行優(yōu)化，本文對(duì)此進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。

飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)；運(yùn)行原理；故障排除

空調(diào)系統(tǒng)作為飛機(jī)重要組成系統(tǒng)之一，可以滿足飛機(jī)客艙以及駕駛艙在飛行和地面上對(duì)空氣參數(shù)的要求。為提高飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，需要基于其運(yùn)行原理，對(duì)常見(jiàn)故障問(wèn)題進(jìn)行分析，確定原因后及時(shí)排除，保證其可以維持最佳運(yùn)行狀態(tài)，減少延誤或停飛情況的發(fā)生。

一、飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行原理

1.流量控制與關(guān)斷活門

由氣源系統(tǒng)給出的引氣通過(guò)流量控制與關(guān)斷活門（FCSOV）進(jìn)入到主交換器，且FCSOV可以對(duì)進(jìn)入組件的引氣流量進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。其作為電控氣動(dòng)活門，一般被安裝到空調(diào)艙內(nèi)與龍骨梁和空氣循環(huán)機(jī)接近的位置，并且設(shè)置有位置指示器，可以用于后期活門故障排查。

2.熱交換器

主交換器通過(guò)FCSOV接收到引氣，然后利用沖壓空氣對(duì)引氣進(jìn)行降溫處理，最后冷卻后的扛起進(jìn)入到ACM壓縮機(jī)部分。次熱交換器則對(duì)來(lái)自ACM的壓縮空氣進(jìn)行接收，高溫壓縮空氣在次熱交換器通過(guò)沖壓空氣再次降溫后，將會(huì)變成冷卻壓縮空氣，最后經(jīng)過(guò)水分離器管道回到ACM[1]。對(duì)于主、次熱交換器來(lái)講，均設(shè)置有通風(fēng)/擴(kuò)散組件，能夠促使空壓空氣通過(guò)相應(yīng)熱交換器，然后從機(jī)體內(nèi)將沖壓空氣廢氣全部排出。一般將主次熱交換器和相應(yīng)通風(fēng)/擴(kuò)散組件安裝到空調(diào)倉(cāng)外后側(cè)位置，并且要將主熱交換器安裝到次熱交換器后面位置。

3.空氣循環(huán)機(jī)

空氣循環(huán)機(jī)可以通過(guò)渦輪內(nèi)的膨脹做功，對(duì)空氣溫度進(jìn)行降溫處理，多被安裝在空調(diào)艙內(nèi)部。其在動(dòng)作時(shí)需要高速旋轉(zhuǎn)，且同根軸上共有渦輪、壓氣機(jī)、葉輪風(fēng)扇三個(gè)部分，并由有箔托空氣軸承進(jìn)行支撐作用，空氣軸承可以保證在空氣循環(huán)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)作業(yè)時(shí)，維持最小摩擦力狀態(tài)，降低對(duì)設(shè)備構(gòu)件的磨損，延長(zhǎng)服務(wù)壽命。如果運(yùn)行中出現(xiàn)反向旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，將會(huì)對(duì)空氣軸承產(chǎn)生損壞，而影響空調(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4.沖壓空氣系統(tǒng)

沖壓空氣系統(tǒng)可以對(duì)進(jìn)入兩級(jí)熱交換器的外界空氣量進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，主要包括沖壓空氣管、沖壓空氣進(jìn)氣門組件、沖壓空氣作動(dòng)筒以及沖壓空氣溫度傳感器等幾部分。其中，沖壓空氣管可經(jīng)過(guò)進(jìn)氣門促使沖壓空氣流向熱交換器，然后經(jīng)過(guò)排氣口排出，多安裝在空調(diào)倉(cāng)外側(cè)位置；沖壓空氣折流門以及沖壓空氣調(diào)節(jié)板可以組成沖壓空氣進(jìn)氣門組件，主要對(duì)進(jìn)入熱交換器的冷卻氣流進(jìn)行控制；通過(guò)沖壓空氣作動(dòng)筒可以促使折流門與調(diào)節(jié)板進(jìn)行移動(dòng)動(dòng)作，且作動(dòng)筒為交流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的線性作動(dòng)筒[2]。另外，沖壓空氣溫度傳感器向組件可以與ACM壓縮機(jī)以及次熱交換器進(jìn)行連接，能夠向組件/區(qū)域溫度控制器提供溫度數(shù)據(jù)，然后根據(jù)所提供的溫度值，對(duì)沖壓空氣進(jìn)氣調(diào)節(jié)板位置進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。

二、飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行故障與排除措施

1.運(yùn)行故障確認(rèn)

如果飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障后，需要及時(shí)判斷確認(rèn)該信息是否準(zhǔn)確可靠，然后再采取相應(yīng)措施及時(shí)處理，在控制故障影響范圍的同時(shí)，避免信息錯(cuò)誤造成資源浪費(fèi)。通過(guò)復(fù)位相關(guān)跳開(kāi)關(guān)、斷電、通過(guò)中央故障顯示系統(tǒng)等來(lái)進(jìn)行溫控測(cè)試便可確定故障信息真?zhèn)?，及時(shí)排除假故障。對(duì)于確認(rèn)的故障信息，需要確定故障發(fā)生部位，并根據(jù)故障表現(xiàn)形式，參考排故手冊(cè)進(jìn)行故障排除。其中，飛機(jī)綜合數(shù)據(jù)系統(tǒng)的ALPHACALL UP功能可以對(duì)空調(diào)系統(tǒng)各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行有效調(diào)取，可便于故障的有效隔離。例如壓氣機(jī)出口溫度、組件出口溫度、旁通閥開(kāi)度、組件流量以及沖壓空氣進(jìn)氣門開(kāi)度等參數(shù)，可以通過(guò)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的全程監(jiān)控，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理運(yùn)行故障。

2.FCV故障

FCV為電控氣動(dòng)活門，其主體為一個(gè)文氏管，利用壓差傳感器和壓力傳感器對(duì)文氏管喉部壓差以及入口處壓力進(jìn)行測(cè)量，然后計(jì)算空氣流量，并利用ACSC通過(guò)力矩馬達(dá)操縱FAC主控制腔放氣，對(duì)空氣流量進(jìn)行控制。在這過(guò)程中，如果FAC壓差與壓力傳感器出現(xiàn)故障，將會(huì)直接造成所測(cè)量空氣流量出現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法有效控制流量，影響空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效果。其中，電控與氣控均可造成FAC關(guān)閉：第一電控關(guān)閉[3]。壓氣機(jī)出口溫度過(guò)高、發(fā)動(dòng)機(jī)火警電門按出、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)以及水上迫降電門在ON位等，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)接口組件可以將發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電門信號(hào)傳輸給ACSC，用于電門啟動(dòng)，如果存在故障將會(huì)造成FCV無(wú)法開(kāi)啟，而造成系統(tǒng)故障。第二，氣控關(guān)閉。主要是因?yàn)橐龤鈮毫^(guò)低，或者部分飛機(jī)裝有壓氣機(jī)啟動(dòng)過(guò)熱傳感器，壓氣機(jī)運(yùn)行溫度達(dá)到230℃后，過(guò)熱傳感器與FCV之間氣路可利用金屬之間縫隙給FCV控制腔放氣，如果氣路漏氣則會(huì)造成FCV無(wú)法啟動(dòng)。排故時(shí)需要將FCV相關(guān)CB拔出，確定氣控部門是否正常，判斷故障原因，然后采取對(duì)應(yīng)措施處理。

3.壓氣機(jī)故障

主要為壓氣機(jī)出口溫度過(guò)高，一般在達(dá)到215～260℃時(shí)，ACSC便會(huì)通過(guò)控制FCV開(kāi)度來(lái)減少PACK流量。當(dāng)COT溫度超過(guò)260℃后，便會(huì)發(fā)出超溫警告，ACSC直接控制FAC關(guān)閉。另外，如果COT溫度過(guò)高，還會(huì)造成FAC故障全開(kāi)位。故障原因是沖壓空氣進(jìn)去們關(guān)閉會(huì)造成沖壓空氣不足，熱引氣無(wú)法有效降溫，因而COT溫度過(guò)高。排故時(shí)需要確定沖壓空氣進(jìn)氣門是否為開(kāi)啟狀態(tài)，且此部分常見(jiàn)故障為進(jìn)氣門作動(dòng)筒故障以及卡阻而導(dǎo)致打開(kāi)失敗，因此需要及時(shí)檢查并確認(rèn)，爭(zhēng)取及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問(wèn)題，恢復(fù)沖壓空去進(jìn)氣門正常運(yùn)行。

結(jié)束語(yǔ)

飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)組成部分較多，并且各子系統(tǒng)之間聯(lián)系密切，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題均會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。因此在對(duì)其運(yùn)行故障進(jìn)行分析時(shí)，需要基于各子系統(tǒng)運(yùn)行原理，分析不同故障發(fā)生原因，然后有針對(duì)性的采取措施進(jìn)行優(yōu)化處理，確保整個(gè)系統(tǒng)維持在最佳運(yùn)行狀態(tài)。

[1]陳成.飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)原理及故障分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2016, (15)：9-11+13.

[2]王真寅.波音737飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)與故障排除方法研究[D].鄭州大學(xué),2015.

[3]崔傳捷.SR20飛機(jī)座艙空調(diào)系統(tǒng)原理及故障簡(jiǎn)析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2015,(06)：45.

付妍（1984-），女，云南昆明人，學(xué)歷：大學(xué)本科，研究方向：電氣工程、設(shè)備維修與管理。