飛機(jī)APU外部件故障的診斷分析

屠俊佳

摘? ?要：飛機(jī)APU外部件指的是輔助動(dòng)力裝置，英文名稱為Asist Power Unit，主要由離心渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)及發(fā)電機(jī)裝置構(gòu)成。飛機(jī)APU部件起到獨(dú)立提供電源及壓縮空氣的作用，即便飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)遭遇空中停車，APU憑借其功能，可以確保飛機(jī)起飛安全性。引起APU故障的因素較多，需要維護(hù)人員提高維護(hù)技巧，保障飛機(jī)安全平穩(wěn)飛行，提高飛機(jī)客艙舒適度。飛機(jī)運(yùn)行過程中，APU外部件極易在啟動(dòng)環(huán)節(jié)及運(yùn)行環(huán)節(jié)出現(xiàn)一些故障，影響飛行安全。本文對(duì)飛機(jī)APU功用及工作原理進(jìn)行分析，對(duì)部件常見故障現(xiàn)象進(jìn)行說明，就電負(fù)載、氣負(fù)載、自動(dòng)關(guān)車及相關(guān)異常情況進(jìn)行診斷，提出飛機(jī)APU外部件故障維護(hù)要點(diǎn)，以提高飛機(jī)APU性能穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：APU? 發(fā)動(dòng)機(jī)? 故障? 要點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TP277? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）12（a）-0006-02

1? 飛機(jī)APU概述

飛機(jī)APU除了獨(dú)立提供飛機(jī)起飛及飛行中的電力及壓縮空氣外，還具備一定的附加推力供給作用。飛機(jī)地面起飛之前，主發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)主要借助APU裝置來供電，省卻了地面電或氣源車，飛行效率更高。在飛機(jī)客艙及飛機(jī)駕駛艙內(nèi)，APU可提供照明功能及空調(diào)使用，在飛機(jī)處于地面加速階段及高空爬升時(shí)，APU輔助飛機(jī)發(fā)電機(jī)釋放全部功率，改善飛機(jī)起飛性能。

飛機(jī)APU主要是采用燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)為主構(gòu)成，具有恒定的工作轉(zhuǎn)速，也可視為恒速發(fā)動(dòng)機(jī)。在外部件組成上，除了發(fā)電機(jī)外，還有氣動(dòng)負(fù)載壓氣機(jī)及減速齒輪箱。飛機(jī)APU的核心部件是ECU及FCU，在APU功能上主要由ECU控制，在功能監(jiān)測(cè)上，經(jīng)由內(nèi)置自檢系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。APU在啟動(dòng)階段、加速階段及恒速運(yùn)轉(zhuǎn)階段所需的燃油流量，由FCU進(jìn)行分配，借助流量分配器及電磁活門完成。

2? 飛機(jī)APU外部件故障分類

不管是波音737系列還是空客A320系列，較為常見的機(jī)型在APU使用中，外部件發(fā)生故障的概率總體屬于較高狀態(tài)。APU外部件故障分布在APU啟動(dòng)及運(yùn)行過程中，如出現(xiàn)引氣壓力過低或引氣失穩(wěn)不可用，難以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)及空調(diào)實(shí)施啟動(dòng)，故障原因常見于APU引氣系統(tǒng)。如出現(xiàn)無法供電、電壓頻率失穩(wěn)或自動(dòng)掉電，故障原因集中于APU供電系統(tǒng)環(huán)節(jié)。簡(jiǎn)言之，飛機(jī)APU外部件故障多發(fā)于APU啟動(dòng)及運(yùn)行過程中。

3? 飛機(jī)APU外部件故障診斷分析要點(diǎn)

各系列飛機(jī)在實(shí)際維護(hù)時(shí)，APU故障的發(fā)生概率依然較高，在故障現(xiàn)象表現(xiàn)上，一般較為明顯，在診斷、維護(hù)及排除時(shí)較簡(jiǎn)單，但一些故障產(chǎn)生的原因較多樣，需要在診斷時(shí)考慮更多方面。簡(jiǎn)要分析APU外部件故障診斷要點(diǎn)：

3.1 飛機(jī)APU啟動(dòng)環(huán)節(jié)故障及診斷

飛機(jī)APU啟動(dòng)的步驟流程如下：將飛機(jī)APU電門旋至START位置，釋放操作，APU開關(guān)歸于ON位，APU燃油關(guān)斷活門及APU進(jìn)氣道門由ECU打開。待APU進(jìn)氣道門打開完畢，閉合門上電門，將道門打開信號(hào)發(fā)于ECU，ECU再傳輸信號(hào)給SCU，SCU給SPU下發(fā)270V直流電供電指令。最后，通過SCU，實(shí)現(xiàn)270V直流電向270V交流電的轉(zhuǎn)換，完成飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)供電。

在飛機(jī)APU啟動(dòng)環(huán)節(jié)，最常見到的故障時(shí)APU啟動(dòng)失敗，或APU啟動(dòng)時(shí)提示P5，P8信息，即ECU、SPU、SCU、FCU、點(diǎn)火系統(tǒng)、火警探測(cè)器等部件存在故障[2]。如APU需要多次啟動(dòng)方能成功，而無提示信息出現(xiàn)，但通過ECU自檢系統(tǒng)能夠發(fā)現(xiàn)故障信息，則多為ECU內(nèi)部出現(xiàn)間歇性故障。在對(duì)此進(jìn)行診斷維護(hù)時(shí)，應(yīng)對(duì)APU滑油冷卻進(jìn)氣道進(jìn)行檢查，清理雜物，查看是否氣路出現(xiàn)阻塞。如進(jìn)氣道無異常，考慮故障所在為FCU、起動(dòng)發(fā)電機(jī)或點(diǎn)火系統(tǒng)，根據(jù)檢修手冊(cè)對(duì)上述部件做檢查。通常而言，如FCU部件在供油上出現(xiàn)故障，會(huì)連帶發(fā)動(dòng)機(jī)失去轉(zhuǎn)速，引起APU無法啟動(dòng)。此外，在啟動(dòng)APU時(shí)，如“FAULT”指示燈亮，考慮啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)存在故障、點(diǎn)火激勵(lì)器、點(diǎn)火電嘴或SCU出現(xiàn)故障。在故障分布上，如APU關(guān)位卡死或進(jìn)氣門動(dòng)作筒無法開啟，也會(huì)導(dǎo)致APU啟動(dòng)失敗。最后，APU啟動(dòng)并正常運(yùn)行，但出現(xiàn)可供氣無法供電的問題，此時(shí)考慮原因?yàn)槠饎?dòng)發(fā)電機(jī)故障。

3.2 飛機(jī)APU運(yùn)行環(huán)節(jié)故障及診斷

飛機(jī)APU及外部件在成功啟動(dòng)并運(yùn)行后，也會(huì)伴隨有一定的故障概率，故障類型主要涉及到電負(fù)載和氣負(fù)載[3]。

首先，電負(fù)載。APU供電故障最常見的表現(xiàn)是自動(dòng)掉電，APU啟動(dòng)后即有電源馬上失效的狀況出現(xiàn)。APU電負(fù)載能夠顯示故障信息，診斷維護(hù)較為簡(jiǎn)單，但如沒有故障信息提示，要對(duì)故障現(xiàn)象做好周密分析。一是考慮起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)故障，如繼電器間歇性故障及非開關(guān)等。一般情況看，起動(dòng)發(fā)電機(jī)存在故障，會(huì)同步伴隨MAINT指示燈亮。二是如起動(dòng)發(fā)電機(jī)無問題，電源仍然失效，應(yīng)考慮故障部位是否存在GCB部件。另外，本著全面診斷的原則，還應(yīng)對(duì)FCU故障連帶引起的掉電概率進(jìn)行評(píng)估。

其次，氣負(fù)載。引氣壓力低會(huì)導(dǎo)致APU出現(xiàn)氣負(fù)載或引氣無法使用，引氣壓力失穩(wěn)等。APU引氣系統(tǒng)中的BAV、IGV、SCV、壓力傳感器、負(fù)載壓氣機(jī)等部件在運(yùn)行中存在一定的故障幾率。對(duì)BAV、SCV、壓力傳感器及IGVA的檢測(cè)診斷可記住BITE及ECU實(shí)現(xiàn)。IGV及負(fù)載壓氣機(jī)屬于非航線可更換件。飛機(jī)APU組件出現(xiàn)引氣壓力故障，檢查進(jìn)氣門，如正常，考慮引氣活門性能故障。如增壓不足或引氣量不足，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)進(jìn)行檢查，查看是否存在燒蝕及掉塊問題。如出現(xiàn)引氣缺失或引氣不可用，要通過CDU對(duì)故障信息進(jìn)行讀取，查看BAV是否關(guān)斷或卡死，對(duì)部件故障記錄進(jìn)行查閱，同步檢查壓力傳感器的清潔度。如APU啟動(dòng)成功，引氣在接通后出現(xiàn)電壓頻率下降并掉電，此時(shí)主要診斷FCU，查看其性能表現(xiàn)，是否存在供油不順暢而引發(fā)轉(zhuǎn)速丟失或掉電問題。如引氣壓力失穩(wěn)，一是檢查進(jìn)氣道的潔凈度，二是檢查引氣管路是否存在泄漏脫開，三是診斷SCV。

3.3 飛機(jī)APU自動(dòng)關(guān)車及其他故障診斷

飛機(jī)APU外部件自動(dòng)關(guān)車現(xiàn)象并不罕見，引發(fā)此問題的原因也較多，通常出現(xiàn)自動(dòng)關(guān)車故障會(huì)同步伴隨故障燈、EGT超限、火警、超速燈亮等提示信息，通過CDU也能夠獲取到故障信息。從歷史故障看，因ECU故障引發(fā)、滑油冷卻器潔凈度差、滑油濾阻塞或超溫、APU磨損或堵塞而導(dǎo)致APU自動(dòng)關(guān)車的案例都廣泛存在。在診斷時(shí)可主要圍繞以上幾方面進(jìn)行專項(xiàng)維護(hù)。

除此之外，飛機(jī)APU外部件還可能會(huì)出現(xiàn)燃油增壓泵開關(guān)跳出、MAINT燈亮、APU關(guān)斷失敗、APU關(guān)車異響等其他故障現(xiàn)象[4]。如MAINT燈亮，可采用CDU套取故障代碼進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，對(duì)滑油量進(jìn)行檢查等方法診斷。也可重啟APU或進(jìn)行ECU測(cè)試。最后，考慮飛機(jī)APU起動(dòng)發(fā)電機(jī)及滑油量傳感器部位出現(xiàn)故障。

4? 結(jié)語

飛機(jī)APU外部件作為飛機(jī)設(shè)備重要構(gòu)件，對(duì)保障飛行安全作用顯著。在APU維護(hù)時(shí)，應(yīng)熟練掌握維護(hù)手冊(cè)，規(guī)范維修操作行為，嚴(yán)格參照相關(guān)規(guī)范流程對(duì)故障進(jìn)行識(shí)別及排除，保障APU性能不受損失。針對(duì)不同類型的APU故障，應(yīng)結(jié)合故障特點(diǎn)尋找維修方法，總結(jié)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)飛機(jī)型號(hào)及實(shí)際運(yùn)行，建立APU維護(hù)制度機(jī)制，提高日常維護(hù)精度及效率，從而優(yōu)化飛機(jī)檢修運(yùn)營(yíng)成本。

參考文獻(xiàn)

[1] 巢青，傅鑫，程衛(wèi)國(guó)，等.微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)與APU發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵部件研究進(jìn)展[J].燃?xì)鉁u輪試驗(yàn)與研究，2015（2）：53-56.

[2] 劉耀武.737NG飛機(jī)APU常見故障分析[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2014（19）：6，27.

[3] 汪凌飛.民用飛機(jī)地面APU防火控制板設(shè)計(jì)研究[J].科技視界，2019（16）：30-31.