波音737NG飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)述和故障淺析

鄭長(zhǎng)野

摘 要：空調(diào)系統(tǒng)是當(dāng)代飛機(jī)至關(guān)重要的一個(gè)系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)是牽扯到調(diào)壓，調(diào)溫，調(diào)濕，保持機(jī)艙內(nèi)溫度和壓力的重要系統(tǒng)，該文簡(jiǎn)述了飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的由來(lái)和波音737NG空調(diào)系統(tǒng)的組成以及常見(jiàn)故障淺析。

關(guān)鍵詞：空調(diào)系統(tǒng) 波音 737NG 故障

中圖分類號(hào)：P20 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）03（b）-0039-02

空調(diào)系統(tǒng)是波音737NG飛機(jī)的一個(gè)重要系統(tǒng)，它的主要功用是調(diào)節(jié)飛機(jī)的座艙和客艙壓力以及座艙和客艙的溫度，使座艙和客艙有一個(gè)人體適應(yīng)的穩(wěn)定大氣壓和人體舒適溫度，保證駕駛?cè)藛T和客艙內(nèi)人員的身體舒適性，防止因氣壓和溫度對(duì)人體造成不適帶來(lái)安全隱患。

1 飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的歷史由來(lái)

世界上最早飛躍英吉利海峽的是法國(guó)人路易·布萊里奧，這位勇敢的飛行先驅(qū)者在1909年8月的時(shí)候成功飛躍了英吉利海峽，由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)技術(shù)和制造技術(shù)所限制，飛機(jī)能達(dá)到的飛行高度很低，而且承載率也很低，所以飛機(jī)中并沒(méi)有空調(diào)系統(tǒng)，飛行員只能穿著厚重的飛行保暖服飛行。飛機(jī)擁有第一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)是在1936年，直到空調(diào)裝載在飛機(jī)上的時(shí)候，才把飛行員從低壓，寒冷的飛行環(huán)境中解救出來(lái)。

大氣壓力是由于空氣本身的自身重量而產(chǎn)生的，因?yàn)榈厍蛞Φ拇嬖冢諝庥质怯兄亓康?，?dǎo)致大氣在水平層面上分布并不是很均勻，越接近地面或者說(shuō)地球表面的地方，空氣的密度也就會(huì)越大，所以就造成了接近地面的地方氣壓就大，隨著高度增加，氣壓就慢慢下降。氣壓低到一定程度的時(shí)候就會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生傷害，比如說(shuō)組織會(huì)氣腫，腸胃脹氣等高空減壓癥狀。隨著氣壓慢慢的降低，人體內(nèi)的氣體會(huì)過(guò)飽和并且游離形成氣泡，這些氣泡就會(huì)阻礙血液的流通，或者壓迫神經(jīng)，讓人產(chǎn)生關(guān)節(jié)痛和頭痛的癥狀。當(dāng)高度達(dá)到19 200 m的時(shí)候，大氣壓力在47 mm汞柱的情況下，水的沸點(diǎn)會(huì)變?yōu)?7℃，這個(gè)溫度就和人體的體溫大致相等了，這時(shí)人體暴露在這個(gè)環(huán)境中，人體內(nèi)的液體就會(huì)因?yàn)檫_(dá)到沸點(diǎn)而沸騰汽化，會(huì)使人的皮膚水腫，人體的體溫也會(huì)降低到難以維持生存。高空環(huán)境中另外兩個(gè)重要表象是低溫和缺氧，隨著飛行高度增加，大氣壓力就會(huì)減少，空氣密度也隨之減小，在平流層時(shí)，溫度大概是零下56 ℃左右，這時(shí)候，單位體積血液的空氣含氧量也會(huì)隨著高度增加而減少，血液中氧氣飽和度就會(huì)降低，直接造成高空缺氧癥。在6 km高度就會(huì)嚴(yán)重缺氧，人體新陳代謝功能會(huì)嚴(yán)重障礙，當(dāng)高度升高至千米或者更高的時(shí)候，人體就不能保證對(duì)于大腦皮層的供養(yǎng)需要，這時(shí)大腦會(huì)迅速喪失意識(shí)，人體虛脫出現(xiàn)生命危險(xiǎn)。在人類首次飛向天空是的萊特兄弟，飛離地面只有幾米高，如今民航客機(jī)是在萬(wàn)米高空的對(duì)流層和平流層底部巡航，甚至一些軍用飛行要在2萬(wàn)米的高空進(jìn)行。為了保證駕駛員的生命安全和舒適性，空調(diào)系統(tǒng)從發(fā)明后隨著飛行速度和高度的不斷提升也在不斷進(jìn)行革新。如今空調(diào)系統(tǒng)為客機(jī)提供客艙內(nèi)壓力，適宜的艙內(nèi)壓力，還有氧氣。

2 波音737NG飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的組成和基本原理

氣源系統(tǒng)為飛機(jī)空調(diào)提供引氣，氣源系統(tǒng)的引氣是來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)和APU引氣，而發(fā)動(dòng)機(jī)和APU引氣的溫度會(huì)非常高，不能被直接使用，在使用之前需要進(jìn)行降溫才能被空調(diào)系統(tǒng)所使用，降溫就會(huì)同個(gè)兩個(gè)降溫組件對(duì)引氣進(jìn)行降溫，在737NG中有左右兩個(gè)組件用來(lái)調(diào)節(jié)引氣溫度，然后通過(guò)空調(diào)分配管路進(jìn)入飛機(jī)駕駛艙和客艙。

PACK組件的工作原理：發(fā)動(dòng)機(jī)或者輔助動(dòng)力裝置（APU）在工作的時(shí)候會(huì)帶動(dòng)同軸的壓氣機(jī)和壓氣機(jī)風(fēng)扇熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，氣體膨脹做功，溫度下降渦輪出口會(huì)得到用于冷卻的氣體，低溫冷卻氣體進(jìn)入水分離器干燥后再進(jìn)入空調(diào)系統(tǒng)?？照{(diào)組件PACK里有很多傳感器和電磁閥門(mén)，它們由空調(diào)附件裝置 （ACAU）和座艙溫度控制器 （CTC）來(lái)保護(hù)空調(diào)系統(tǒng)和控制溫度。座艙溫度控制器 （CTC）從駕駛艙的溫度控制面板接收信號(hào)，溫度傳感器把溫度數(shù)據(jù)從駕駛艙和客艙送到座艙溫度控制器（CTC），然后通過(guò)空調(diào)附件裝置送出控制和工作信號(hào)來(lái)自動(dòng)控制溫度。 空氣混合活門(mén)會(huì)接受來(lái)自溫度控制器的信號(hào)，空氣混氣活門(mén)調(diào)整流進(jìn)組件和分配系統(tǒng)的冷熱空氣的比例來(lái)調(diào)節(jié)溫度。溫度控制系統(tǒng)在供氣管道上有過(guò)熱電門(mén)，當(dāng)超溫時(shí)，過(guò)熱電門(mén)給出信號(hào)使系統(tǒng)停止工作。在客艙和管道上的溫度傳感元件監(jiān)視和送出溫度數(shù)據(jù)給客艙溫度控制面板。在駕駛艙中有自動(dòng)和人工兩種溫度控制工作模式。如果自動(dòng)工作模式失效了，則可以使用人工模式，駕駛艙操作人員用溫度選擇器將暖或冷的信號(hào)送給ACAU，ACAU使信號(hào)傳到空氣混氣活門(mén)來(lái)設(shè)定它的位置。 空調(diào)有兩種模式，人工模式和自動(dòng)模式，在人工模式下，操作人員必須監(jiān)視空氣溫度表并調(diào)整空氣混氣活門(mén)從而控制溫度。 管道溫度限制傳感器給座艙溫度控制器提供信號(hào)，當(dāng)管道溫度增加到60℃時(shí)，座艙溫度控制器發(fā)出信號(hào)斷開(kāi)熱信號(hào)并且會(huì)使冷信號(hào)送到空氣混氣活門(mén)。如果管路中溫度超過(guò)88℃管道過(guò)熱電門(mén)接通管道過(guò)熱燈并使空氣混氣活門(mén)將活門(mén)熱氣一側(cè)關(guān)閉來(lái)保護(hù)空調(diào)系統(tǒng)。在自動(dòng)模式（AUTO）下，從選擇電門(mén)來(lái)的冷或暖信號(hào)傳到座艙溫度控制器。座艙溫度控制器就會(huì)比較選擇器輸入的溫度數(shù)值和下列這些溫度傳感器來(lái)的輸入數(shù)值：（1）管道溫度預(yù)測(cè)器；（2）管道溫度限制傳感器；（3）座艙溫度傳感器。座艙溫度控制器監(jiān)測(cè)傳感器的輸入，它會(huì)為組件空氣計(jì)算出正確的溫度。座艙溫度控制器送出信號(hào)經(jīng)過(guò)ACAU內(nèi)的繼電器來(lái)接通空氣混氣活門(mén)的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)改變蝶形活門(mén)的位置 ，空氣混氣活門(mén)調(diào)節(jié)組件的熱和冷的空氣氣流來(lái)給出正確的空氣溫度。座艙溫度控制器不間斷地測(cè)量座艙和分配管道內(nèi)的溫度。這就是空調(diào)系統(tǒng)的工作和控制原理，另外空調(diào)系統(tǒng)非常重要的一個(gè)功能是給飛機(jī)座艙和客艙進(jìn)行增壓，飛機(jī)在萬(wàn)米高空飛行，機(jī)艙內(nèi)壓力和氧氣的密度達(dá)不到維持生命的基本值。增壓控制系統(tǒng)可以保持飛機(jī)座艙內(nèi)部壓力并且使氧氣密度維持在安全界限內(nèi)。就保護(hù)了機(jī)艙內(nèi)人員免受到缺氧和低壓的危害。

3 空調(diào)系統(tǒng)常見(jiàn)故障舉例及分析

（1）左PACK燈亮，無(wú)法復(fù)位。FIM手冊(cè)里給出了5種可能，我們先按壓TRIP RESET按鈕來(lái)進(jìn)行復(fù)位，如果燈滅說(shuō)明是偶發(fā)性故障，可能是過(guò)熱引起的；如果燈不滅就需要進(jìn)行檢查排故。如前述故障，我們發(fā)現(xiàn)就是在空中折流門(mén)關(guān)閉時(shí)，該軸被凹坑卡住了，所以會(huì)產(chǎn)生一個(gè)沖壓進(jìn)氣門(mén)位置與指令不一致的故障信號(hào)，存于區(qū)域溫度控制組件內(nèi)，導(dǎo)致左PACK燈亮。檢查左沖壓進(jìn)氣門(mén)，發(fā)現(xiàn)折迭門(mén)的軸鉸鏈下端的保險(xiǎn)銷(xiāo)不見(jiàn)了，鉸鏈軸伸出，直接頂?shù)竭M(jìn)氣門(mén)側(cè)壁板上，劃傷成了一小凹坑，復(fù)位鉸鏈軸，在下端打好保險(xiǎn)絲，故障排除。沖壓系統(tǒng)機(jī)械件比較多，而且很多是連桿和軸式傳遞，因此多數(shù)故障和機(jī)械運(yùn)動(dòng)有關(guān)。

（2）飛機(jī)在爬升到10 000英尺時(shí)兩個(gè)組件燈同時(shí)亮了，客艙壓力隨之下降，駕駛艙出現(xiàn)釋壓音響警告。完成左右CPC、ACAU和ZTC測(cè)試，左右對(duì)串ZTC，故障現(xiàn)象轉(zhuǎn)移。地面脫開(kāi)TURBINEINL ET OVERHEAT SWTICH 和COMPRESS OR DISCHARGE OVERHEAT SWITCH電門(mén)，試車(chē)判斷為空調(diào)熱交換器臟，導(dǎo)致空調(diào)打開(kāi)時(shí)，散熱效果不好，組件過(guò)熱。熱交換器在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，空氣中的粉塵等顆粒物粘著在交換器內(nèi)壁上，導(dǎo)致信道堵塞，交換器性能下降，散熱效果不好；再加上飛機(jī)在爬高過(guò)程中引氣溫度高，飛行速度慢，交換器的散熱效果進(jìn)一步降低。

參考文獻(xiàn)

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