“獎(jiǎng)狀”680飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)高壓引氣活門故障分析及維護(hù)建議

■ 王策/中國民用航空飛行校驗(yàn)中心

0 引言

通常飛機(jī)在飛行過程中，很多系統(tǒng)需要使用發(fā)動(dòng)機(jī)引氣，如空調(diào)、客艙增壓、大翼/安定面防冰、發(fā)動(dòng)機(jī)防冰、油箱增壓、方向舵偏置、客艙門封嚴(yán)及一些氣動(dòng)組件等，引氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障，將對下游系統(tǒng)的工作造成影響，特別是高壓引氣系統(tǒng)故障，還會造成發(fā)動(dòng)機(jī)功率損失，導(dǎo)致排氣溫度高等故障。這類故障多是由引氣活門、控制線路、引氣管路、指示部件等不正常工作導(dǎo)致的，出現(xiàn)故障時(shí)必須認(rèn)真分析，隔離故障原因，準(zhǔn)確排除故障。

1 “獎(jiǎng)狀”680飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)組成及工作概述

該型飛機(jī)引氣系統(tǒng)的空氣來自發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部分，分為LP（低壓）級P2.5和HP（高壓）級P3引氣。為確保引氣系統(tǒng)的壓力和溫度滿足要求，引氣控 制（PCB，Bleed Air Control Printed Circuit Board）根據(jù)駕駛艙引氣源選擇電門、油門桿角度（TLA）、飛機(jī)防冰等信號自動(dòng)規(guī)劃使用LP或HP引氣，確保供向預(yù)冷器的溫度保持最大1000°F/壓力65psi。通常，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于低轉(zhuǎn)速（約≤65%N1或33.5°TLA）時(shí)，系統(tǒng)選擇高壓級引氣，高壓引氣活門是一個(gè)受PCB控制的、彈簧負(fù)載關(guān)閉、氣動(dòng)打開的單向電磁閥式活門，活門打開提供高壓級引氣；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于高轉(zhuǎn)速（約≥65%N1或33.5°TLA），PCB輸出關(guān)閉指令時(shí)，活門電磁閥通電，切斷內(nèi)部氣流通道，活門在彈簧負(fù)載下關(guān)閉。低壓引氣由一個(gè)安裝于低壓和高壓引氣管之間的單向活門提供，該活門可防止高壓引氣反流進(jìn)入低壓系統(tǒng)。一個(gè)壓差電門安裝于高壓活門下游，感受低壓與高壓輸出管路之間的引氣壓力差值，以此來監(jiān)控高壓活門的位置狀態(tài)。當(dāng)壓差小于5±2psi時(shí)，代表高壓活門關(guān)閉；當(dāng)壓差大于5psi時(shí)，代表高壓活門打開。如果PCB指令狀態(tài)與活門實(shí)際位置（壓差電門反饋狀態(tài)）不一致且超過10s，引氣系統(tǒng)將向EICAS輸出信號，顯示“HP VALVE FAIL L-R”（高壓活門故障左或右）故障信息。

2 高壓引氣活門常見故障及維護(hù)建議

2.1 高壓引氣活門常見故障

該型飛機(jī)高壓引氣活門內(nèi)部無位置反饋電路，其開關(guān)位置狀態(tài)只能通過外部壓差電門感受的壓力差來間接進(jìn)行監(jiān)控，“HP VALVE FAIL L-R”信息是由壓差電門的反饋信號與PCB指令信號相比較而產(chǎn)生的，因此，排故重點(diǎn)在于判斷是活門的故障還是監(jiān)控系統(tǒng)的故障，可能的故障原因如下。

1）高壓活門指令故障。因該活門受PCB輸出指令控制，當(dāng)PCB接收到錯(cuò)誤信號，如引氣源選擇電門位置、TLA、飛機(jī)防冰系統(tǒng)信號、空/地信號、ARINC信號或線路故障等，都會造成活門的錯(cuò)誤作動(dòng)，從而出現(xiàn)故障。

2）高壓活門監(jiān)控指示系統(tǒng)故障。由于高壓活門無位置反饋電路，而是由壓差電門間接進(jìn)行監(jiān)控，因此當(dāng)壓差電門自身故障或線路故障時(shí)都可能產(chǎn)生錯(cuò)誤的故障信息。

3）高壓活門自身故障。高壓引氣溫度較高，活門工作環(huán)境惡劣，大氣環(huán)境污染，引氣雜質(zhì)沉積，導(dǎo)致活門太臟、卡滯，雨水造成活門生銹，部件老化導(dǎo)致間隙增大，電磁閥失效等，這些因素都可能造成活門開關(guān)不暢，出現(xiàn)故障。

圖1 “獎(jiǎng)狀”680飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)構(gòu)成

圖2 “獎(jiǎng)狀”680發(fā)動(dòng)機(jī)引氣簡圖

4）壓差電門感壓管路漏氣或結(jié)冰。由圖2可知，壓差電門連接低壓引氣管路和高壓引氣管路，監(jiān)控壓差，實(shí)現(xiàn)活門位置反饋。但感壓管路非常細(xì)，如果低壓感壓管接頭松動(dòng)或管路磨損漏氣，將造成低壓端的壓力無法建立。另外，如果低壓感壓管路內(nèi)部有水，冬季寒冷環(huán)境下管路內(nèi)結(jié)冰，同樣會阻塞低壓端壓力，即使高壓活門已按指令正常關(guān)閉，轉(zhuǎn)而使用低壓引氣，但壓差電門仍可能將感知到的大于5psi（高壓活門開）的信號反饋給PCB，錯(cuò)誤地指示高壓活門處于打開狀態(tài)，造成系統(tǒng)判定高壓活門指令與實(shí)際位置不一致，從而出現(xiàn)“HP VALVE FAIL L-R”故障信息。

2.2 維護(hù)建議

1）日常維護(hù)中應(yīng)加強(qiáng)對引氣系統(tǒng)部件的檢查，包括對管路、線路、活門等的外觀檢查；試車時(shí)，進(jìn)行管路漏氣檢查；通過中央維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（CMC）監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)高壓引氣活門工作狀態(tài)，確?；铋T隨PCB指令及時(shí)開關(guān)。

2）冷熱環(huán)境交替、高濕度環(huán)境運(yùn)行、除/防冰、發(fā)動(dòng)機(jī)清洗等情況都可能在管路內(nèi)凝結(jié)水氣，特別是飛機(jī)冬季運(yùn)行期間，應(yīng)對高壓活門壓差電門及感壓管路進(jìn)行清潔和檢查，確認(rèn)壓差電門感壓管路內(nèi)清潔、無阻塞。

3）為減少因高壓活門信息的出現(xiàn)對飛行造成的影響，根據(jù)該型飛機(jī)高壓引氣活門故障歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，將活門列為時(shí)控件，時(shí)控間隔為2500FH，到期應(yīng)更換。

3 案例分析及排故方法

一架“獎(jiǎng)狀”680飛機(jī)在冬季嚴(yán)寒機(jī)場運(yùn)行，清晨起飛滑跑過程中出現(xiàn)“HP VALVE FAIL L”信息，機(jī)組中止起飛，滑回后經(jīng)地面試車，故障未出現(xiàn)，飛機(jī)放行。次日清晨，該機(jī)起飛滑跑過程中故障信息再次出現(xiàn)，機(jī)組中止起飛，對調(diào)左右發(fā)PCB板，更換左發(fā)高壓引氣關(guān)斷活門和壓差電門，試車正常，飛機(jī)放行。再次日早場，該機(jī)滑跑過程中故障信息再次出現(xiàn)，機(jī)組中止起飛，地面測試引氣系統(tǒng)工作正常，無故障。該故障疑難且隱蔽，為避免故障反復(fù)，飛機(jī)停場，按照以下步驟進(jìn)行排故。

1）高壓活門線路故障或PCB指令故障

高壓活門線路故障或PCB指令故障可導(dǎo)致活門在不應(yīng)該轉(zhuǎn)換時(shí)作動(dòng)。排故步驟：通過CMC監(jiān)控，將油門桿置于＞33.5°TLA，拆下活門輸入電插頭PD002，根據(jù)線路圖手冊（見圖3），通電狀態(tài)下測量插頭A釘和B釘，確保正確接收28V直流電；斷電狀態(tài)下，測量A釘和B釘，絕緣電阻R≥10Ω，確認(rèn)插頭二極管沒有擊穿；測量B釘?shù)浇拥貥毒€路阻值R≤0.5Ω，確保無分壓；通過短接插頭A釘和B釘，拆卸PCB（NC110），測量JC110電插頭第57號釘對地電阻，確保PCB到活門全程線路阻值R＜1Ω。如上述線路測量不滿足要求，需進(jìn)一步查找線路問題或查找離散輸入信號的故障。

2）壓差電門自身故障或電門反饋線路電氣故障

排故步驟：目視檢查電門外觀無損傷。根據(jù)線路圖手冊（見圖3），靜態(tài)測量壓差電門A釘與B釘應(yīng)接通，R≤0.2Ω；試車測試，慢車狀態(tài)下高壓活門應(yīng)打開，電門B釘與C釘應(yīng)接通且R≤0.2Ω；油門逐漸增大到65%N1以上，高壓活門應(yīng)關(guān)閉，電門B釘與C釘應(yīng)斷開且R≥10Ω，A釘與B釘應(yīng)導(dǎo)通且R≤0.2Ω，如不滿足要求應(yīng)更換壓差電門。測量插頭PD026第C釘與飛機(jī)地線應(yīng)絕緣，如該線路與地短路，將產(chǎn)生故障信息。上述檢查如果不滿足要求，需進(jìn)一步查找線路故障。

圖3 “獎(jiǎng)狀”680高壓引氣活門線路圖

3）因高壓活門本體機(jī)械部件問題造成的故障

排故步驟：地面試車時(shí)在駕駛艙內(nèi)將壓力源選擇電門轉(zhuǎn)換到LP位，慢車時(shí)系統(tǒng)應(yīng)使用高壓引氣，當(dāng)人工指令選擇LP時(shí)，感受到的空調(diào)氣量應(yīng)有明顯降低，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪間溫度（ITT）應(yīng)有輕微降低，這些證明高壓活門關(guān)閉。再將電門人工轉(zhuǎn)為HP位，觀察到的現(xiàn)象應(yīng)相反。如果符合上述表現(xiàn)，可排除活門本體故障，如不符合則應(yīng)更換高壓引氣活門。

4）壓差電門感壓管路漏氣或結(jié)冰

壓差電門感壓管路漏氣或結(jié)冰會造成壓差電門錯(cuò)誤信號，無法正確反饋高壓活門實(shí)際位置，將出現(xiàn)故障信息。排故步驟：打開發(fā)動(dòng)機(jī)包皮，接近高壓引氣活門壓差電門，目視檢查電門感壓管路外觀有無磨損，確保管路接頭安裝牢固，試車檢查管路是否有明顯漏氣。冬季寒冷條件下運(yùn)行時(shí)如果出現(xiàn)該故障信息，而后續(xù)測試無法模擬的情況時(shí)，應(yīng)關(guān)注感壓管結(jié)冰的排查。拆下感壓管路，一端連接收集器，另一端用干燥壓縮氣體吹，檢查是否有水被收集，如有水分吹出，需徹底清潔吹干感壓管，并清潔壓差電門。

經(jīng)過上述逐項(xiàng)排查程序后，最終發(fā)現(xiàn)該機(jī)壓差電門低壓感壓管路內(nèi)確實(shí)有明顯水分存在，約2ml。寒冷環(huán)境首場飛行時(shí)，水分結(jié)冰阻塞壓差管路，使壓差電門產(chǎn)生錯(cuò)誤反饋而出現(xiàn)了該故障信息。隨著開車時(shí)間的增加，引氣溫度逐漸升高，壓力管內(nèi)結(jié)的冰逐漸融化，故障消失。因此，冬季早場起飛出現(xiàn)故障，滑回后試車很難再次測試出故障現(xiàn)象，給排故工作造成一定困難。在吹干感壓管路并清潔壓差電門后，重新裝機(jī)測試，故障未再出現(xiàn)，參照維護(hù)建議，經(jīng)過冬季運(yùn)行驗(yàn)證，證明故障已排除。

4 總結(jié)

本文介紹了“獎(jiǎng)狀”680飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)基本概況和組成，詳細(xì)描述了高壓引氣活門的工作原理和典型故障，結(jié)合實(shí)際案例分析了故障原因并提出了預(yù)防措施。為保證發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)始終處于良好的工作狀態(tài)，機(jī)務(wù)人員在實(shí)際維護(hù)過程中必須嚴(yán)格遵守飛機(jī)維修手冊（AMM）要求，加強(qiáng)對發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)的檢查，按要求對發(fā)動(dòng)機(jī)高壓引氣活門系統(tǒng)及時(shí)進(jìn)行清洗檢查，避免因同類故障造成更嚴(yán)重的后果。