某型水分離器空中分水效率低故障分析

宋 冬 葛 俊 施曉偉

關(guān)鍵字水分離器；分水效率低；故障分析

0 概述

該型水分離器位于飛機(jī)環(huán)控系統(tǒng)制冷子系統(tǒng)，由于渦輪冷卻器將環(huán)控系統(tǒng)的空氣進(jìn)行散熱冷卻，渦輪冷卻器出口溫度低且含水量較大，一般安裝在制冷渦輪冷卻器的出口，其功用是排除渦輪冷卻器出口空氣中含有的霧狀水汽，保證進(jìn)入座艙和設(shè)備艙的空氣含濕量符合技術(shù)要求。產(chǎn)品主要結(jié)構(gòu)由水分離器殼體、凝聚器、旋流器、安全活門、回氣管、縫隙管和排水管嘴等組成。

1 工作原理

該型水分離器的工作原理為從渦輪冷卻器出口進(jìn)入產(chǎn)品進(jìn)口的濕空氣到達(dá)凝聚器時(shí)，聚合成細(xì)散的水滴進(jìn)到旋流器，通過旋流器氣體流向，在水滴的慣性力的作用下甩到水分離器的殼體內(nèi)壁上，繼續(xù)沿氣體流向螺旋線進(jìn)入縫隙管，從縫隙管進(jìn)到分離器的空腔，從那里流向排水管嘴，干燥后的空氣從產(chǎn)品出口進(jìn)入系統(tǒng)。回氣管用以保證縫隙管必要的壓差，并促使能從氣流中比較有效的分離出水分。

當(dāng)產(chǎn)品出現(xiàn)結(jié)冰的情況時(shí)，產(chǎn)生相當(dāng)大的壓差使放氣活門打開，以保證順利放出空氣。

2 故障形式和分析

在產(chǎn)品實(shí)際使用過程中，通過多架飛機(jī)多時(shí)間飛行驗(yàn)證，該產(chǎn)品故障率偏低，但出現(xiàn)最多的故障形式就是由于產(chǎn)品分水效率低，導(dǎo)致座艙人員感覺有水汽，并伴有感受座艙壓力下降，影響座艙駕駛員生理舒適環(huán)境。

通過對(duì)產(chǎn)品返修檢查，通過密封性試驗(yàn)和檢查排水管嘴漏水情況可驗(yàn)證排除產(chǎn)品出水效率不佳的故障原因。需對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行深層次的分水效率試驗(yàn)以排除產(chǎn)品故障。

將產(chǎn)品安裝在試驗(yàn)臺(tái)上，并保證產(chǎn)品排水管嘴垂直向下，在一定壓力、流量和溫度的試驗(yàn)條件下，保證試驗(yàn)臺(tái)管道中進(jìn)入產(chǎn)品的壓縮空氣游離水含量分別為15 g/kg 和20 g/kg，在特定時(shí)間范圍內(nèi)收集從排水管嘴的排水量為G 收，根據(jù)理論參數(shù)設(shè)定計(jì)算出G水=τ·dcs·GIN/60 (τ 為特定時(shí)間，GIN 為空氣流量，dcs 為根據(jù)實(shí)際加水量計(jì)算的游離水含量）根據(jù)分水效率η=G收/G水的公式計(jì)算出返修產(chǎn)品理論的分水效率值。

對(duì)多件因分水效率低故障返修的水分離器進(jìn)行返修檢查和分水效率試驗(yàn)可判斷，該產(chǎn)品實(shí)際上技術(shù)性能參數(shù)良好，地面檢查未故障重現(xiàn)，未發(fā)現(xiàn)異常情況。從分水效率試驗(yàn)過程來看，返修產(chǎn)品的分水效率為89%和91%，均滿足產(chǎn)品技術(shù)要求規(guī)定的分水效率不低于80%的要求。

基于產(chǎn)品工作原理和產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析，理論上來說，新品制造出來后，影響產(chǎn)品分水效率的關(guān)鍵組件只能是凝聚器，與其他組件無關(guān)，由于凝聚器的功能是聚集水滴，所以凝聚器的好壞決定著產(chǎn)品的分水效率。

而在飛行過程中，出現(xiàn)座艙人員感覺有水汽，并伴有感受座艙壓力下降的情況，故障無法在地面復(fù)現(xiàn)，可能有兩個(gè)原因，一是由于飛機(jī)飛行狀況不佳，飛機(jī)在穿云層飛行過程中，云層水汽環(huán)境濕度大，可能超過了該型水分離器設(shè)計(jì)的最大分離水能力20 g/kg 的指標(biāo)，導(dǎo)致產(chǎn)品來不及分離大量水汽，產(chǎn)品出現(xiàn)故障，二是由于該飛機(jī)環(huán)控系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)缺陷，在高空低溫飛行環(huán)境下易出現(xiàn)安全活門出現(xiàn)凍堵，座艙供氣被切斷，座艙余壓下降的情況。

3 結(jié)論

通過對(duì)該型水分離器分水效率低故障檢查點(diǎn)的查找和分析，結(jié)合產(chǎn)品分水效率試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果，判斷出影響產(chǎn)品分水效率的關(guān)鍵部件?？梢杂行У乜刂扑蛛x器類產(chǎn)品在修理過程中的重點(diǎn)修理部位，降低產(chǎn)品分離水效率低的故障率。并對(duì)飛機(jī)飛行過程中出現(xiàn)故障的原因進(jìn)行了初步分析。