SR20 飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)概述及故障分析*

劉貝貝/中國(guó)民用航空飛行學(xué)院洛陽分院

1 概述

洛陽分院擁有40 余架西銳SR20 飛機(jī)，該型飛機(jī)自2011 年引進(jìn)以來，飛行時(shí)間長(zhǎng)，使用頻率高，是洛陽分院日常訓(xùn)練任務(wù)的主力機(jī)型。與其他初教機(jī)相比，該型飛機(jī)選裝了空調(diào)系統(tǒng)，旨在提高駕駛員和乘客的舒適性。但由于飛機(jī)自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，日常飛行訓(xùn)練中常出現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)故障，導(dǎo)致飛行訓(xùn)練中途換機(jī)，不僅增加了飛機(jī)的停場(chǎng)率，還加大了飛機(jī)的日常維護(hù)和排故工作量，降低了飛機(jī)的訓(xùn)練效率。為了在保證舒適度的同時(shí)減少該型飛機(jī)的停場(chǎng)率，決定對(duì)該型飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以及故障原因進(jìn)行分析，并針對(duì)各項(xiàng)故障提出規(guī)范的解決方案，為維護(hù)人員提供參考。

2 空調(diào)系統(tǒng)工作原理

SR20 飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)、擁有鼓風(fēng)機(jī)和接收—干燥器的冷凝器和帶有膨脹閥的蒸發(fā)器以及相關(guān)的管道和控制機(jī)構(gòu)組成，采用的制冷劑為環(huán)保型R134A。蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)的工作原理是：低溫低壓的制冷劑氣體被壓縮機(jī)壓縮成高溫高壓的氣體，流過冷凝器后散熱冷凝成液體，然后通過節(jié)流閥等熵節(jié)流后變成低溫低壓的液體，最后進(jìn)入蒸發(fā)器吸熱蒸發(fā)成為低溫低壓的氣體，再次進(jìn)入壓縮機(jī)繼續(xù)下一次循環(huán)[1]。其工作原理圖如圖1 所 示。

3 空調(diào)系統(tǒng)高頻次故障分析

表1 所示為洛陽分院40 余架飛機(jī)在2019 年全年飛行過程中空調(diào)系統(tǒng)故障情況統(tǒng)計(jì)。

1）制冷劑含量過低

該空調(diào)系統(tǒng)采用的制冷劑為環(huán)保型R134A，無毒、無刺激、不易燃且對(duì)臭氧層不起任何破壞作用，其沸點(diǎn)為－26.1℃[2]。但是，該制冷劑的溶水性較高，即使有少量的水分存在，在潤(rùn)滑油的作用下易產(chǎn)生酸、二氧化碳或一氧化碳，將導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)制冷劑含量過低。另外，壓縮機(jī)上高低壓管路的接頭處易發(fā)生制冷劑滲漏，這也是該系統(tǒng)制冷劑滲漏的主要原因。

圖1 空調(diào)系統(tǒng)工作原理圖

表1 故障信息統(tǒng)計(jì)

2）壓縮機(jī)皮帶故障

空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)由機(jī)匣附件齒輪箱帶動(dòng)皮帶工作。飛機(jī)在高空時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)會(huì)加劇皮帶的磨損；皮帶、壓縮機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣附件齒輪箱在安裝過程中無法達(dá)到理想的三點(diǎn)一線；皮帶在傳動(dòng)過程中有正常的磨損量，皮帶的力矩值無法實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)要求。以上這一系列原因都會(huì)導(dǎo)致皮帶故障。

3）空調(diào)冷凝器臟

該飛機(jī)空調(diào)冷凝器位于機(jī)身中后部，飛機(jī)排氣管的尾氣在排放過程中流經(jīng)冷凝器，再加上空氣質(zhì)量差，空中大量的灰塵聚集于此，導(dǎo)致冷凝器臟，從而影響空調(diào)系統(tǒng)的正常工作。

4 空調(diào)系統(tǒng)高頻次故障排除方法

1）空調(diào)系統(tǒng)不制冷或制冷效率低

首先檢查壓縮機(jī)皮帶是否斷裂或是否存在皮帶力矩不足的情況。該型飛機(jī)的空調(diào)壓縮機(jī)由機(jī)匣附件齒輪箱直接傳動(dòng)，導(dǎo)致壓縮機(jī)皮帶易出現(xiàn)斷裂或松動(dòng)，同樣壓縮機(jī)的接耳也容易產(chǎn)生裂 紋[3]。出現(xiàn)上述問題時(shí)壓縮機(jī)無法再正常工作，應(yīng)更換相應(yīng)損壞的部件。如果壓縮機(jī)和皮帶無異常，應(yīng)檢查壓縮機(jī)上高低壓管路接頭是否有腐蝕痕跡，若有則說明制冷劑滲漏。壓縮機(jī)和軟管連接處內(nèi)部有一個(gè)O 型圈，其作用是阻止制冷劑的滲漏，O 型圈損壞將導(dǎo)致制冷劑滲漏并腐蝕接頭，該故障的發(fā)生頻次最高，為34.7%。如果接頭處無腐蝕痕跡，應(yīng)進(jìn)一步檢查是否存在空調(diào)冷凝器過臟或其他不合乎飛機(jī)維護(hù)手冊(cè)要求的情況，然后按手冊(cè)要求來保證飛機(jī)的持續(xù)適航 性。

2）空調(diào)不制熱

該型飛機(jī)是通過整流罩右前方上的通風(fēng)口使沖壓空氣經(jīng)由座艙控制的冷風(fēng)活門進(jìn)入環(huán)繞著消音器的熱交換器中，沖壓空氣與尾氣在此進(jìn)行熱交換，被加熱的沖壓空氣通過座艙內(nèi)的出風(fēng)口分配到座艙的各個(gè)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)座艙內(nèi)的溫度提升，可通過調(diào)節(jié)座艙內(nèi)冷風(fēng)活門的開度來實(shí)現(xiàn)溫度的控制。出現(xiàn)空調(diào)不制熱時(shí)，應(yīng)首先檢查冷風(fēng)活門操縱鋼索是否斷裂，或者冷風(fēng)活門操縱鋼索與活門連接是否因未處于同一條直線而導(dǎo)致冷風(fēng)活門失控。冷風(fēng)活門如果關(guān)不嚴(yán)，沒有被加熱的冷空氣會(huì)進(jìn)入座艙，將大大減弱空調(diào)的制熱效率。如果冷風(fēng)活門沒有故障，應(yīng)按照飛機(jī)IPC 手冊(cè)對(duì)各個(gè)通風(fēng)管口進(jìn)行目視檢查，按手冊(cè)要求保證飛機(jī)的持續(xù)適航性。

3）座艙內(nèi)CO 濃度高

該型飛機(jī)PFD 下方搭載了CO 探測(cè)器，其工作原理是利用傳感器與被測(cè)氣體接觸時(shí)產(chǎn)生電阻等電學(xué)性質(zhì)變化來表征氣體成分或測(cè)量氣體濃度[4]。當(dāng)座艙內(nèi)CO 濃度過高時(shí)，MFD 上會(huì)出現(xiàn)紅色警告。按照AMM 手冊(cè)，座艙內(nèi)CO濃度過高的原因是由于廢氣滲漏到熱交換器的熱交換室中，廢氣中含有的CO隨著空調(diào)通風(fēng)口進(jìn)入座艙，導(dǎo)致座艙內(nèi)CO 濃度過高。排除方法是檢查熱交換器和排氣尾管，找到滲漏點(diǎn)并更換損壞的部件。該型飛機(jī)的冷凝器在行李艙下方，冷凝器罩子和行李艙緊密貼合。飛機(jī)尾氣隨著機(jī)身下腹部向后流動(dòng)，飛機(jī)速度增大，排出的氣體越多，氣體流經(jīng)機(jī)身下腹板冷凝器罩子的流速也越大。維修過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)冷凝器罩子出現(xiàn)裂紋時(shí)，廢氣會(huì)通過裂紋進(jìn)入座艙，導(dǎo)致座艙內(nèi)CO 濃度偏高。該故障雖然統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不高，但在首次發(fā)現(xiàn)后還是對(duì)整個(gè)機(jī)隊(duì)進(jìn)行了普查，發(fā)現(xiàn)另有8 架飛機(jī)的罩子出現(xiàn)了不同程度的裂紋，咨詢廠家后按照程序進(jìn)行了相應(yīng)的維修更換工作。

4）蒸發(fā)器噪聲大

有時(shí)打開空調(diào)系統(tǒng)后，隨著制冷等級(jí)的提升，座艙內(nèi)會(huì)有很大的噪聲，且副駕駛踏板還時(shí)常出現(xiàn)振動(dòng)。應(yīng)首先確定是否為蒸發(fā)器葉輪變形后與蒸發(fā)器罩子產(chǎn)生摩擦，蒸發(fā)器葉輪在蒸發(fā)器的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，葉輪長(zhǎng)時(shí)間工作后可能出現(xiàn)形變，進(jìn)而產(chǎn)生噪聲。如果葉輪工作正常飛機(jī)仍有振動(dòng)感，則應(yīng)考慮更換蒸發(fā)器。

5 總結(jié)

本文對(duì)西銳SR20 飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，并對(duì)空調(diào)系統(tǒng)一年使用過程中發(fā)生的故障進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和總結(jié)，基于工作中已經(jīng)接觸到的排故方法，為以后該型飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的日常維護(hù)提供參 考。