座艙環(huán)控?zé)崧肥У湫桶咐治?/h1>
2021-02-03 12:15:54萬引偉程斌
航空維修與工程 2021年12期
萬引偉 程斌
摘要：座艙溫度控制系統(tǒng)通過對供入座艙的冷熱空氣進行適當(dāng)控制，平衡艙內(nèi)熱載荷，滿足人體生理和機載設(shè)備正常工作的要求。本文通過分析飛機環(huán)控系統(tǒng)的組成與工作原理進行座艙環(huán)控?zé)崧肥У目赡苄苑治觯瑢收线M行定位并排除故障。研究此類典型故障，總結(jié)排故思路和排故流程，可為同類故障的處理提供參考。
關(guān)鍵詞：超溫保護；熱路失效；孔探檢查
Keywords：over-temperature protection；thermal circuit failure；bore-scope inspection
1 故障現(xiàn)象
某型飛機在空中飛行時飛行員反應(yīng)座艙熱路失效，調(diào)節(jié)座艙溫度選擇器置于手動模式和自動模式均無反應(yīng)，且無任何告警信息和故障信息，落地后試車檢查故障現(xiàn)象仍然存在。
2 環(huán)控系統(tǒng)概述
發(fā)動機在地面工作時，環(huán)控系統(tǒng)從發(fā)動機高壓壓氣機第七級引氣引出的高溫高壓空氣，經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)器將引氣壓力調(diào)至合適范圍；從發(fā)動機引出的高溫高壓氣體，經(jīng)過第一級散熱器壓力調(diào)節(jié)與引氣關(guān)斷活門和超壓指示器后分為“熱路”和“冷路”，“冷路”經(jīng)過初級散熱器、環(huán)形散熱器、方形散熱器等三級散熱器降溫冷卻后進入渦輪冷卻器，通過渦輪降溫，空氣中的大部分水分析出，再經(jīng)過水分離器除掉液態(tài)游離水，繼而實現(xiàn)為座艙通風(fēng)、調(diào)溫、增壓以及對機上電子設(shè)備進行冷卻的功能，保持飛機環(huán)控系統(tǒng)的正常工作。
3 座艙溫度調(diào)節(jié)原理
熱路氣體的來源是在初級散熱器之前、引氣關(guān)斷活門之后引出的“熱路”空氣?！盁崧贰鄙嫌袩峥諝鉁囟瓤刂苹铋T、熱空氣溫度傳感器、熱空氣超溫恒溫器。溫度調(diào)節(jié)的控制中心是主控計算機。座艙溫度調(diào)節(jié)的工作原理圖如圖1所示。
座艙溫度選擇器具有系統(tǒng)工作、關(guān)閉、排煙、除霧和座艙供氣溫度自動調(diào)節(jié)、手動控制等功能。環(huán)控系統(tǒng)正常工作時，主控計算機按照座艙溫度選擇器的設(shè)定溫度，通過機電系統(tǒng)功率驅(qū)動盒對座艙入口溫控活門的開度進行自動控制。座艙入口超溫時，主控計算機收到座艙入口超溫恒溫器接通信號后，向機電系統(tǒng)功率驅(qū)動盒輸出接地信號，機電系統(tǒng)功率驅(qū)動盒據(jù)此斷開對座艙入口活門的控制信號，并關(guān)閉座艙入口溫控活門。
手動控制時，座艙溫度選擇器有“加熱”和“制冷”兩個狀態(tài)。此時，座艙溫度選擇器均向主控計算機發(fā)出開路信號，向機電系統(tǒng)功率驅(qū)動盒發(fā)出接地信號。座艙溫度選擇器在“加熱”位置時，通過機電系統(tǒng)功率驅(qū)動盒斷開主控計算機對座艙入口溫控活門的控制，并打開座艙入口溫控活門；座艙溫度選擇器在“制冷”檔時，通過機電系統(tǒng)功率驅(qū)動盒斷開主控計算機對座艙入口溫控活門的控制，并關(guān)閉座艙入口溫控活門。
4 熱路失效原因分析及定位
4.1 熱路超溫保護
座艙溫度選擇器狀態(tài)在“正?！睓n時，若熱路超溫，熱空氣超溫恒溫器接通，通過機電系統(tǒng)功率驅(qū)動盒立即向主控計算機發(fā)出熱路超溫信號。如果超溫持續(xù)60s以上，機電系統(tǒng)功率驅(qū)動盒自鎖。這時即使熱空氣超溫恒溫器斷開，機電系統(tǒng)功率驅(qū)動盒仍然執(zhí)行以下動作：
1）關(guān)閉引氣關(guān)斷活門；
2）向燈光告警計算機發(fā)送“環(huán)控關(guān)閉信號”；
3）停止氧氣濃縮器供電，并關(guān)閉氧氣電動活門；
4）向主控計算機發(fā)送“引氣關(guān)斷活門已關(guān)”信號。
通過地面觀察，以上現(xiàn)象均未出現(xiàn)，因此排除熱路超溫保護的可能。
4.2 溫控活門故障
飛機在靜止狀態(tài)下，通過操縱地面維護板進行活門開關(guān)自檢檢查，活門電限位裝置運轉(zhuǎn)正常，活門外觀良好。使用萬用表和外接直流電源對溫控活門的針腳關(guān)系進行測量，檢查結(jié)果如表1所示。通過以上排查，可以斷定控制信號到活門電機部分相關(guān)電纜和插頭未出現(xiàn)短路或斷路的情況，暫時排除溫控活門故障的可能性。
4.3 座艙溫度選擇器故障
對座艙溫度選擇器的安裝固定進行檢查，電纜插頭和安裝固定無松動。進行上電檢查，查看故障清單，均無相關(guān)故障。對飛參數(shù)據(jù)進行分析，手動模式和自動模式信號正常，座艙溫度選擇器參數(shù)正常。初步判斷座艙溫度選擇器無故障。
4.4 供氣管路堵塞
在上述檢查無果后，分別拆除渦輪冷卻器至冷凝器、冷凝器至溫控活門部分的環(huán)控管路。為了深入檢查，將孔探儀探頭以一定角度沿著管路進行檢查，發(fā)現(xiàn)管路并無異常。飛機上電，進入溫控活門自檢程序，結(jié)合孔探檢查，發(fā)現(xiàn)溫控活門位置指示臂正常旋轉(zhuǎn)，但溫控活門閥門靜止，多次試驗后現(xiàn)象依舊。
綜上所述，本次故障的起因是溫控活門上的閥門不隨電機旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致環(huán)控?zé)崧窔怏w無法進入座艙。球閥為機械機構(gòu)，無角度指示和功能異常告警。同時，電限位裝置的正常運轉(zhuǎn)引發(fā)了一連串的后續(xù)操作，帶來了額外的工作量。這為后續(xù)此類故障的排除奠定了基礎(chǔ)。
5 故障排除及分析
5.1 故障排除
更換溫控活門，安裝后檢查產(chǎn)品固定牢靠，保險完好，結(jié)合發(fā)動機試車進行驗證，環(huán)控系統(tǒng)工作正常，氣密性良好，座艙溫度調(diào)節(jié)功能正常。
溫控活門由直流永磁機帶動，經(jīng)齒輪減速器減速，通過電氣限位裝置控制，電動機輸出軸帶動球閥在規(guī)定范圍內(nèi)驅(qū)動。
5.2 疑點分析
球閥的位置并未與電機電限位裝置的位置一致是本次排故的最大疑點。針對該溫控活門進行電機檢查時，電阻值正常，線路良好，電機可以正常工作，電機電限位裝置指示正常，管路氣密性良好。一切外在現(xiàn)象均表明活門電氣控制均良好，但忽略了活門中機械部件的機械故障，機械缺陷增加了排故的難度。球閥卡死在關(guān)閉位置，導(dǎo)致熱路氣體無法正常進入座艙管路，進而出現(xiàn)除霧失效、調(diào)溫失效的現(xiàn)象。
環(huán)控系統(tǒng)的故障存在諸多不確定性，因此在檢查機上成品時務(wù)必從電氣和機械結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)去確定設(shè)備是否工作正常?？偟膩碚f，此次排故的關(guān)鍵在于熟悉成品內(nèi)部的工作原理，結(jié)合故障現(xiàn)象具體分析，理清思路，才能準確排故。
5.3 維修注意事項
針對事件中出現(xiàn)的座艙熱路失效問題，應(yīng)加強檢查維護，及時徹底地排除故障，并排除此類現(xiàn)象中是否存在關(guān)聯(lián)故障，以防止故障的再次發(fā)生。同時，日常維護中應(yīng)加強對設(shè)備或成品機械結(jié)構(gòu)活動部位的檢查。
在進行線路檢查時，務(wù)必確認飛機設(shè)備下電，結(jié)合設(shè)計原理圖確認其測量的電阻或電壓，必要時輕晃電纜、插頭、活動接頭處及周圍區(qū)域，排除因飛機振動或線路接觸不良而帶來的測量誤差。
6 總結(jié)
本文根據(jù)環(huán)控系統(tǒng)以及座艙調(diào)溫工作原理，通過以上故障的分析和相應(yīng)的排故方法，確定了此次熱路失效的原因并排除故障，排故秉承“由簡到難”的原則，通過分析故障現(xiàn)象，逐步排除各種可能性原因，最終準確定位。該故障非常特殊，排除過程中座艙故障清單以及維護清單上沒有任何故障代碼，管路檢查也存在一定的局限性，所以，對系統(tǒng)及原理的充分了解是分析和解決故障的先決條件。同時，要在日常的工作中不斷總結(jié)積累，不但可提高排故效率，還可加深對系統(tǒng)的理解，不斷有新的認識。
參考文獻
[1] 趙鵬，蔡忠春，李曉明. 某型飛機環(huán)控系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計[J]. 航空維修與工程，2015（4）：50-53.
[2] 葛俊，樂婷，宋冬. 某型飛機環(huán)控系統(tǒng)調(diào)節(jié)活門故障分析[J]. 科技視界，2019（29）：24-26，13.
作者簡介
萬引偉，助理工程師，主要從事飛機維修保障工作。
程斌，助理工程師，主要從事飛機維修保障工作。
萬引偉 程斌
摘要：座艙溫度控制系統(tǒng)通過對供入座艙的冷熱空氣進行適當(dāng)控制，平衡艙內(nèi)熱載荷，滿足人體生理和機載設(shè)備正常工作的要求。本文通過分析飛機環(huán)控系統(tǒng)的組成與工作原理進行座艙環(huán)控?zé)崧肥У目赡苄苑治觯瑢收线M行定位并排除故障。研究此類典型故障，總結(jié)排故思路和排故流程，可為同類故障的處理提供參考。
關(guān)鍵詞：超溫保護；熱路失效；孔探檢查
Keywords：over-temperature protection；thermal circuit failure；bore-scope inspection
1 故障現(xiàn)象
某型飛機在空中飛行時飛行員反應(yīng)座艙熱路失效，調(diào)節(jié)座艙溫度選擇器置于手動模式和自動模式均無反應(yīng)，且無任何告警信息和故障信息，落地后試車檢查故障現(xiàn)象仍然存在。
2 環(huán)控系統(tǒng)概述
發(fā)動機在地面工作時，環(huán)控系統(tǒng)從發(fā)動機高壓壓氣機第七級引氣引出的高溫高壓空氣，經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)器將引氣壓力調(diào)至合適范圍；從發(fā)動機引出的高溫高壓氣體，經(jīng)過第一級散熱器壓力調(diào)節(jié)與引氣關(guān)斷活門和超壓指示器后分為“熱路”和“冷路”，“冷路”經(jīng)過初級散熱器、環(huán)形散熱器、方形散熱器等三級散熱器降溫冷卻后進入渦輪冷卻器，通過渦輪降溫，空氣中的大部分水分析出，再經(jīng)過水分離器除掉液態(tài)游離水，繼而實現(xiàn)為座艙通風(fēng)、調(diào)溫、增壓以及對機上電子設(shè)備進行冷卻的功能，保持飛機環(huán)控系統(tǒng)的正常工作。
3 座艙溫度調(diào)節(jié)原理
熱路氣體的來源是在初級散熱器之前、引氣關(guān)斷活門之后引出的“熱路”空氣?！盁崧贰鄙嫌袩峥諝鉁囟瓤刂苹铋T、熱空氣溫度傳感器、熱空氣超溫恒溫器。溫度調(diào)節(jié)的控制中心是主控計算機。座艙溫度調(diào)節(jié)的工作原理圖如圖1所示。
座艙溫度選擇器具有系統(tǒng)工作、關(guān)閉、排煙、除霧和座艙供氣溫度自動調(diào)節(jié)、手動控制等功能。環(huán)控系統(tǒng)正常工作時，主控計算機按照座艙溫度選擇器的設(shè)定溫度，通過機電系統(tǒng)功率驅(qū)動盒對座艙入口溫控活門的開度進行自動控制。座艙入口超溫時，主控計算機收到座艙入口超溫恒溫器接通信號后，向機電系統(tǒng)功率驅(qū)動盒輸出接地信號，機電系統(tǒng)功率驅(qū)動盒據(jù)此斷開對座艙入口活門的控制信號，并關(guān)閉座艙入口溫控活門。
手動控制時，座艙溫度選擇器有“加熱”和“制冷”兩個狀態(tài)。此時，座艙溫度選擇器均向主控計算機發(fā)出開路信號，向機電系統(tǒng)功率驅(qū)動盒發(fā)出接地信號。座艙溫度選擇器在“加熱”位置時，通過機電系統(tǒng)功率驅(qū)動盒斷開主控計算機對座艙入口溫控活門的控制，并打開座艙入口溫控活門；座艙溫度選擇器在“制冷”檔時，通過機電系統(tǒng)功率驅(qū)動盒斷開主控計算機對座艙入口溫控活門的控制，并關(guān)閉座艙入口溫控活門。
4 熱路失效原因分析及定位
4.1 熱路超溫保護
座艙溫度選擇器狀態(tài)在“正?！睓n時，若熱路超溫，熱空氣超溫恒溫器接通，通過機電系統(tǒng)功率驅(qū)動盒立即向主控計算機發(fā)出熱路超溫信號。如果超溫持續(xù)60s以上，機電系統(tǒng)功率驅(qū)動盒自鎖。這時即使熱空氣超溫恒溫器斷開，機電系統(tǒng)功率驅(qū)動盒仍然執(zhí)行以下動作：
1）關(guān)閉引氣關(guān)斷活門；
2）向燈光告警計算機發(fā)送“環(huán)控關(guān)閉信號”；
3）停止氧氣濃縮器供電，并關(guān)閉氧氣電動活門；
4）向主控計算機發(fā)送“引氣關(guān)斷活門已關(guān)”信號。
通過地面觀察，以上現(xiàn)象均未出現(xiàn)，因此排除熱路超溫保護的可能。
4.2 溫控活門故障
飛機在靜止狀態(tài)下，通過操縱地面維護板進行活門開關(guān)自檢檢查，活門電限位裝置運轉(zhuǎn)正常，活門外觀良好。使用萬用表和外接直流電源對溫控活門的針腳關(guān)系進行測量，檢查結(jié)果如表1所示。通過以上排查，可以斷定控制信號到活門電機部分相關(guān)電纜和插頭未出現(xiàn)短路或斷路的情況，暫時排除溫控活門故障的可能性。
4.3 座艙溫度選擇器故障
對座艙溫度選擇器的安裝固定進行檢查，電纜插頭和安裝固定無松動。進行上電檢查，查看故障清單，均無相關(guān)故障。對飛參數(shù)據(jù)進行分析，手動模式和自動模式信號正常，座艙溫度選擇器參數(shù)正常。初步判斷座艙溫度選擇器無故障。
4.4 供氣管路堵塞
在上述檢查無果后，分別拆除渦輪冷卻器至冷凝器、冷凝器至溫控活門部分的環(huán)控管路。為了深入檢查，將孔探儀探頭以一定角度沿著管路進行檢查，發(fā)現(xiàn)管路并無異常。飛機上電，進入溫控活門自檢程序，結(jié)合孔探檢查，發(fā)現(xiàn)溫控活門位置指示臂正常旋轉(zhuǎn)，但溫控活門閥門靜止，多次試驗后現(xiàn)象依舊。
綜上所述，本次故障的起因是溫控活門上的閥門不隨電機旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致環(huán)控?zé)崧窔怏w無法進入座艙。球閥為機械機構(gòu)，無角度指示和功能異常告警。同時，電限位裝置的正常運轉(zhuǎn)引發(fā)了一連串的后續(xù)操作，帶來了額外的工作量。這為后續(xù)此類故障的排除奠定了基礎(chǔ)。
5 故障排除及分析
5.1 故障排除
更換溫控活門，安裝后檢查產(chǎn)品固定牢靠，保險完好，結(jié)合發(fā)動機試車進行驗證，環(huán)控系統(tǒng)工作正常，氣密性良好，座艙溫度調(diào)節(jié)功能正常。
溫控活門由直流永磁機帶動，經(jīng)齒輪減速器減速，通過電氣限位裝置控制，電動機輸出軸帶動球閥在規(guī)定范圍內(nèi)驅(qū)動。
5.2 疑點分析
球閥的位置并未與電機電限位裝置的位置一致是本次排故的最大疑點。針對該溫控活門進行電機檢查時，電阻值正常，線路良好，電機可以正常工作，電機電限位裝置指示正常，管路氣密性良好。一切外在現(xiàn)象均表明活門電氣控制均良好，但忽略了活門中機械部件的機械故障，機械缺陷增加了排故的難度。球閥卡死在關(guān)閉位置，導(dǎo)致熱路氣體無法正常進入座艙管路，進而出現(xiàn)除霧失效、調(diào)溫失效的現(xiàn)象。
環(huán)控系統(tǒng)的故障存在諸多不確定性，因此在檢查機上成品時務(wù)必從電氣和機械結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)去確定設(shè)備是否工作正常?？偟膩碚f，此次排故的關(guān)鍵在于熟悉成品內(nèi)部的工作原理，結(jié)合故障現(xiàn)象具體分析，理清思路，才能準確排故。
5.3 維修注意事項
針對事件中出現(xiàn)的座艙熱路失效問題，應(yīng)加強檢查維護，及時徹底地排除故障，并排除此類現(xiàn)象中是否存在關(guān)聯(lián)故障，以防止故障的再次發(fā)生。同時，日常維護中應(yīng)加強對設(shè)備或成品機械結(jié)構(gòu)活動部位的檢查。
在進行線路檢查時，務(wù)必確認飛機設(shè)備下電，結(jié)合設(shè)計原理圖確認其測量的電阻或電壓，必要時輕晃電纜、插頭、活動接頭處及周圍區(qū)域，排除因飛機振動或線路接觸不良而帶來的測量誤差。
6 總結(jié)
本文根據(jù)環(huán)控系統(tǒng)以及座艙調(diào)溫工作原理，通過以上故障的分析和相應(yīng)的排故方法，確定了此次熱路失效的原因并排除故障，排故秉承“由簡到難”的原則，通過分析故障現(xiàn)象，逐步排除各種可能性原因，最終準確定位。該故障非常特殊，排除過程中座艙故障清單以及維護清單上沒有任何故障代碼，管路檢查也存在一定的局限性，所以，對系統(tǒng)及原理的充分了解是分析和解決故障的先決條件。同時，要在日常的工作中不斷總結(jié)積累，不但可提高排故效率，還可加深對系統(tǒng)的理解，不斷有新的認識。
參考文獻
[1] 趙鵬，蔡忠春，李曉明. 某型飛機環(huán)控系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計[J]. 航空維修與工程，2015（4）：50-53.
[2] 葛俊，樂婷，宋冬. 某型飛機環(huán)控系統(tǒng)調(diào)節(jié)活門故障分析[J]. 科技視界，2019（29）：24-26，13.
作者簡介
萬引偉，助理工程師，主要從事飛機維修保障工作。
程斌，助理工程師，主要從事飛機維修保障工作。
