CESSNA 172R飛機(jī)全靜壓系統(tǒng)原理及常見故障淺析

劉玉典

摘要：全靜壓系統(tǒng)為飛機(jī)提供實時的外界大氣全壓、靜壓和動壓數(shù)據(jù)，用于計算和指示飛機(jī)的高度、空速和升降速度等飛行參數(shù)。本文旨在通過對Cessna 172R型飛機(jī)全靜壓系統(tǒng)工作原理和常見故障進(jìn)行分析，為飛機(jī)的日常維護(hù)提供建議。

關(guān)鍵詞：全壓;靜壓;動壓;泄露;堵塞

Cessna 172R型飛機(jī)全靜壓系統(tǒng)主要包括用于采集大氣數(shù)據(jù)信息的皮托管（空速管）、靜壓孔和全靜壓管路，用于處理和計算大氣數(shù)據(jù)信息的大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)GDC74A和高度編碼器，以及用于指示或顯示大氣數(shù)據(jù)信息處理和計算結(jié)果的各飛行儀表（PFD主飛行顯示器、高度表、空速表和升降速度表等）。

一、全靜壓系統(tǒng)簡介

（1）皮托管（空速管）：位于飛機(jī)左大翼前緣中部下方，如圖1.1所示，前端小孔用于采集全壓數(shù)據(jù)，并通過管路與指示空速表上的全壓接頭相連。

（2）靜壓孔：位于機(jī)身防火墻后方外部左側(cè)，如圖1.2所示，用于采集靜壓數(shù)據(jù)，通過管路將靜壓信號傳遞至高度表、空速表、升降速度表、高度編碼器等。

（3）備用靜壓源：Cessna 172R型飛機(jī)利用座艙內(nèi)部空氣作為飛機(jī)的備用靜壓源，在駕駛艙中央操縱臺上有備用靜壓源選擇手柄，如圖1.3所示，可通過人工推入或拉出手柄，選擇使用外界大氣或駕駛艙內(nèi)部空氣作為靜壓源。

（4）全靜壓管路：用于傳遞全、靜壓等大氣數(shù)據(jù)信息的管路，位于機(jī)體內(nèi)部。

（5）大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)GDC74A和高度編碼器：用于采集和處理來自各傳感器的大氣數(shù)據(jù)信息，并將處理的結(jié)果傳送至各綜合顯示器和指示儀表。

（6）GDU1040顯示器和指示儀表：主飛行顯示器PFD和高度表（圖1.4）、空速表圖（1.5）以及升降速度表圖（1.6）。

（二）全靜壓系統(tǒng)基本原理

根據(jù)空氣動力學(xué)相關(guān)知識，大氣的壓力P（靜壓P0）與高度H、溫度T和密度ρ之間存在密切的關(guān)系，即P=ρTR（R為氣體常數(shù)），且隨著高度的增加，空氣的密度、溫度降低，靜壓隨之降低，所以根據(jù)靜壓變化的大小即可指示出高度的變化，根據(jù)靜壓的變化率即可指示出升降速度的變化。而空速ν與動壓Pd相關(guān)，即ν= ，且動壓（Pd）=全壓（Pt）-靜壓（P0），所以根據(jù)全壓和靜壓的變化即可指示出空速的變化。

（1）高度的指示

Cessna 172R型飛機(jī)的高度指示包括GDU1040顯示器上的數(shù)字指示和氣壓式高度表上的指針指示，本文僅討論氣壓式高度表基本工作原理。氣壓式高度表的感受部分是一個真空膜盒，如圖2.1所示。作用在真空膜盒上的氣壓為零時，真空膜盒處于自然狀態(tài)。受大氣壓力作用后，真空膜盒收縮并產(chǎn)生彈力。當(dāng)真空膜盒產(chǎn)生的彈性力與大氣作用在真空膜盒上的總壓力平衡時，真空膜盒變形到程度一定，指針指出相應(yīng)的高度。

（2）升降速度的指示

Cessna 172R型飛機(jī)的升降速度指示包括GDU1040顯示器上的數(shù)字指示和氣動式升降速度表上的指針指示，本文僅討論氣動式升降速度表基本工作原理。氣動式升降速度表的感受部分由一個表殼以及安裝在表殼內(nèi)的開口膜盒和計量組件組成，如圖2.2所示。膜盒的氣壓始終與外界氣壓相等，表殼內(nèi)部的氣壓由于計量組件的阻流作用，使氣壓變化滯后于外界氣壓變化。

（3）空速的指示

Cessna 172R型飛機(jī)的空速指示包括GDU1040顯示器上的數(shù)字指示和氣動式指示空速表上的指針指示，本文僅討論氣動式指示空速表基本工作原理。氣動式指示空速表根據(jù)空速和動壓的關(guān)系，利用開口膜盒測量動壓，從而得到指示空速。

空速表的感受部件為一個開口膜盒，如圖2.3所示。膜盒內(nèi)部通全壓，外部通靜壓，膜盒內(nèi)外的壓力差即是動壓。在動壓的作用下膜盒產(chǎn)生位移，經(jīng)過傳動機(jī)構(gòu)帶動指針指示，指針角位移即可反映動壓大小。在靜壓和溫度一定的條件下，動壓的大小完全取決于空速，因此指針的角位移即可指示出空速的大小。

（三）全靜壓系統(tǒng)常見故障

Cessna 172R型飛機(jī)全靜壓系統(tǒng)在日常使用和維護(hù)過程中容易出現(xiàn)皮托管和/或靜壓孔堵塞、全靜壓系統(tǒng)管路堵塞和/或泄露等故障，以上故障均會導(dǎo)致全靜壓系統(tǒng)指示異常，給飛行安全造成隱患。下面就全靜壓系統(tǒng)幾種常見故障現(xiàn)象進(jìn)行淺析：

（1）皮托管堵塞

飛機(jī)在飛行過程中以及地面停放時，可能因空氣中的水汽、塵埃、雜質(zhì)等造成皮托管結(jié)冰、堵塞。當(dāng)皮托管堵塞時，靜壓P0正常，全壓Pt保持不變，因此，飛機(jī)高度和升降速度指示正常：

a）當(dāng)飛機(jī)以一定速度爬升時，靜壓P0減小，動壓（Pd）=全壓（Pt）-靜壓（P0）隨之增大，空速指示增大;

b）當(dāng)飛機(jī)保持飛行高度飛行時，靜壓P0不變，動壓（Pd）=全壓（Pt）-靜壓（P0）不變，空速指示隨著飛行速度變化保持不變;

c）當(dāng)飛機(jī)以一定速度下降時，靜壓P0增大，動壓（Pd）=全壓（Pt）-靜壓（P0）隨之減小，空速指示減小。

（2）靜壓孔堵塞

當(dāng)飛機(jī)靜壓孔因結(jié)冰或污染等原因?qū)е蚂o壓孔堵塞，此時靜壓P0保持不變，高度表指示不變，升降速度表指示為0。

a）當(dāng)飛機(jī)以一定速度爬升時，全壓Pt減小，動壓（Pd）=全壓（Pt）-靜壓（P0）也隨之減小，空速指示減小;

b）當(dāng)飛機(jī)以一定速度下降時，全壓Pt增大，動壓（Pd）=全壓（Pt）-靜壓（P0）也隨之增大，空速指示增大。

（3）靜壓管泄露

因Cessna 172R型飛機(jī)無增壓，當(dāng)靜壓管發(fā)生泄露時，靜壓略有減小，因此高度指示略有增加;動壓（Pd）=全壓（Pt）-靜壓（P0）隨之增大，空速指示增大;升降速度表在靜壓管泄露的瞬間，指針跳動一下，隨后恢復(fù)正常。

（四）全靜壓系統(tǒng)使用和維護(hù)注意事項

全靜壓系統(tǒng)在日常使用和維護(hù)過程中，應(yīng)注意規(guī)范操作，按照要求正確使用，保持全靜壓系統(tǒng)的清潔與暢通，并按照飛機(jī)維護(hù)手冊的要求定期進(jìn)行全靜壓系統(tǒng)清潔、測試與維護(hù)。

（1）在對皮托管進(jìn)行地面通電加溫測試時，應(yīng)按照維護(hù)手冊或者工作單卡的要求進(jìn)行，且加溫時間不得超過30s，避免長時間通電加溫造成皮托管溫度過高，燒壞皮托管及其后部管路、電氣插頭和導(dǎo)線，或造成人員誤傷。

（2）定期對皮托管和靜壓孔及其周邊區(qū)域進(jìn)行清潔，去除可能造成皮托管和靜壓孔堵塞、變形的雜物和污染源，特別要注意保持靜壓孔周邊區(qū)域干凈平整，靜壓孔及其周邊區(qū)域的損傷變形都有可能導(dǎo)致靜壓源誤差。

（3）根據(jù)CCAR-91和CCAR-43部規(guī)章的有關(guān)規(guī)定，需每兩年對全靜壓系統(tǒng)進(jìn)行一次全面校驗。

（4）如需對全靜壓系統(tǒng)管路進(jìn)行吹洗，在吹洗之前應(yīng)確保脫開全靜壓管路與儀表的連接，避免因靜壓突然增大而損傷儀表。吹洗結(jié)束后，應(yīng)確保正確連接管路和儀表，并對接頭等重要位置進(jìn)行氣密性測試，確保重新連接后的全靜壓系統(tǒng)具有良好的氣密性。

參考文獻(xiàn)：

[1]閻成鴻，聶挺.Cessna172R型飛機(jī)機(jī)型培訓(xùn)教材.中國民航飛行學(xué)院.

[2]Cessna172RAMM維護(hù)手冊.

[3]任毅，劉世貴. CESSNA172R飛機(jī)靜壓系統(tǒng)分析.中國新通信.2015

1555500511342