PW306C發(fā)動(dòng)機(jī)引氣超溫排故分析

摘要：本文以飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)引氣“超溫”常見故障為出發(fā)點(diǎn)，分析了引氣系統(tǒng)工作原理與故障現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系，基于實(shí)踐總結(jié)出有效的檢修手段與安全操作程序，創(chuàng)新性地提出了模擬測(cè)試方法輔助故障隔離，有助于提升飛機(jī)維修水平，推進(jìn)持續(xù)安全管理。

關(guān)鍵詞：飛行校驗(yàn)；引氣超溫；故障隔離；持續(xù)安全管理

Keywords：flight inspection；bleed air overheat ；fault isolation； continued safety management

飛行校驗(yàn)飛機(jī)多在2000米場(chǎng)高以下低空復(fù)雜機(jī)動(dòng)飛行，時(shí)間久，難度大，對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)性能要求高。獎(jiǎng)狀680飛機(jī)執(zhí)行校驗(yàn)飛行時(shí)，機(jī)組經(jīng)常反映機(jī)艙空調(diào)冷氣不足，發(fā)生階段常在地面等待或空中作業(yè)階段。排查空調(diào)系統(tǒng)及部件工作均正常，故重點(diǎn)分析PW306C發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)。

1引氣系統(tǒng)工作原理[1]

1.1 引氣系統(tǒng)概述

發(fā)動(dòng)機(jī)引氣主要用于駕駛艙與客艙溫度控制、座艙增壓、防冰排雨、發(fā)動(dòng)機(jī)控制等。引氣分為發(fā)動(dòng)機(jī)低壓級(jí)引氣和高壓級(jí)引氣。在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速時(shí)（TLA<33.5°），引氣主要來自于高壓級(jí)；在發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)（TLA >33.5°），高壓控制關(guān)斷活門關(guān)閉，由低壓級(jí)提供引氣。發(fā)動(dòng)機(jī)引氣氣流受引氣壓力調(diào)節(jié)，與關(guān)斷活門（PRSOV）控制進(jìn)入氣源總管，經(jīng)安裝在吊艙區(qū)域的預(yù)冷器調(diào)節(jié)進(jìn)入客艙。

1.2 主要部件

PRSOV是電控氣動(dòng)活門，控制活門下游氣源壓力在65±15psi。發(fā)動(dòng)機(jī)引氣電門在“ON”位時(shí)，電磁閥作動(dòng)、氣源壓力使PRSOV打開；當(dāng)電門在“OFF”位時(shí)，PRSOV關(guān)閉。PRSOV關(guān)小，減少氣流量從而降低引氣溫度，引氣壓力相應(yīng)降低。

預(yù)冷器作為引氣初級(jí)降溫一種方式，采用的是對(duì)流交換原理，使用流經(jīng)風(fēng)扇后的外涵道冷空氣換熱，如圖1所示。

溫控蝶形活門，如圖2所示，開度調(diào)節(jié)冷空氣的流量，進(jìn)而控制下游引氣的溫度。溫控活門接受上游引氣管路的溫度傳感器輸出信號(hào)，作動(dòng)線性馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)活門改變開度。預(yù)冷器系統(tǒng)的工作是自動(dòng)的，預(yù)冷器控制活門打開，使風(fēng)扇外涵氣流流向預(yù)冷器，以冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)引氣。它使發(fā)動(dòng)機(jī)的引氣溫度保持在450°F～500°F。

氣源系統(tǒng)的警告顯示信號(hào)來自于引氣溫度傳感器和活門狀態(tài)。除此之外，涉及的主要部件還包括引氣控制PCB等冗余控制組件。

溫度傳感器感受引氣管路溫度，轉(zhuǎn)換輸出隨溫度變化的可變電阻值。共有兩個(gè)，其中一個(gè)輸出信號(hào)作動(dòng)線性馬達(dá)；另一個(gè)輸出信號(hào)至引氣監(jiān)控PCB，實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)感受到560°F持續(xù)20秒，判斷觸發(fā)BLEED AIR OTEMP L-R CAS 信息，駕駛艙EICAS顯示告警。

2引氣系統(tǒng)故障分析

2.1 引氣系統(tǒng)常見問題

引氣系統(tǒng)的部件繁多、復(fù)雜，涉及的關(guān)聯(lián)系統(tǒng)較多，對(duì)空調(diào)、增壓、防冰、防火、發(fā)動(dòng)機(jī)控制等系統(tǒng)都有密切的影響。一般來說，引氣系統(tǒng)的易發(fā)故障很多，且不容易排查。

引氣系統(tǒng)本身的常見故障有：引氣超溫、引氣壓力不足、高壓活門失效、放氣活門故障和引氣探測(cè)線路故障等。其中，引氣超溫的情形較多，且一定程度上的溫升如果未達(dá)到觸發(fā)超溫告警的門限之前，引發(fā)的問題極為隱蔽，不易被發(fā)現(xiàn)，給后續(xù)排故測(cè)試等工作帶來不小挑戰(zhàn)[2]。

2.2 故障隔離思路

分析引氣超溫的故障問題一般要首先區(qū)分“真超溫”和“假超溫”。

真超溫：預(yù)冷器組件確是無法使發(fā)動(dòng)機(jī)的引氣得到足夠地冷卻，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)引氣的實(shí)際溫度超過560°F，從而觸發(fā)了引氣超溫的CAS警告信息。這種類型的超溫往往伴隨出現(xiàn)引氣壓力不足和其他系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)故障或影響，如引氣超溫、管路松動(dòng)漏氣會(huì)造成探測(cè)系統(tǒng)提示、防火系統(tǒng)故障等。這時(shí)可以通過正常的系統(tǒng)功能測(cè)試進(jìn)行輔助判斷。如調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)查看管道溫度顯示，初步驗(yàn)證引氣溫度高低變化；提高發(fā)動(dòng)機(jī)推力，觀察比較發(fā)動(dòng)機(jī)指示系統(tǒng)的渦輪級(jí)間溫度（ITT）判斷指示是否一致等。

假超溫：即發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際引氣溫度雖未達(dá)到560°F的感溫預(yù)警門限值，但監(jiān)控PCB輸出了引氣超溫告警信號(hào)。有時(shí)是由于PCB本身電信號(hào)離散輸出誤差，更多的情況是560°F感溫傳感器阻值產(chǎn)生漂移，導(dǎo)致感受溫度的閾值降低，尤其易受過高過低溫度變化或雨雪等濕度較大的環(huán)境影響，輸出超溫狀態(tài)信號(hào)至監(jiān)控PCB，觸發(fā)警告信息[3]。

此外，由于發(fā)動(dòng)機(jī)引氣壓力和流量還取決于發(fā)動(dòng)機(jī)功率的大小，所以在分析故障時(shí)，認(rèn)清了故障現(xiàn)象與后果，還要著重考慮故障發(fā)生時(shí)所處的飛行階段，十分必要。

引氣超溫發(fā)生在飛行的任何階段，首先懷疑的部件是傳感器或預(yù)冷器控制活門。若預(yù)冷器系統(tǒng)出現(xiàn)故障，沒有足夠的沖壓空氣冷卻引氣，使得發(fā)動(dòng)機(jī)引氣溫度不斷上升，當(dāng)達(dá)到560°F時(shí)，傳感器工作，觸發(fā)告警。例行檢查要留意預(yù)冷器本身污垢或者有裂紋常導(dǎo)致冷卻效率降低等。

引氣超溫只發(fā)生在大功率階段（起飛、爬升、巡航）：要重點(diǎn)考慮的部件是高壓級(jí)調(diào)節(jié)活門PRSOV。當(dāng)TLA >33.5°，此時(shí)所使用的引氣為壓氣機(jī)低壓級(jí)的，如果高壓級(jí)活門卡滯在開位，或者高壓引氣調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)功能失效，使高壓級(jí)的空氣同樣經(jīng)過PRSOV進(jìn)入總管，則發(fā)動(dòng)機(jī)引氣溫度會(huì)升高，這樣的結(jié)果與預(yù)冷器控制系統(tǒng)失效時(shí)一樣的?？赏ㄟ^觀察發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)ITT變化趨勢(shì)輔助初步判斷[4]。

3排故測(cè)試實(shí)踐

3.1創(chuàng)新測(cè)試程序

不具備專用測(cè)試盒的情況下，轉(zhuǎn)變思路，考慮外接輸入信號(hào)替代傳感器，分段隔離問題。研習(xí)系統(tǒng)線路圖，找到對(duì)應(yīng)的I/O（輸入輸出）信號(hào)插釘，串聯(lián)接入一個(gè)可變電阻器，模擬進(jìn)行預(yù)冷器溫度控制器功能測(cè)試。調(diào)定不同電阻值范圍，查看預(yù)冷器控制器的響應(yīng)與輸入信號(hào)匹配程度。

為測(cè)試溫度傳感器在不同引氣溫度下的有效反應(yīng)，開發(fā)合理測(cè)試方法，組合應(yīng)用熱風(fēng)機(jī)、溫度計(jì)、歐姆表和導(dǎo)線，模擬傳感器在不同溫度引氣作用下的輸出響應(yīng)，繪制電阻值隨溫度變化的趨勢(shì)圖，進(jìn)一步驗(yàn)證傳感器工作狀態(tài)。

3.2經(jīng)驗(yàn)與注意事項(xiàng)

進(jìn)行測(cè)試工作要盡量減少無關(guān)因素影響，以免影響主體判斷。

在拆卸引氣系統(tǒng)部件之前，須先釋放引氣管道內(nèi)的壓力，否則高熱、高壓的引氣會(huì)導(dǎo)致人員受傷或設(shè)備受損。關(guān)聯(lián)區(qū)域做好警告或提示標(biāo)志。

在進(jìn)行預(yù)冷器拆裝程序時(shí)，要防止外來物進(jìn)入管路引發(fā)其他損傷或者漏氣。重點(diǎn)檢查預(yù)冷器交換器內(nèi)的鱗片，應(yīng)該清潔暢通無損傷，不能阻塞氣流。

應(yīng)正確安裝各管路接頭法蘭安裝邊的橡膠封嚴(yán)，特別留意安裝方向，否則會(huì)發(fā)生泄露。

明確V型固定卡環(huán)緊固力矩限制。V型卡環(huán)不需墊片封嚴(yán)，但過緊力矩也易產(chǎn)生損傷，從而引發(fā)泄露。

通過監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)性能趨勢(shì)，也能預(yù)先發(fā)現(xiàn)某些潛在問題，及時(shí)采取措施，提高運(yùn)行效率[2，5]。

總之，發(fā)動(dòng)機(jī)引氣超溫排故工作，要重視收集完備的信息，如飛行階段、故障顯示、關(guān)聯(lián)信息等。全面分析系統(tǒng)工作原理，首先進(jìn)行必要的功能檢查排除一些部件，再合理地創(chuàng)新測(cè)試方法與實(shí)踐，輔助故障隔離?？焖贉?zhǔn)確地分析排故，有利于提高飛機(jī)的穩(wěn)定性與可靠性，推進(jìn)持續(xù)適航管理與維修安全發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] PW306C Engine Training Manual[Z]. Pratt Whitney Canada，2019.

[2] 曲道武. 獎(jiǎng)狀680飛機(jī)故障統(tǒng)計(jì)分析及其補(bǔ)充維修措施[J]. 航空維修與工程，2020（9）：64-65.

[3] 馬思寧. 飛機(jī)維修手冊(cè)驗(yàn)證的研究[J]. 航空維修與工程，2015（9）：93-95.

[4] 葉茂，陳傳銳.基于故障樹分析法的某型飛機(jī)剎車控制系統(tǒng)排故[J].航空維修與工程，2017（1）：56-58.

[5] 孫敏，田哲.基于機(jī)務(wù)技術(shù)能力提升的故障隔離指南探索[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2019（26）：6-8.

作者簡(jiǎn)介

連喜賀，工程師，維修主管，長(zhǎng)期從事King Air 300、獎(jiǎng)狀560xls/560xls+/ 680系列飛機(jī)的適航維修管理與安全管理。