淺析波音777飛機(jī)壓力調(diào)節(jié)和關(guān)斷活門故障

虞鋼 何康

摘要：對波音777飛機(jī)壓力調(diào)節(jié)和關(guān)斷活門（PRSOV）近期出現(xiàn)的一些同類故障進(jìn)行了介紹，并針對故障進(jìn)行了分析和總結(jié)，提出了建議維護(hù)措施，對該部件的日常排故和維護(hù)有所幫助。

關(guān)鍵詞：壓力調(diào)節(jié)和關(guān)斷活門；維護(hù)；排故

Keywords：PRSOV；maintenance；troubleshooting

1 系統(tǒng)原理

壓力調(diào)節(jié)和關(guān)斷活門（PRSOV）屬于飛機(jī)引氣系統(tǒng)，作用是調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)引氣的流量和壓力，為下游空調(diào)系統(tǒng)提供合適的引氣以調(diào)節(jié)座艙壓力和控制溫度。PRSOV是發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)里的重要部件，直接影響到飛行安全。

如圖1所示，PRSOV安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)匣12點(diǎn)位置，位于預(yù)冷器前下方，控制進(jìn)入氣源分配系統(tǒng)的氣流方向和壓力，是一個(gè)氣控氣動(dòng)活門。供氣客艙壓力控制器（ASCPC）通過向壓力調(diào)節(jié)和關(guān)斷活門控制器（PRSOVC）發(fā)送電信號，使PRSOVC按電信號指令調(diào)節(jié)輸出至PRSOV的控制壓力，實(shí)現(xiàn)對PRSOV的控制。作為一個(gè)氣控氣動(dòng)活門，PRSOV活門的作動(dòng)是通過PRSOVC的控制壓力克服環(huán)境壓力、下游管道壓力以及活門本身彈簧壓力來完成的。

2 事件背景

2020年3月份，一架波音777飛機(jī)封存40天后解封，執(zhí)行第一個(gè)航班推出準(zhǔn)備滑出時(shí)機(jī)組報(bào)告有左發(fā)引氣關(guān)斷提示信息（狀態(tài)信息為左發(fā)PRSOV），復(fù)位無效，飛機(jī)滑回。排故拆下PRSOV活門，內(nèi)部檢查發(fā)現(xiàn)有綠色物質(zhì)。后續(xù)多架解封的飛機(jī)執(zhí)行航班后均發(fā)生引氣系統(tǒng)故障，產(chǎn)生的狀態(tài)信息包括PRSOV L/R；BLEED LOSS WING L；PACK L；BLEED OFF ENG R等，排故發(fā)現(xiàn)PRSOV均存在各種生銹狀況。隨著航空市場逐步恢復(fù)，封存的波音777飛機(jī)解封，不過仍處于低利用率狀態(tài)，運(yùn)行過程中又發(fā)生2起引氣關(guān)斷故障，拆下相應(yīng)PRSOV后，檢查均發(fā)現(xiàn)活門軸承生銹（見圖2）。

在此期間采取了部分措施，包括：

1）2020年4月將PRSOV拆下離位保存，并嘗試自制封堵PRSOV管路堵蓋，堵蓋制成后，在PRSOV離位保存期間，使用堵蓋封堵PRSOV管路。

2）執(zhí)行了20個(gè)PRSOV測試，檢查發(fā)現(xiàn)存在銹跡或者卡阻的有7個(gè)，解封后運(yùn)行過程中出現(xiàn)引氣關(guān)斷信息的有3個(gè)，拆下檢查均發(fā)現(xiàn)軸承有銹跡。

3）調(diào)查水汽來源：拆下PRSOV后對其下游管路以及預(yù)冷器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)預(yù)冷器下部平坦區(qū)域絕大部分存在水跡或者少量積水，檢查對應(yīng)的PRSOV發(fā)現(xiàn)有銹跡。

4）向波音反饋PRSOV銹蝕問題，并要求波音提供封堵PRSOV管路的AMM程序和封堵工具圖紙，波音已發(fā)布封堵工具圖紙并發(fā)布了修訂的AMM手冊。

5）每7天進(jìn)行一次試車，經(jīng)過2周試車驗(yàn)證工作，期間發(fā)現(xiàn)部分預(yù)冷器有少量積水。當(dāng)時(shí)仍處于封存狀態(tài)的飛機(jī)為7架，其中執(zhí)行PRSOV離位保存的飛機(jī)1架，其余6架飛機(jī)已經(jīng)恢復(fù)安裝。執(zhí)行每周試車，每兩星期清潔預(yù)冷器內(nèi)部水跡。

6）嘗試將一個(gè)生銹PRSOV送車間不分解除銹。車間反饋PRSOV離位不分解除銹后，活門打開后不能正?；匚?。不分解除銹效果有限。

7）探索對檢查有輕微銹跡的PRSOV在不分解情況下防銹。廠家霍尼韋爾認(rèn)為PRSOV處于空調(diào)引氣上游，防銹劑有毒，在PRSOV軸承處使用防銹劑會(huì)對人體及周邊部件產(chǎn)生損害，不建議在軸承處使用防銹劑。

8）將封存飛機(jī)的PRSOV拆下送車間進(jìn)行檢測，對通過測試的PRSOV進(jìn)行離位保存。

3 故障原因分析

PRSOV是引氣系統(tǒng)部件，正常情況下工作在高溫干燥環(huán)境下，因此PRSOV裝機(jī)歷史上沒有出現(xiàn)過生銹情況。此次出現(xiàn)軸承銹蝕問題的飛機(jī)均封存在南方地區(qū)，其中以廣州、海南和香港地區(qū)的同類型活門情況較為嚴(yán)重。

自發(fā)現(xiàn)第一起活門銹蝕故障開始，共執(zhí)行20個(gè)PRSOV測試，檢查發(fā)現(xiàn)存在銹跡或者卡阻的有7個(gè)，解封后運(yùn)行過程中出現(xiàn)引氣關(guān)斷信息的有3個(gè)（拆下檢查均發(fā)現(xiàn)軸承有銹跡），封存第一個(gè)月，出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象的活門占比為50%。出現(xiàn)銹蝕的活門裝機(jī)時(shí)間范圍分布較廣，為1600～24772FH（見圖3），可見銹蝕與裝機(jī)時(shí)間沒有明顯關(guān)系。故障的10個(gè)PRSOV來自5架飛機(jī)，均為雙發(fā)PRSOV故障。從飛機(jī)進(jìn)入封存到第一次出現(xiàn)引氣故障的最短時(shí)間為41天。

對該情況進(jìn)行跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)PRSOV銹蝕的主要有以下幾個(gè)方面的原因。

1）PRSOV軸承材料問題

由于PRSOV正常情況下工作于高溫干燥環(huán)境（引氣出口溫度通?？蛇_(dá)到400℃），不會(huì)存在水汽集聚并導(dǎo)致軸承銹蝕問題，因此廠家選用碳鋼材料制造軸承且沒有相關(guān)的防腐設(shè)計(jì)，使得軸承抗腐蝕能力較差，整個(gè)活門除了軸承銹蝕嚴(yán)重外，其他部分均無明顯腐蝕。

2）活門位置設(shè)計(jì)問題

PRSOV活門安裝于預(yù)冷器上游，活門作動(dòng)筒朝下安裝（見圖4），在飛機(jī)不通電情況下，活門處于關(guān)閉位置，軸承處于最低點(diǎn)，軸承處形成集水槽。飛機(jī)封存期間，預(yù)冷器或者管路中的冷凝水在軸承處集聚，造成軸承銹蝕。

3）引氣管路腐蝕物

全面檢查出現(xiàn)PRSOV銹蝕情況的飛機(jī)引氣系統(tǒng)后發(fā)現(xiàn)，銹蝕往往伴隨著預(yù)冷器內(nèi)綠色污染物痕跡同時(shí)出現(xiàn)。波音接到亞太地區(qū)用戶報(bào)告，部分777飛機(jī)在停場較長時(shí)間進(jìn)行大功率試車后，在PRSOV活門的作動(dòng)筒壓力腔室中檢查到綠色物質(zhì)，波音分析該物質(zhì)為硫酸鎳，其形成原因是停放期間發(fā)動(dòng)機(jī)部件中的鎳元素與空氣中的腐蝕性物質(zhì)結(jié)合，高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生，并隨發(fā)動(dòng)機(jī)引氣一同進(jìn)入引氣系統(tǒng)。

硫酸鎳是一種無機(jī)物，有無水物（NiSO4）、六水物和七水物三種。自然界存在的多為六水物，有α-型和β-型兩種變體，前者為藍(lán)色四方結(jié)晶，后者為綠色單斜結(jié)晶。易溶于水，其水溶液呈酸性。

調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，雨季期間，每隔兩個(gè)星期檢查時(shí)均能在預(yù)冷器中發(fā)現(xiàn)硫酸鎳溶液（見圖5）。附著在引氣管路以及預(yù)冷器鰭片上的硫酸鎳隨著冷凝水形成酸性溶液，一起進(jìn)入PRSOV活門軸承，在酸性溶液的腐蝕下，PRSOV軸承短時(shí)間即可發(fā)生銹蝕。

4 相關(guān)信息

波音在2016年發(fā)布了777-FTD-36-16002，2019年更新、關(guān)閉該FTD，并說明接到亞太地區(qū)用戶報(bào)告，停場較長時(shí)間進(jìn)行大功率試車后在件號3215302-4/5活門的作動(dòng)筒壓力腔室中檢查到綠色物質(zhì)，分析該物質(zhì)為硫酸鎳，可能會(huì)導(dǎo)致活門故障。波音建議用戶在飛機(jī)大修后，如果有高功率試車，應(yīng)執(zhí)行PRSOV以及相關(guān)氣路的檢查。

霍尼韋爾自2011年開始陸續(xù)接到亞太地區(qū)客戶報(bào)告，在PRSOV作動(dòng)筒壓力腔中以及活門接觸邊緣檢查到綠色物質(zhì)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)個(gè)別PRSOV存在水沿著重力方向流動(dòng)的痕跡，水汽會(huì)沿著蝶形活門軸滲漏到人工超控活門底部的六角螺釘上，造成銹蝕。

波音認(rèn)為冷凝水會(huì)在PRSOV軸承處聚集并導(dǎo)致軸承腐蝕，建議用戶在不使用發(fā)動(dòng)機(jī)及APU引氣的情況下應(yīng)拆下活門進(jìn)行保存。

5 維護(hù)建議

1）對于封存的飛機(jī)，拆下PRSOV離位保存，在下次試車之前恢復(fù)PRSOV，試車結(jié)束之后再拆下PRSOV進(jìn)行離位保存，期間使用引氣管路堵蓋將引氣系統(tǒng)管路封堵。

2）解封過程中，試車結(jié)束后，檢查PRSOV、IPCV、DVV活門以及相關(guān)上下游管路外表是否有明顯聚集成塊的綠色物質(zhì)，執(zhí)行AMM Task 36-10-00-700-802 PRSOV最小打開壓力測試，如果發(fā)現(xiàn)活門工作有卡阻，則更換該活門。

3）對于運(yùn)行中的飛機(jī)，應(yīng)在停場第3天進(jìn)行雙發(fā)試慢車，保持運(yùn)行15min；如停場飛機(jī)遇到降雨天氣，則應(yīng)在停場第2天進(jìn)行雙發(fā)試慢車，保持運(yùn)行15min。

4）拆下PRSOV離位保存時(shí)，參考CMM TASK 36-12-77-99C-817-A01進(jìn)行存放。使用干凈無紡布擦干PRSOV后，在開口部位安裝堵蓋，在存放的PRSOV中放置干燥劑，并使用相應(yīng)的包裝袋包裝。

6 結(jié)束語

受新冠疫情影響，全世界航空公司封存了大量飛機(jī)，這些飛機(jī)受長時(shí)間停場影響而出現(xiàn)故障是不可避免的，波音777飛機(jī)的PRSOV由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)原因產(chǎn)生銹蝕的風(fēng)險(xiǎn)較高，本文以航空公司發(fā)生的故障為實(shí)例進(jìn)行分析，有助于其他航空公司迅速找到原因，制定預(yù)防措施保障飛行安全。

參考文獻(xiàn)

[1] Boeing. Aircraft Maintenance Manual SDS Chapter 36 Pneumatic [Z].

[2] Honeywell. Component Maintenance Manual36-12-77，Revision 13 [Z]. 2019-5.

[3] Boeing. Fleet Team Digest 777-FTD-36-16002 Green Debris in Bleed System Components [Z].

作者簡介

虞鋼，資深工程師，從事工程技術(shù)管理工作。

何康，資深工程師，從事工程技術(shù)管理工作。