A320飛機座艙增壓系統(tǒng)技術(shù)分析

李世林 羅文東

摘要：座艙釋壓直接影響到飛行安全，也一直是局方和航司使用困難報告（SDR）重點管控項目。本文系統(tǒng)闡述座艙增壓系統(tǒng)原理，建立座艙增壓失效模型，通過空客廠家可靠性數(shù)據(jù)，以及X 航A320機隊故障及拆換件統(tǒng)計分析，為機隊管控措施的制定提供依據(jù)。并針對座艙增壓故障提出了一些維護提示，提高機隊運行品質(zhì)，以供同行借鑒。

關(guān)鍵詞：增壓系統(tǒng);技術(shù)分析;空客320;故障

中圖分類號：V267 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）07-0160-02

1 ?座艙增壓系統(tǒng)原理

A320座艙增壓系統(tǒng)的原理是通過空調(diào)系統(tǒng)向座艙源源不斷地供應(yīng)空調(diào)氣并保持供氣量基本不變。增壓系統(tǒng)控制從外流活門（OFV）排出的空氣流量，座艙壓力控制器（CPC）以座艙高度、內(nèi)外壓差、座艙高度升降率為調(diào)整量，從而達到控制座艙高度的目的。

座艙增壓控制系統(tǒng)包括2個CPC（座艙壓力控制器）、1個外流活門和兩個安全活門。系統(tǒng)工作方式分為自動控制方式和人工控制方式。巡航時座艙高度最大8000英尺;超過8800英尺，ECAM上的數(shù)字指示閃動;超過9550 英尺，ECAM上的指針和數(shù)字為紅色，觸發(fā)警告：CAB PR EXCESS CAB ALT。

在自動控制方式下，CPCs 使用來自飛行管理和制導系統(tǒng)（FMGS）的數(shù)據(jù)和大氣數(shù)據(jù)/慣性基準系統(tǒng)（ADIRS），工作的 CPC 發(fā)送控制信號經(jīng)過RS422 總線到外流活門（OFV）。外流活門中包含電子盒、自動馬達、人工馬達、齒輪箱，反饋組件經(jīng)由電子盒給出外流活門位置信號到 CPCs用于控制和在電子儀表設(shè)備系統(tǒng)（EIS）的指示。同一時刻只有一個CPC 操作整個增壓系統(tǒng)，另一個CPC備用。在每個航段著陸時間后7秒后，工作的CPC自動切換到另一個。如果其中一個控制系統(tǒng)有故障或部分故障，系統(tǒng)也將切換。

2 ?失效模型分析

A320座艙釋壓失效模型如圖1所示，分為供氣端故障、密封性故障、排氣端故障和增壓系統(tǒng)部件故障。

座艙供氣端故障：飛機在正常飛行過程中使用兩臺發(fā)動機引氣通過空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)溫度與供氣量供給座艙，由于發(fā)動機引氣系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)的故障導致座艙供氣量減少或喪失，會導致飛機座艙高度上升，甚至觸發(fā)飛機緊急下降。

密封性故障：有了穩(wěn)定可靠的供氣，還要有良好的座艙密封性，影響座艙密封性的因素主要有一些活動艙門、風擋窗戶、余水活門等。還有地面空調(diào)接口邊緣的漏氣也是導致增壓系統(tǒng)故障的一個因素。此外氣源系統(tǒng)接頭單向活門被外來物卡滯造成氣源壓力較低，也會給增壓系統(tǒng)帶來問題。

座艙排氣端故障：外排活門（OFV）在不同的方式下接收從增壓控制器來的信號，通過作動交流或直流馬達調(diào)節(jié)其自身的開度以保持合適的壓差或座艙高度變化率，外排活門的失效會導致不同的故障現(xiàn)象，如壓差過大或壓差不足、座艙高度保持不住，座艙高度變化率不正常等現(xiàn)象。電子艙通風蒙皮入口、出口活門的故障也會導致客艙釋壓。

3 ?廠家可靠性分析

空客從2017年3月到近期收集的客艙釋壓的案例統(tǒng)計，從廠家提供的數(shù)據(jù)來看，有60%的空中釋壓事件并不是由于故障引起的，剩余的空中釋壓事件中雙引氣失效的案例占21%，雙空調(diào)組件失效的情況占了6%，自動增壓系統(tǒng)故障的案例占了13%。根據(jù)空客廠家提供的數(shù)據(jù)，這些部件的故障在造成空中釋壓的發(fā)生中起到了比較大的影響：

Skin air valve malfunction/蒙皮活門失效;

OFV malfunction/外流活門失效;

Excessive cabin air leakage/客艙漏氣;

CPC malfunction/客艙壓力控制器故障;

Air conditioning pack ducts damage/空調(diào)組件管道破損。

4 ?X航A320機隊增壓系統(tǒng)故障統(tǒng)計分析

2017年8月至2021年2月，X航A320座艙增壓系統(tǒng)相關(guān)故障統(tǒng)計如圖2所示：①引氣系統(tǒng)故障101起，其中，雙引氣失效1起，單引氣失效10起，其余故障均為出現(xiàn)ECAM、CFDS信息或報文監(jiān)控;②空調(diào)組件過熱、故障20起，均沒有造成空中釋壓;③管路/封嚴破損17起，但大多數(shù)管路和封嚴（管路封嚴）破損不會直接導致空中釋壓，僅會間接影響空調(diào)組件;④座艙增壓控制系統(tǒng)故障4起，地面測試均正常，對串部件后續(xù)監(jiān)控;⑤座艙氣密性故障，艙門異響2起，地面測試正常。

可能造成空中釋壓的部件非例行換件情況：蒙皮空氣出口活門8個，蒙皮空氣進口活門3個，外流活門（OFV）和座艙壓力控制器（CPC）無更換記錄;引氣系統(tǒng)部件拆換情況：OPV 10個，HPV 5個，PRV 4個，F(xiàn)AV 3個。

5 ?維護提示

①客艙增壓系統(tǒng)可靠性較高，導致客艙壓力不能保持的故障較少，而由于引氣和空調(diào)系統(tǒng)導致客艙壓力不能保持的情況較多。

②由于客艙增壓系統(tǒng)故障導致座艙壓力不能保持時，主要故障件是：CPC、外流活門和線路等部件。（參考TSM TASK 21-31-00-810-827）

③針對 ECAM 警告CAB PR EXCESS CAB ALT，且座艙壓力不能保持，但沒有相關(guān)故障信息，主要因素是：座艙壓力控制系統(tǒng)、空調(diào)艙管路漏氣、引氣系統(tǒng)、電子艙蒙皮出口活門、結(jié)構(gòu)損傷、客艙和貨艙封嚴等方面;也需考慮測試FWC，檢查CPC到FWC和SDAC之間的線路。（參考TSM TASK 21-31-00-810-809）

④每年3月1日至4月15日夏季換季工作進行A320空調(diào)性能檢查，減少引氣及空調(diào)系統(tǒng)故障的發(fā)生，降低單引氣或單空調(diào)運行狀況出現(xiàn)可能性。

6 ?建議的措施

6.1 對客艙釋壓出現(xiàn)影響較大的部件

根據(jù)空客廠家的數(shù)據(jù)，對客艙釋壓造成比較大影響的部件，諸如蒙皮活門，外流活門，客艙壓力控制器，增加備件，減少因備件不足造成飛機對于此類部件故障時的長時間保留，以減少因其故障導致釋壓情況出現(xiàn)的可能性。密切關(guān)注此幾個部件的改裝升級信息，對可能對部件可靠性提升有益的改裝第一時間執(zhí)行。

由于A320機隊在運營中出現(xiàn)過電子艙蒙皮活門的故障，而根據(jù)局方2017年的SDR數(shù)據(jù)來看，蒙皮活門的故障有可能造成飛機空中釋壓，所以針對此類部件除了嚴格按照維修方案的間隔對其進行返廠維修外，另需明確此類部件的送修皆應(yīng)送OEM廠家進行維修。

6.2 飛機外部滲漏及空調(diào)管道損傷

結(jié)合維修方案，在空調(diào)組件艙區(qū)域的區(qū)域檢查工卡內(nèi)，增加提示在空調(diào)組件區(qū)域工作時注意對相關(guān)管道損傷的檢查，以及注意保護相關(guān)的空調(diào)引氣管道。

結(jié)合未來換季檢查的執(zhí)行，在換季檢查中添加對引氣及空調(diào)系統(tǒng)的檢查項目，爭取將引氣及空調(diào)故障消滅的萌芽狀態(tài)，減少引氣及空調(diào)系統(tǒng)故障的出現(xiàn)，從而降低單引氣或單空調(diào)系統(tǒng)運行狀況出現(xiàn)的可能性。

6.3 針對會導致雙空調(diào)或雙引氣組件故障

減少單空調(diào)或單引氣組件或單增壓系統(tǒng)故障，提高保障等級，通過增加備件，限制備件原因外的其他原因保留等措施降低單空調(diào)、引氣或增壓組件的影響。根據(jù)廠家TR80407089的建議，空客并不建議增加額外的維護動作以降低客艙釋壓事件發(fā)生的概率，并且建議運營人嚴格按照維修方案的要求執(zhí)行空調(diào)管道及部件的檢查任務(wù)。

7 ?結(jié)論

A320機隊因排氣端及座艙密封性導致的座艙釋壓故障發(fā)生率不高，非例行拆換件也較少。重點關(guān)注供氣端（引氣和空調(diào)系統(tǒng)）失效，尤其引氣系統(tǒng)失效造成的座艙無法增壓。根據(jù)運行經(jīng)驗，目前A320ceo飛機間隔7500h執(zhí)行發(fā)動機引氣系統(tǒng)進行健康檢查，及夏季換季執(zhí)行的A320空調(diào)性能檢查，后期應(yīng)根據(jù)機隊狀況，評估是否調(diào)整間隔或執(zhí)行季節(jié)。技術(shù)支援在日常監(jiān)控中應(yīng)關(guān)注A320機隊引氣和增壓系統(tǒng)的ECAM、CFDS實時報文信息的監(jiān)控，及時處理引氣和空調(diào)系統(tǒng)的CFDS CLASS 3 信息。

參考文獻：

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