深圳航空有限责任公司维修工程部 518128
摘要：本文主要对波音737NG飞机的空调制冷系统做了简单的原理介绍，结合笔者实际的维护经验，重点介绍了空调制冷系统的维护。
关键词：波音737NG；空调制冷系统；原理；维护
1.飞机制冷系统概述
飞机上使用的制冷系统有空气循环和蒸发循环两种基本类型：空气循环制冷系统是以空气为制冷工质，以逆布雷顿循环为基础的；蒸发循环制冷系统是以在常温下能发生相变的液态制冷剂为工质，是建立在卡罗循环的基础上的。空气循环制冷系统通过压缩空气在膨胀机中绝热膨胀获得低温气流实现制冷，其理想的工作过程包括等熵压缩、等压冷却、等熵膨胀及等压吸热四个过程，与蒸发循环制冷的四个工作过程相近。两者的区别在于：空气制冷循环中空气不发生相变，无法实现等温吸热；空气的节流冷效应很低，降压制冷装置是以膨胀机代替节流阀。
目前大型飞机上都是采用空气循环系统制冷的，该系统由冷热两部分气体管路组成，两支管路的气体都是来自发动机的压气机引气[1]，飞行员根据季节特点及航路中的不同需要，旋转空调面板的温度调节旋钮到合适的位置，温度控制器接到飞行员的输入指令后，与接收到的管道温度传感器和客舱温度传感器进行比较，是加温还是降温，从而控制到达混合室的冷空气和热空气的比例，得到满足人体生理和工作需要的座舱空气。热通道较简单，就是发动机引来气体中的一部分，经过调节活门直接到达输送到混合腔的通路，各种空气循环制冷系统主要冷路的设计实现上，根据冷路系统中涡轮冷却器的类型可将空气循环制冷系统分成三类：涡轮风扇式、涡轮压气机式及涡轮压气机风扇式。其中涡轮压气机风扇式制冷系统是前两者的组合，结合了前两者的优点。
2.波音737NG飞机空调制冷系统原理
波音737NG飞机空调采用三轮式空气循环制冷系统。从发动机引出的高温气体经过热交换器初步冷却后，再经过ACM涡轮膨胀做功获得低温低压的冷空气，除水后进入空调分配系统。影响空调制冷系统性能的核心部件为热交换器和ACM。ACM的工作效率直接制约了空调组件出口的空气温度，而热交换器的效率则直接影响ACM压气机进口和出口空气温度，进而影响ACM工作效率。
影响空调系统制冷性能的因素很多，制冷系统、温度控制等系统部件的缺陷都会导致空调系统制冷能力的下降。在航线运营中影响热交换器热交换效率的主要因素是灰尘沉积造成的热交换器污染，在实际维护工作中，要强化对飞机制冷性能的监控，并根据实际的情况对空调交换器的清洗做好安排，这是关系飞机空调制冷系统维护的关键。
鉴于国内运营环境不佳，特别是北方春夏之交风沙毛絮漫天，致使热交换器和ACM故障高发，因此必须加强这两个部件的性能管控。此外，其他部件如冲压空气进气系统、水分离器、再加热器或冷凝器等性能下降也会对空调制冷系统的性能产生影响。
3.波音737NG飞机空调系统的维护
3.1热交换器
1）部件功能与原理
热交换器是一种铝制气对气、板式散热部件，分为热路和冷路。热引气由引气进口流入，流过层式散热片后从引气出口流出，引气热量通过散热片向冷空气传导。
热交换器散热效果好坏直接影响飞机空调制冷效率。如果热交换器内部聚集灰尘、毛絮等脏物造成管路堵塞，就会影响冲压空气的进气量，从而影响热量交换，冷却效率明显降低，同时也ACM负荷增大，影响ACM使用寿命。
2）热交换器主要清洗方式
恢复热交换器冷却效率的维护措施主要有离位清洗、在翼水洗和在翼吹洗，航线维护只能进行在翼水洗和吹洗。
离位清洗是最有效彻底的清洗方式，也是唯一一种能清洗热路的方式。
在翼水洗只能清洁热交换器冷路，实际效果并不好，主要是因为水洗后毛絮泥土会牢固地粘结成团，反而更不容易被清洗出来。短时可能见效，但污物没清洗彻底的热交换器会很快沾染更多空气中的沙尘，使效率下降更快。
在翼吹洗主要是采用干燥、无油的不高于80psi的压缩空气或氮气吹除积聚在热交换器中的污物，只能清洁冷路[2]，是目前主要采用的清洗方式。
3）热交换器的管控
中国南北气候差异较大，南方多雨，空气相对较好，而北方春夏多风沙飞絮，冬季多雾霾，航空公司应根据各自的特情，结合可靠性数据，建立合适的管控细则。
4）在翼吹洗维护建议
实践证明在翼吹洗对恢复热交换器冷却性能非常有效，见图1。
图1飞机吹洗前后的空调温度数据
在翼吹洗看似简单，但若方法不对、标准不高，则吹洗后故障依旧，甚至性能没有任何显著改变。对于吹洗的经验和建议如下。
①吹洗枪应方便操作，枪杆不能太长。太长则需要一只手握杆，另一只手控制阀门，工作者无法看到实际的吹洗位置，只能靠感觉来回扫动，导致可能存在吹洗的盲区，或者吹洗枪头与散热片接触而损伤散热片。吹洗枪前部应有一定的弯曲度。建议吹洗枪的枪杆长约30cm，直径3mm左右，单孔出气。
②选用专用压缩机作为气源，最好出口压力固定。氮气瓶存在减压阀控制不到位气压不稳的情况，气源质量难以保证。
③统一吹洗标准，固定吹洗人员提高吹洗质量。吹洗时操作者应能够看到枪头所处热交换器内的实际位置，确保热交换器的每个篾孔都能被吹到，确保每个篾孔最后都没有脏物吹出。
3.2ACM
针对ACM，波音公司并没有提供合适的例行维修项目。建议维护措施如下。
①定期更换或清洁热交换器，保持良好的热交换器冷却效率，避免热交换器堵塞造成ACM过载。
②尽量使用地面空调气源，减少机载空调的使用，同时也减少地面污物被吸入。波音统计认为，美欧ACM可靠性高于中国的主要原因之一在于地面空调的广泛使用。
③加强ACM风扇叶片尺寸检查和启动力矩的测量工作。
④利用NDT设备在翼检查ACM风扇叶片损伤情况，做好ACM叶片损伤的监控。
⑤NDT测量涡轮壳体剩余厚度。涡轮壳体厚度变薄或穿透性腐蚀，不但影响航班，翻修费用也非常高。例如波音737-SL-21-066的涡轮壳体设计厚度为0.09～0.12in，剩余厚度低于0.04in的应该尽快更换ACM。
5.结语
总之，波音737NG飞机空调制冷系统部件复杂，对空调制冷系统的监控和维护相对来说具有一定的困难，但要实现飞机空调故障率的降低，必须做好站在系统角度上来考虑，做好统筹规划和安排，合理选择空调制冷性能监控方案，做好提前维修，就可以从根本上防患于未然，减少空调系统故障的发生，切实提升飞机的运营品质，提高乘客的满意度。
参考文献
[1]胡启明.浅谈波音737飞机空调系统及常见故障剖析[J].河南科技，2013，03：118-119.
[2]李国华.波音737飞机引气、空调和增压系统维护改进方案探讨[J].航空维修与工程，2013，04：79-80.
论文作者:段平
论文发表刊物:《探索科学》2016年7期
论文发表时间:2016/10/26
标签：热交换器论文; 波音论文; 空调论文; 空气论文; 飞机论文; 制冷系统论文; 涡轮论文; 《探索科学》2016年7期论文;