内容摘要：对某架机APU试车检查座舱空调系统时，由于温度控制活门内部损坏，导致座舱供气超温的典型故障进行分析，并对排除此类故障提出了建议。
关键词：空调系统；供气超温；温度控制活门
0 引言
某型飞机环境控制系统主要由引气预冷系统、座舱空气调节系统、座舱透明表面除雾系统、电子设备通风冷却系统及座舱压力调节系统等五个分系统组成。座舱空气调节系统的功能是对座舱进行增压、通风和温度调节，保证空勤人员有一个良好的工作环境。
本文针对一起APU试车检查空调系统时出现的座舱供气超温故障进行分析。
1 座舱空气调节系统原理
1.1 制冷组件工作原理
来自APU或发动机引气系统的高温高压气体分为三路。第一路经过引射关断活门引射外界空气，实现外界空气与两级散热器的热交换。第二路通过制冷组件关断活门后，经初级换热器初步冷却；冷却后的空气进入涡轮冷却器的压气机，经压气机升压后，空气压力和温度升高，然后流经次级换热器、回热器、冷凝器进一步冷却后，空气温度降至露点以下，空气中大部分的水蒸气被冷凝，析出的水滴随气流一起进入水分离器，水滴与气流在水分离器中产生旋转运动，在离心力的作用下，大部分水滴从气流中分离出来，分离出的游离水集中后经雾化喷嘴喷至冲压空气中，以降低冷边空气温度，提高系统性能；除掉水分的空气进入回热器冷边吸热升温，气流中的水蒸气恢复至非饱和状态，然后进入涡轮冷却器的涡轮膨胀做功，空气温度降低，所做的功用于带动压气机工作；空气温度降低后，原来以蒸汽状态存在的水分又冷凝成冰粒子、雪粒子等，随空气进入冷凝器冷边吸热升温，使空气中的冰粒子、雪粒子蒸发，从而使制冷组件输出低温而干燥的空气。第三路经过温度控制活门后在涡轮出口与第二路空气汇合，经冷凝器后输送至座舱，实现座舱的增压、通风和温度调节。
1.2 座舱空气调节系统温度控制原理
1.2.1 座舱温度自动控制
座舱温度由座舱温度控制盒根据座舱温度选择器的选择值、座舱供气温度传感器、座舱温度传感器的测量值进行综合控制。当座舱温度低于座舱温度选择器的设定值时，座舱温度控制盒输出信号加大温度控制活门的开度，增加进入涡轮出口的热空气流量，使座舱供气温度升高；反之，当座舱温度高于座舱温度选择器的设定值时，座舱温度控制盒输出信号减小温度控制活门的开度，减小进入涡轮出口的热空气流量，使座舱供气温度降低。座舱温度选择器的可调范围为15℃～30℃。
1.2.2 座舱温度手动控制
当座舱温度自动控制失效时，可采取手动控制。将座舱温度控制开关断续向“冷”或“热”方向按压，温度控制活门的开度根据开关信号相应减小或增大，根据座舱温度和座舱供气温度显示，调节座舱供气温度，直至达到所需温度。
1.2.3 座舱供气超温控制
控制系统控制座舱供气温度在座舱加热时不超过85℃±2℃，在座舱制冷时不低于5℃±2℃。为防止当制冷组件或温度控制故障时座舱供气温度超高或超低，当供气温度超过93℃或低于-2℃时，座舱温度控制盒延时10s向发动机/空勤告警显示器输出座舱供气温度告警信号，提醒操作人员采取相应措施。
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2 故障现象及分析
2.1 故障现象
某架机在地面APU试车检查空调系统时，打开空调开关后，系统显示器显示座舱供气温度持续升高，且用手感受座舱空调出风口温度过热，座舱供气温度达到93℃后，发动机/空勤告警显示器报“座舱供气温度超”故障。
2.2 故障分析
针对故障现象，结合座舱空气调节系统原理及以往排故经验，运用故障树进行分析，此故障可能由系统控制、引射通风或制冷组件工作异常引起。
3 故障排查及验证
3.1 故障排查
（1）正常情况下，打开空调开关后，空调出风口吹出舒适的凉风；但此次检查时，用手感觉空调出风口温度过热，说明供气确实超温，因此排除座舱供气温度传感器故障。
（2）对座舱温度控制盒进行校验，功能正常，排除其故障可能性。
（3）APU试车，接通空调开关后，检查飞机机身上部的冷风道排气口，风量充足，排除冷风道堵塞的可能性。
（4）冷风道排气口风量充足，说明引射关断活门功能正常，能有效引射外界空气，因此排除引射关断活门故障。
（5）接通空调系统后，如果制冷组件关断活门不能打开或者开度较小，会导致第二路空气没有或者较少，与第三路热空气汇合后导致供入座舱的空气温度过高。但如果这种情况出现，座舱温度控制盒会自动调节温度控制活门，使其开度减小直至关闭，减小直至切断第三路空气，不会产生座舱供气超温的现象，因此从原理上排除制冷组件关断活门故障。
（6）空调系统工作时，可以听到涡轮冷却器转动正常，未出现异常声音。用手感受初级换热器后管路，温度不高，说明初级换热器散热效果良好；用手感受次级换热器后管路，温度较低，说明次级换热器散热效果良好。因此，排除涡轮冷却器卡滞的可能性。以往出现过涡轮冷却器卡滞的情况。
（7）空调系统未工作时，飞机上电后将座舱温度手动控制开关断续向“热”方向按压，观察发现温度控制活门上的机械指示杆往“开”的方向转动，直至全开；将座舱温度控制开关断续向“冷”方向按压，观察发现温度控制活门上的机械指示杆往“关”的位置转动，直至全关。从此现象上看，温度控制活门可以正常打开和关闭，功能正常。
空调系统工作时，座舱供气温度直线上升，观察发现温度控制活门机械指示杆一直处于“关”位，说明温度控制活门未打开，第三路热空气被切断。如果第三路热空气被切断，手摸初级换热器和次级换热器后管路温度较低，在第二路与第三路空气汇合后，管路应该也是凉的。但是用手感受汇合后的管路，温度非常高，说明第三路热空气未被切断，且流量很大。经分析，虽然温度控制活门的机械指示杆在“关”位，但活门内部并未完全关闭，导致第三路热空气流量较大，且不能被调节，从而导致座舱供气温度直线上升直至报故。
将故障定位到温度控制活门后，拆卸此成品进行检查，发现活门机械指示杆在“关”位，但活门内部碟板在全开位，观察发现连接碟板转动的轴断裂。温度控制活门的电动机构转动时无法带动碟板开关调节，活门一直处于全开位，第三路热空气流量过大，与第二路空气汇合后温度很高，导致供入座舱的空气超温。
3.2 验证工作
故障查明后，更换温度控制活门，APU试车检查空调系统。打开空调开关，座舱空气温度平稳上升至27℃后稳定，空调出风口出风凉爽，未出现异常现象，此故障得以排除。
4 结束语
此故障由于温度控制活门内部转动轴断裂，电动机构不能带动碟板转动，导致温度控制活门不能正常调节和关闭，造成座舱供气超温。通过此次故障排除与分析，总结以下几点经验供机务同行参考：
（1）飞机故障产生时，应仔细观察故障现象，结合系统原理进行详细分析，快速定位故障可能性，并逐项进行排查，可以节省时间、提高效率。
（2）排查故障时，电气专业人员通电检查温度控制活门机械指示杆位置正确，认为此活门功能正常，但机械专业人员通过原理分析及对空调系统的检查，锁定温度控制活门调节异常，最后拆下活门后发现活门转动轴断裂。建议同行在排查电动活门故障时，不能完全相信指示杆的作用，要多从原理出发、结合故障实际现象进行分析，避免走弯路。
论文作者:王博
论文发表刊物:《科技研究》2019年5期
论文发表时间:2019/7/23
标签：座舱论文; 活门论文; 温度论文; 温度控制论文; 故障论文; 空气论文; 涡轮论文; 《科技研究》2019年5期论文;