王國(guó)志

（廣州飛機(jī)維修工程有限公司，廣東 廣州 510470）

0 背景

Auxiliary Power Unit輔助動(dòng)力裝置，簡(jiǎn)稱(chēng)APU，其作用是向飛機(jī)提供電力和壓縮空氣，也有少量的APU可以向飛機(jī)提供附加推力。飛機(jī)在起飛前，APU提供電力和壓縮空氣，保證客艙和駕駛艙內(nèi)的照明與空調(diào)；當(dāng)飛機(jī)準(zhǔn)備起飛時(shí)，由APU供電和供氣來(lái)啟動(dòng)主發(fā)動(dòng)機(jī)；在飛機(jī)起飛階段，APU繼續(xù)提供電力和壓縮空氣，讓發(fā)動(dòng)機(jī)功率全部用于地面加速和爬升，改善起飛性能。通常在飛機(jī)爬升到一定高度（5000米以下）APU關(guān)閉。但在飛行中當(dāng)飛機(jī)主發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車(chē)時(shí)，APU可在一定高度（一般為10000米）以下的高空中及時(shí)啟動(dòng)，為發(fā)動(dòng)機(jī)重新啟動(dòng)提供動(dòng)力。飛機(jī)降落后，仍由APU供應(yīng)電力照明和空調(diào)，使飛機(jī)主發(fā)動(dòng)機(jī)提早關(guān)閉，節(jié)省燃油，降低機(jī)場(chǎng)噪聲。

當(dāng)APU故障不能啟動(dòng)時(shí)，對(duì)一些無(wú)地面電源和氣源保障的機(jī)場(chǎng)，APU故障的飛機(jī)不能飛，影響航空公司的航班計(jì)劃。同時(shí)APU又是保證飛機(jī)停在地面時(shí)，客艙舒適的必要條件，這會(huì)影響旅客對(duì)航空公司的選擇和評(píng)價(jià)。在空中，APU是保證發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車(chē)后再啟動(dòng)的主要裝備，它直接影響飛行安全。因此在現(xiàn)代化的客機(jī)上，APU成為飛機(jī)上一個(gè)重要的不可或缺裝置，快速、準(zhǔn)確地排除APU自動(dòng)關(guān)車(chē)故障，保障APU持續(xù)可用值得深入研究和探討。

在現(xiàn)代民航A319/320/321客機(jī)中，最常用的APU型號(hào)為APS3200，僅中國(guó)南方航空公司就有165架飛機(jī)使用了此型號(hào)APU。本文將以APS3200型號(hào)APU為例，研究和探討APU自動(dòng)關(guān)車(chē)故障現(xiàn)象、故障原因、故障排除和預(yù)防措施。

1 APU自動(dòng)關(guān)車(chē)故障現(xiàn)象、故障可能原因和排除參考

根據(jù)飛機(jī)制造廠(chǎng)家、航空公司和飛機(jī)維修公司的經(jīng)驗(yàn)，表1較全面地總結(jié)出了APS3200型號(hào)APU自動(dòng)關(guān)車(chē)的故障現(xiàn)象、故障可能原因和排除參考。

2 APU自動(dòng)關(guān)車(chē)故障排除

2.1 故障現(xiàn)象

2014年3月16日，南航B-2366飛機(jī)APU啟動(dòng)不成功，出現(xiàn)ECAM警告信息：“APU AUTO SHUT DOWN”，航后報(bào)告有：“IGNITION UNIT”和“FUEL CTL UNIT”維護(hù)信息，故障代碼：“042”（點(diǎn)火失?。?/p>

根據(jù)上述故障描述，對(duì)應(yīng)表一的序號(hào)5“APU自動(dòng)關(guān)車(chē)-無(wú)火焰”故障現(xiàn)象，可能的故障原因?yàn)椋狐c(diǎn)火嘴、線(xiàn)路、點(diǎn)火組件、點(diǎn)火導(dǎo)線(xiàn)、ECB、燃油分配器、FCU、Pilot燃油噴嘴、APU等，下面根據(jù)表一提供的TSM排故參考進(jìn)行排故。

2.2 APU啟動(dòng)工作原理

排除上述故障，首先必須了解APU啟動(dòng)工作原理，如圖1。

圖1 APU啟動(dòng)工作原理

表1 APS 3200型APU自動(dòng)關(guān)車(chē)故障現(xiàn)象、故障可能原因和排故參考

APU啟動(dòng)程序：當(dāng) MASTER SW電門(mén)接通后，ECB完成自檢，APU進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，接通START電門(mén)，ECB供電給啟動(dòng)電流接觸器，控制啟動(dòng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)APU轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)ECB控制點(diǎn)火組件供電給點(diǎn)火嘴開(kāi)始點(diǎn)火，APU進(jìn)入啟動(dòng)加速。當(dāng)APU轉(zhuǎn)速達(dá)到55%時(shí)，ECB控制啟動(dòng)機(jī)脫開(kāi)，切斷點(diǎn)火，APU進(jìn)入自加速啟動(dòng)階段，直至啟動(dòng)成功。在這個(gè)過(guò)程中，ECB提供控制，維修人員可以打開(kāi)APU艙門(mén)在外部觀(guān)察，APU啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)機(jī)有沒(méi)有工作，由此來(lái)判斷啟動(dòng)機(jī)是否工作正常。

2.3 點(diǎn)火故障排除

當(dāng)判斷為點(diǎn)火故障時(shí)，首先，要檢查APU空氣進(jìn)氣口有無(wú)堵塞，如果空氣進(jìn)氣口堵塞，無(wú)法將充足的空氣提供給燃燒室燃燒，此時(shí)APU就會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)關(guān)車(chē)。第二，如果APU進(jìn)氣口無(wú)堵塞，檢查點(diǎn)火嘴，如點(diǎn)火嘴有問(wèn)題參考AMM更換點(diǎn)火嘴。第三，如果更換點(diǎn)火嘴故障還存在，參考ASM和ESPM手冊(cè)檢查從ECB到點(diǎn)火組件的線(xiàn)路，如線(xiàn)路故障，修理或更換線(xiàn)路。第四，如果線(xiàn)路沒(méi)問(wèn)題，故障還存在，檢查點(diǎn)火組件，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，參考AMM更換點(diǎn)火組件。第五，如果點(diǎn)火組件正常，拆下點(diǎn)火導(dǎo)線(xiàn)，檢查導(dǎo)線(xiàn)端頭有無(wú)磨損、燒蝕，如果點(diǎn)火導(dǎo)線(xiàn)損壞，參考AMM更換點(diǎn)火導(dǎo)線(xiàn)。如果完成以上步驟后，故障還存在就需要考慮燃油系統(tǒng)故障的可能性了。

2.4 APU然油系統(tǒng)工作原理

排除燃油系統(tǒng)故障，必須了解APU燃油系統(tǒng)工作原理，如圖2。

在A(yíng)PU啟動(dòng)過(guò)程中，燃油系統(tǒng)提供持續(xù)供油。APU燃油通常由飛機(jī)左發(fā)油路提供，當(dāng)APU供油壓力低于22PSI時(shí)，APU燃油泵會(huì)自動(dòng)工作來(lái)保持穩(wěn)定的供油壓力。APU燃油供給是通過(guò)ECB控制FCU來(lái)完成的。ECB通過(guò)對(duì)APU工作參數(shù)（轉(zhuǎn)速、EGT等）的監(jiān)控以及負(fù)載需要控制FCU進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，并將燃油通過(guò)燃油流量分配和排放活門(mén)組件分配給PILOT燃油噴嘴和主燃油噴嘴，供給燃燒室。在A(yíng)PU初始啟動(dòng)過(guò)程中，燃油流量分配和排放活門(mén)控制燃油通過(guò)PILOT噴嘴給燃燒室供油。當(dāng)APU啟動(dòng)好后，主燃油噴嘴開(kāi)始加入工作，給燃燒室持續(xù)供油。在這個(gè)過(guò)程中，如果FCU或者分油活門(mén)出現(xiàn)故障，都會(huì)導(dǎo)致供油出現(xiàn)問(wèn)題而影響啟動(dòng)。初始啟動(dòng)過(guò)程中由三個(gè)PILOT油嘴噴油，油嘴堵塞也可能造成供油量不足，導(dǎo)致啟動(dòng)不成功。

圖2 APU然油系統(tǒng)工作原理

2.5 燃油系統(tǒng)故障排除

根據(jù)燃油系統(tǒng)工作原理，排除上述故障現(xiàn)象.首先，要檢查燃油流量分配活門(mén)，如果有問(wèn)題，參考AMM更換燃油流量分配活門(mén)。第二，如果燃油流量分配活門(mén)沒(méi)問(wèn)題，故障依然存在，檢查PILOT燃油噴嘴，如有問(wèn)題，參照AMM更換PILOT燃油噴嘴。第三，如果PILOT燃油噴嘴沒(méi)問(wèn)題，故障還存在，檢查FCU，如FCU故障，按照AMM更換FCU。第四，完成上面三步工作后，故障如果還存在，詢(xún)問(wèn)CFDS，找出故障代碼并評(píng)估APU的速度，假如速度低于15%，按照TSM49-00-81-810-900執(zhí)行排故工作，假如速度大于或等于15%，按照AMM更換ECB。

除了以上可能的因素外，ECB以及APU內(nèi)部也是導(dǎo)致啟動(dòng)不成功的可能因素。如果除上述故障現(xiàn)象和代碼外，還伴隨有081/083的故障代碼，此時(shí)應(yīng)該首先考慮按照AMM更換ECB。如果完成上述所有排故步驟，故障依舊存在，那就應(yīng)該是APU本身內(nèi)部故障，只有按照AMM 49-11-11-000-003更換APU，送OEM廠(chǎng)家維修。

3 APU自動(dòng)關(guān)車(chē)故障預(yù)防措施

1）針對(duì)APU自動(dòng)關(guān)車(chē)故障，有時(shí)短停時(shí)間不足，可以先自檢得到故障的詳細(xì)信息，按MEL進(jìn)行保留放行，確保航班準(zhǔn)時(shí)。然后針對(duì)故障信息，按照上述排故措施，在停場(chǎng)時(shí)間充足的情況下進(jìn)行徹底排故。

2）定期做測(cè)試，發(fā)現(xiàn)有維護(hù)故障信息，盡量馬上排除，避免發(fā)展到APU自動(dòng)關(guān)車(chē)。

3）總結(jié)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)APU的主要部件進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題部件，及時(shí)修理和更換。

4）做好航材備件，針對(duì)APU可能出現(xiàn)故障的部件，做好備件庫(kù)存，一旦發(fā)現(xiàn)有部件故障，能夠馬上更換，避免因航材缺件導(dǎo)致APU自動(dòng)關(guān)車(chē)，不能使用。

5）做好維修人員的培訓(xùn)，尤其是APU工作原理和排故培訓(xùn)，當(dāng)APU出現(xiàn)故障時(shí)，維修人員能夠準(zhǔn)確找到故障原因，故障件位置，快速排除故障，盡量不出現(xiàn)因APU自動(dòng)關(guān)車(chē)影響飛機(jī)使用和航班計(jì)劃。

APU：Auxiliary Power Unit

TSM：Trouble Shooting Manual

BAT：Battery

ECB：Electronic Control Box

IGV：Inlet Guide Vane

FCU：Fuel Control Unit

P/B：Pushbutton

EGT：Exhaust Gas Temperature

ECAM：Electronic Centralized Aircraft Monitoring

AUTO：Automatic

SW：Switch

AC：Alternating Current

AMM：Aircraft Maintenance Manual

PMG：Permanent Magnet Generator

VLV：Valve

DPI：Differential Pressure Indicator

LP：Low Pressure

CFDS：Centralized Fault Display System

OEM：Original Equipment Manufacturer.