田沛奇

摘要：APU是飛機(jī)上一個(gè)重要系統(tǒng)，其運(yùn)行質(zhì)量直接影響飛行品質(zhì)。6KA保險(xiǎn)熔斷故障多發(fā)，因附件齒輪箱上安裝的部件故障，造成6KA保險(xiǎn)熔斷極少見(jiàn)。本文重點(diǎn)對(duì)冷卻風(fēng)扇卡阻排故的典型案例分析，與同行分享維修經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)參考，以提高維修效率。

Abstract： APU is an important system on the aircraft， and its operation quality directly affects flight quality. The 6KA fuse blows frequently and the 6KA fuse is extremely rare due to the failure of the components installed on the accessory gearbox. This article focuses on the typical case analysis of the cooling fan jamming， sharing maintenance experience and technical reference with the peers to improve maintenance efficiency.

關(guān)鍵詞：APU；6KA；啟動(dòng)機(jī)；冷卻風(fēng)扇

Key words： APU；6KA；starter；cooling fan

中圖分類號(hào)：V267 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）33-0194-03

1 背景

APU（Airborne Auxiliary Power）是飛機(jī)輔助動(dòng)力裝置，主要為飛機(jī)提供電力和壓縮空氣。它的主要作用是：在地面時(shí)，給機(jī)艙提供照明和空調(diào)。在準(zhǔn)備起飛時(shí)，提供電、氣來(lái)啟動(dòng)主發(fā)動(dòng)機(jī)。在起飛階段繼續(xù)提供電、氣，讓主發(fā)動(dòng)機(jī)全部功率用在加速和爬升。遇空中主發(fā)動(dòng)機(jī)停車，在規(guī)定高度內(nèi)，為主發(fā)動(dòng)機(jī)重新啟動(dòng)提供動(dòng)力。

APU有多種型號(hào)，131-9A型是HONEYWELL公司為空中客車A320系列飛機(jī)設(shè)計(jì)的，由于其較高的可靠性、便捷的維護(hù)性、維修成本低、噪音和排放低等特點(diǎn)，被全球A320系列飛機(jī)廣泛使用。

現(xiàn)在，東航共運(yùn)行A320系列飛機(jī)297架，大部分APU使用這個(gè)型號(hào)。

2 APU相關(guān)部件簡(jiǎn)介

APU由三個(gè)主要部分——?jiǎng)恿?、引氣和附件齒輪箱組成。動(dòng)力部分是產(chǎn)生動(dòng)力驅(qū)動(dòng)負(fù)載壓氣機(jī)和附件齒輪箱。引氣部分是為飛機(jī)提供空調(diào)系統(tǒng)氣源和發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)氣源。附件齒輪箱上裝有啟動(dòng)機(jī)、交流發(fā)電機(jī)、燃油控制組件、滑油泵、冷卻風(fēng)扇等部件，為各個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供動(dòng)力支持。

2.1 附件齒輪箱

附件齒輪箱是APU附件傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分。APU啟動(dòng)時(shí)，由啟動(dòng)機(jī)帶動(dòng)各系統(tǒng)附件齒輪驅(qū)動(dòng)APU主軸，為APU啟動(dòng)提供初始轉(zhuǎn)速。啟動(dòng)完成后，APU主軸驅(qū)動(dòng)附件齒輪箱上的交流發(fā)電機(jī)、燃油控制組件、滑油泵、冷卻風(fēng)扇等部件，保證APU電力輸出、燃油供給、滑油潤(rùn)滑和冷卻等系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2.2 APU啟動(dòng)系統(tǒng)

APU啟動(dòng)系統(tǒng)主要有以下部件：?jiǎn)?dòng)機(jī)（8KA）、啟動(dòng)接觸器（5KA）、備份啟動(dòng)電流接觸器（10KA）、電子控制盒ECB（59KD）。在APU啟動(dòng)時(shí)，滿足啟動(dòng)邏輯后，啟動(dòng)接觸器和備份啟動(dòng)電流接觸器吸合，使28V直流電供給啟動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)機(jī)通過(guò)離合器和齒輪箱驅(qū)動(dòng)APU主軸，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到50%時(shí)，ECB斷開啟動(dòng)機(jī)電源，APU在ECB的控制下繼續(xù)加速，當(dāng)轉(zhuǎn)速大于啟動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，離合器脫開啟動(dòng)機(jī)。

2.3 啟動(dòng)機(jī)（8KA）

APU的啟動(dòng)機(jī)是一個(gè)直流電動(dòng)馬達(dá)，由V型卡箍將其連接到附件齒輪箱上。啟動(dòng)機(jī)花鍵軸與啟動(dòng)機(jī)離合器的花鍵軸連接，當(dāng)APU在啟動(dòng)階段時(shí)，由啟動(dòng)機(jī)帶動(dòng)APU轉(zhuǎn)速上升，當(dāng)APU轉(zhuǎn)速大于啟動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，離合器脫開。

啟動(dòng)機(jī)上有電刷磨損指示器，以顯示啟動(dòng)馬達(dá)內(nèi)部的電刷是否可用。啟動(dòng)機(jī)安裝到位后，可以使用工具從啟動(dòng)機(jī)頭部的轉(zhuǎn)子接頭處人工轉(zhuǎn)動(dòng)啟動(dòng)機(jī)，以檢查與啟動(dòng)機(jī)連接的離合器工作情況。

正常情況下，兩個(gè)方向均可以轉(zhuǎn)動(dòng)，其中向啟動(dòng)機(jī)殼體標(biāo)注的箭頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)離合器咬合，啟動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)附件齒輪箱從而轉(zhuǎn)動(dòng)APU主軸。相反方向時(shí)離合器脫開，啟動(dòng)機(jī)處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)向箭頭方向無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)啟動(dòng)機(jī)時(shí)，說(shuō)明離合器或附件齒輪箱連接的某個(gè)部件卡阻，導(dǎo)致附件齒輪箱無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.4 6KA保險(xiǎn)

6KA保險(xiǎn)是APU啟動(dòng)電路的保險(xiǎn)，在啟動(dòng)接觸器和備份接觸器閉合的狀態(tài)下，28V直流電通過(guò)6KA保險(xiǎn)和啟動(dòng)機(jī)內(nèi)阻接地，使啟動(dòng)機(jī)工作。由于啟動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻很小，在28V直流電供電的狀態(tài)下，啟動(dòng)機(jī)有很大的啟動(dòng)電流。為了保護(hù)啟動(dòng)機(jī)以及沿路電器設(shè)備，在啟動(dòng)線路上游設(shè)置了400A的APU啟動(dòng)保險(xiǎn)——6KA保險(xiǎn)，防止線路過(guò)流。

空中客車公司針對(duì)A320系列機(jī)型的6KA保險(xiǎn)熔斷進(jìn)行過(guò)研究，曾發(fā)現(xiàn)BUSSMANN公司的ANL400保險(xiǎn)有部分參數(shù)不達(dá)標(biāo)，出現(xiàn)未達(dá)到設(shè)定限值之前燒斷，為此，空客推薦使用件號(hào)為NSA931130-12的保險(xiǎn)。

131-9A型APU安裝在A319飛機(jī)上，由于啟動(dòng)線路的導(dǎo)線長(zhǎng)度相比A320和A321飛機(jī)都短，相應(yīng)的線路電阻值降低，曾一度導(dǎo)致A319飛機(jī)的6KA保險(xiǎn)熔斷的情況顯著高于A320和A321飛機(jī)。經(jīng)空客和航空公司調(diào)查分析，在A319飛機(jī)啟動(dòng)線路上增加4米的導(dǎo)線長(zhǎng)度可以增加線路的阻值，減少啟動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)電流，減少6KA保險(xiǎn)熔斷頻發(fā)的問(wèn)題。

2.5 冷卻風(fēng)扇

冷卻風(fēng)扇是由附件齒輪箱驅(qū)動(dòng)的單級(jí)軸流式風(fēng)扇，它把從APU沖壓風(fēng)門進(jìn)入的冷卻空氣，提供給滑油散熱器和其他APU部件用來(lái)降溫、冷卻。在冷卻風(fēng)扇使用過(guò)程中，曾發(fā)現(xiàn)多起因風(fēng)扇封嚴(yán)提前損壞，導(dǎo)致滑油內(nèi)漏、轉(zhuǎn)子葉片失衡、部件損傷現(xiàn)象，造成客艙異味、APU自動(dòng)停車或APU無(wú)法啟動(dòng)的故障。

目前，飛機(jī)上廣泛使用的冷卻風(fēng)扇（件號(hào)：3616140-7、3616140-10）采用一種雙引導(dǎo)設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)會(huì)作用一個(gè)不當(dāng)?shù)膴A緊力矩，導(dǎo)致失衡。

經(jīng)過(guò)HONEYWELL公司研究改進(jìn)，采用單引導(dǎo)構(gòu)型的封嚴(yán)，使得轉(zhuǎn)動(dòng)組件受力均勻分布，緩解振動(dòng)的同時(shí)均衡了夾緊力矩，降低了軸承和封嚴(yán)的故障率。該構(gòu)型冷卻風(fēng)扇（件號(hào)：3616140-11）已在2017年10月提供使用，同時(shí)發(fā)布TFU 49.26.00.009對(duì)冷卻風(fēng)扇問(wèn)題進(jìn)行說(shuō)明。

3 典型排故步驟

3.1 故障描述

2018年6月25日，B-6470飛機(jī)地面滑行時(shí)APU自動(dòng)停車，停車報(bào)告指示APU滑油濾堵塞。26日短停發(fā)現(xiàn)客艙異味，判斷APU漏油，當(dāng)天航后APU無(wú)法啟動(dòng)，6KA保險(xiǎn)熔斷。

3.2 排故過(guò)程

25日，檢查APU磁堵時(shí)發(fā)現(xiàn)有金屬屑，更換APU滑油濾和滑油后，運(yùn)行15分鐘檢查沒(méi)有金屬屑產(chǎn)生飛機(jī)放行。

26日，該機(jī)短停時(shí)，客艙在使用APU引氣時(shí)有異味，判斷APU漏油，辦理APU保留。當(dāng)晚，APU無(wú)法啟動(dòng)，排故檢查發(fā)現(xiàn)APU啟動(dòng)機(jī)控制電路6KA保險(xiǎn)熔斷。

28日，更換已熔斷的6KA保險(xiǎn)后，啟動(dòng)APU時(shí)，發(fā)現(xiàn)5KA啟動(dòng)接觸器不能吸合，更換5KA后接觸器正常吸合。但APU啟動(dòng)后6KA保險(xiǎn)熔斷，無(wú)法再次啟動(dòng)。

29日，更換啟動(dòng)機(jī)和離合器，故障依舊。

7月1日，與其它飛機(jī)交換ECB，故障現(xiàn)象依舊，排除ECB故障的可能性。并測(cè)量啟動(dòng)線路28V直流電壓正常，啟動(dòng)機(jī)無(wú)短路現(xiàn)象。

2日，再次更換啟動(dòng)機(jī)和6KA保險(xiǎn)，測(cè)試時(shí)6KA保險(xiǎn)再次熔斷。

3日，量線檢查：?jiǎn)?dòng)線路導(dǎo)通、絕緣性均正常。從尾噴口檢查：渦輪轉(zhuǎn)子，未發(fā)現(xiàn)偏心現(xiàn)象。檢查APU附件齒輪箱磁堵，有少量金屬屑，更換滑油濾。檢查啟動(dòng)機(jī)時(shí)，無(wú)法人工轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)附件齒輪箱卡阻。

為確認(rèn)導(dǎo)致齒輪箱卡阻的原因，決定從冷卻風(fēng)扇開始逐一將連接在附件齒輪箱上的部件拆下判斷。當(dāng)拆下冷卻風(fēng)扇后，發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇葉片已嚴(yán)重破損，大量金屬碎屑從風(fēng)扇殼體內(nèi)掉落出來(lái)，且風(fēng)扇齒輪無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)。

冷卻風(fēng)扇拆下后，附件齒輪箱可人工正常轉(zhuǎn)動(dòng)，卡阻現(xiàn)象消失。更換冷卻風(fēng)扇后APU啟動(dòng)正常，6KA保險(xiǎn)沒(méi)有再次熔斷，客艙沒(méi)有異味產(chǎn)生，故障徹底解決。

4 分析總結(jié)

本次故障最明顯的現(xiàn)象是6KA保險(xiǎn)不斷熔斷，APU不能工作。最初報(bào)告指示是：APU滑油濾堵塞。而實(shí)際故障根源是：冷卻風(fēng)扇卡阻。

在排查過(guò)程中，從更換APU滑油濾、滑油開始，到檢查：?jiǎn)?dòng)線路導(dǎo)通、絕緣性、啟動(dòng)線路28V直流電壓、啟動(dòng)機(jī)、尾噴口渦輪轉(zhuǎn)子均都正常。再到依次更換可能觸發(fā)故障的部件：5KA、啟動(dòng)機(jī)、離合器、與其它飛機(jī)交換ECB。

當(dāng)排查到啟動(dòng)機(jī)時(shí)，發(fā)現(xiàn)齒輪無(wú)法人工轉(zhuǎn)動(dòng)，附件齒輪箱卡阻，拆到冷卻風(fēng)扇后，發(fā)現(xiàn)大量金屬碎屑從風(fēng)扇殼體內(nèi)掉落出來(lái)，風(fēng)扇齒輪無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)，才找到故障的真正原因。

該冷卻風(fēng)扇是TFU 49.26.00.009中提到的：使用雙引導(dǎo)設(shè)計(jì)軸承封嚴(yán)的風(fēng)扇，容易導(dǎo)致滑油內(nèi)漏、轉(zhuǎn)子葉片失衡、部件損傷。實(shí)際情況與TFU描述吻合，客艙出現(xiàn)異味，說(shuō)明滑油內(nèi)漏。部件破損，引發(fā)冷卻風(fēng)扇逐漸卡阻，使得APU在啟動(dòng)時(shí)需要更大的扭矩，引起啟動(dòng)機(jī)的電流超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，需要高電流，造成6KA保險(xiǎn)過(guò)流熔斷。冷卻風(fēng)扇完全卡死后，附件齒輪箱卡死，啟動(dòng)機(jī)不工作，APU無(wú)法啟動(dòng)。

在航線日常維修過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)重復(fù)性的故障，維修人員都有經(jīng)驗(yàn)解決。但是，遇到一些少見(jiàn)、罕見(jiàn)故障，在讀取故障信息后，通過(guò)查找《手冊(cè)》依然得不到有效的排故方法。只有依靠維修經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用排除法、梯次更換可能引起故障的部件，讓排故范圍由大變小，再通過(guò)飛機(jī)運(yùn)行觀察故障是否排除。最大限度的減少航材誤拆，縮短維修時(shí)間，確保飛機(jī)安全正常運(yùn)營(yíng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

APU的6KA保險(xiǎn)熔斷情況多樣，據(jù)東航7年來(lái)數(shù)據(jù)顯示，熔斷主要集中在：70%是保險(xiǎn)正常損耗熔斷，20%是啟動(dòng)機(jī)短路或啟動(dòng)機(jī)離合器卡阻造成電流超限熔斷，冷卻風(fēng)扇故障只占到2%，極少見(jiàn)。本文通過(guò)曲折的排故過(guò)程解讀，為航線維修現(xiàn)場(chǎng)類似的排故提供經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)參考，以達(dá)到觸類旁通、減少誤換、節(jié)約成本、提高效率、確保適航、提升飛機(jī)部件品質(zhì)之目的。

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