摘要：本文以飛機發(fā)動機引氣“超溫”常見故障為出發(fā)點，分析了引氣系統(tǒng)工作原理與故障現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系，基于實踐總結(jié)出有效的檢修手段與安全操作程序，創(chuàng)新性地提出了模擬測試方法輔助故障隔離，有助于提升飛機維修水平，推進持續(xù)安全管理。

關(guān)鍵詞：飛行校驗；引氣超溫；故障隔離；持續(xù)安全管理

Keywords：flight inspection；bleed air overheat ；fault isolation； continued safety management

飛行校驗飛機多在2000米場高以下低空復(fù)雜機動飛行，時間久，難度大，對飛機發(fā)動機性能要求高。獎狀680飛機執(zhí)行校驗飛行時，機組經(jīng)常反映機艙空調(diào)冷氣不足，發(fā)生階段常在地面等待或空中作業(yè)階段。排查空調(diào)系統(tǒng)及部件工作均正常，故重點分析PW306C發(fā)動機引氣系統(tǒng)。

1引氣系統(tǒng)工作原理[1]

1.1 引氣系統(tǒng)概述

發(fā)動機引氣主要用于駕駛艙與客艙溫度控制、座艙增壓、防冰排雨、發(fā)動機控制等。引氣分為發(fā)動機低壓級引氣和高壓級引氣。在發(fā)動機低轉(zhuǎn)速時（TLA<33.5°），引氣主要來自于高壓級；在發(fā)動機高轉(zhuǎn)速時（TLA >33.5°），高壓控制關(guān)斷活門關(guān)閉，由低壓級提供引氣。發(fā)動機引氣氣流受引氣壓力調(diào)節(jié)，與關(guān)斷活門（PRSOV）控制進入氣源總管，經(jīng)安裝在吊艙區(qū)域的預(yù)冷器調(diào)節(jié)進入客艙。

1.2 主要部件

PRSOV是電控氣動活門，控制活門下游氣源壓力在65±15psi。發(fā)動機引氣電門在“ON”位時，電磁閥作動、氣源壓力使PRSOV打開；當(dāng)電門在“OFF”位時，PRSOV關(guān)閉。PRSOV關(guān)小，減少氣流量從而降低引氣溫度，引氣壓力相應(yīng)降低。

預(yù)冷器作為引氣初級降溫一種方式，采用的是對流交換原理，使用流經(jīng)風(fēng)扇后的外涵道冷空氣換熱，如圖1所示。

溫控蝶形活門，如圖2所示，開度調(diào)節(jié)冷空氣的流量，進而控制下游引氣的溫度。溫控活門接受上游引氣管路的溫度傳感器輸出信號，作動線性馬達，驅(qū)動活門改變開度。預(yù)冷器系統(tǒng)的工作是自動的，預(yù)冷器控制活門打開，使風(fēng)扇外涵氣流流向預(yù)冷器，以冷卻發(fā)動機引氣。它使發(fā)動機的引氣溫度保持在450°F～500°F。

氣源系統(tǒng)的警告顯示信號來自于引氣溫度傳感器和活門狀態(tài)。除此之外，涉及的主要部件還包括引氣控制PCB等冗余控制組件。

溫度傳感器感受引氣管路溫度，轉(zhuǎn)換輸出隨溫度變化的可變電阻值。共有兩個，其中一個輸出信號作動線性馬達；另一個輸出信號至引氣監(jiān)控PCB，實時監(jiān)控。當(dāng)感受到560°F持續(xù)20秒，判斷觸發(fā)BLEED AIR OTEMP L-R CAS 信息，駕駛艙EICAS顯示告警。

2引氣系統(tǒng)故障分析

2.1 引氣系統(tǒng)常見問題

引氣系統(tǒng)的部件繁多、復(fù)雜，涉及的關(guān)聯(lián)系統(tǒng)較多，對空調(diào)、增壓、防冰、防火、發(fā)動機控制等系統(tǒng)都有密切的影響。一般來說，引氣系統(tǒng)的易發(fā)故障很多，且不容易排查。

引氣系統(tǒng)本身的常見故障有：引氣超溫、引氣壓力不足、高壓活門失效、放氣活門故障和引氣探測線路故障等。其中，引氣超溫的情形較多，且一定程度上的溫升如果未達到觸發(fā)超溫告警的門限之前，引發(fā)的問題極為隱蔽，不易被發(fā)現(xiàn)，給后續(xù)排故測試等工作帶來不小挑戰(zhàn)[2]。

2.2 故障隔離思路

分析引氣超溫的故障問題一般要首先區(qū)分“真超溫”和“假超溫”。

真超溫：預(yù)冷器組件確是無法使發(fā)動機的引氣得到足夠地冷卻，導(dǎo)致發(fā)動機引氣的實際溫度超過560°F，從而觸發(fā)了引氣超溫的CAS警告信息。這種類型的超溫往往伴隨出現(xiàn)引氣壓力不足和其他系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)故障或影響，如引氣超溫、管路松動漏氣會造成探測系統(tǒng)提示、防火系統(tǒng)故障等。這時可以通過正常的系統(tǒng)功能測試進行輔助判斷。如調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)查看管道溫度顯示，初步驗證引氣溫度高低變化；提高發(fā)動機推力，觀察比較發(fā)動機指示系統(tǒng)的渦輪級間溫度（ITT）判斷指示是否一致等。

假超溫：即發(fā)動機實際引氣溫度雖未達到560°F的感溫預(yù)警門限值，但監(jiān)控PCB輸出了引氣超溫告警信號。有時是由于PCB本身電信號離散輸出誤差，更多的情況是560°F感溫傳感器阻值產(chǎn)生漂移，導(dǎo)致感受溫度的閾值降低，尤其易受過高過低溫度變化或雨雪等濕度較大的環(huán)境影響，輸出超溫狀態(tài)信號至監(jiān)控PCB，觸發(fā)警告信息[3]。

此外，由于發(fā)動機引氣壓力和流量還取決于發(fā)動機功率的大小，所以在分析故障時，認清了故障現(xiàn)象與后果，還要著重考慮故障發(fā)生時所處的飛行階段，十分必要。

引氣超溫發(fā)生在飛行的任何階段，首先懷疑的部件是傳感器或預(yù)冷器控制活門。若預(yù)冷器系統(tǒng)出現(xiàn)故障，沒有足夠的沖壓空氣冷卻引氣，使得發(fā)動機引氣溫度不斷上升，當(dāng)達到560°F時，傳感器工作，觸發(fā)告警。例行檢查要留意預(yù)冷器本身污垢或者有裂紋常導(dǎo)致冷卻效率降低等。

引氣超溫只發(fā)生在大功率階段（起飛、爬升、巡航）：要重點考慮的部件是高壓級調(diào)節(jié)活門PRSOV。當(dāng)TLA >33.5°，此時所使用的引氣為壓氣機低壓級的，如果高壓級活門卡滯在開位，或者高壓引氣調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)功能失效，使高壓級的空氣同樣經(jīng)過PRSOV進入總管，則發(fā)動機引氣溫度會升高，這樣的結(jié)果與預(yù)冷器控制系統(tǒng)失效時一樣的?？赏ㄟ^觀察發(fā)動機參數(shù)ITT變化趨勢輔助初步判斷[4]。

3排故測試實踐

3.1創(chuàng)新測試程序

不具備專用測試盒的情況下，轉(zhuǎn)變思路，考慮外接輸入信號替代傳感器，分段隔離問題。研習(xí)系統(tǒng)線路圖，找到對應(yīng)的I/O（輸入輸出）信號插釘，串聯(lián)接入一個可變電阻器，模擬進行預(yù)冷器溫度控制器功能測試。調(diào)定不同電阻值范圍，查看預(yù)冷器控制器的響應(yīng)與輸入信號匹配程度。

為測試溫度傳感器在不同引氣溫度下的有效反應(yīng)，開發(fā)合理測試方法，組合應(yīng)用熱風(fēng)機、溫度計、歐姆表和導(dǎo)線，模擬傳感器在不同溫度引氣作用下的輸出響應(yīng)，繪制電阻值隨溫度變化的趨勢圖，進一步驗證傳感器工作狀態(tài)。

3.2經(jīng)驗與注意事項

進行測試工作要盡量減少無關(guān)因素影響，以免影響主體判斷。

在拆卸引氣系統(tǒng)部件之前，須先釋放引氣管道內(nèi)的壓力，否則高熱、高壓的引氣會導(dǎo)致人員受傷或設(shè)備受損。關(guān)聯(lián)區(qū)域做好警告或提示標(biāo)志。

在進行預(yù)冷器拆裝程序時，要防止外來物進入管路引發(fā)其他損傷或者漏氣。重點檢查預(yù)冷器交換器內(nèi)的鱗片，應(yīng)該清潔暢通無損傷，不能阻塞氣流。

應(yīng)正確安裝各管路接頭法蘭安裝邊的橡膠封嚴，特別留意安裝方向，否則會發(fā)生泄露。

明確V型固定卡環(huán)緊固力矩限制。V型卡環(huán)不需墊片封嚴，但過緊力矩也易產(chǎn)生損傷，從而引發(fā)泄露。

通過監(jiān)控發(fā)動機性能趨勢，也能預(yù)先發(fā)現(xiàn)某些潛在問題，及時采取措施，提高運行效率[2，5]。

總之，發(fā)動機引氣超溫排故工作，要重視收集完備的信息，如飛行階段、故障顯示、關(guān)聯(lián)信息等。全面分析系統(tǒng)工作原理，首先進行必要的功能檢查排除一些部件，再合理地創(chuàng)新測試方法與實踐，輔助故障隔離?？焖贉蚀_地分析排故，有利于提高飛機的穩(wěn)定性與可靠性，推進持續(xù)適航管理與維修安全發(fā)展。

參考文獻

[1] PW306C Engine Training Manual[Z]. Pratt Whitney Canada，2019.

[2] 曲道武. 獎狀680飛機故障統(tǒng)計分析及其補充維修措施[J]. 航空維修與工程，2020（9）：64-65.

[3] 馬思寧. 飛機維修手冊驗證的研究[J]. 航空維修與工程，2015（9）：93-95.

[4] 葉茂，陳傳銳.基于故障樹分析法的某型飛機剎車控制系統(tǒng)排故[J].航空維修與工程，2017（1）：56-58.

[5] 孫敏，田哲.基于機務(wù)技術(shù)能力提升的故障隔離指南探索[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2019（26）：6-8.

作者簡介

連喜賀，工程師，維修主管，長期從事King Air 300、獎狀560xls/560xls+/ 680系列飛機的適航維修管理與安全管理。