摘? 要：隨航空技術(shù)的發(fā)展和民用飛機(jī)的現(xiàn)代化、大型化，飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的作用和地位日趨重要，一個(gè)良好的座艙環(huán)境關(guān)系到機(jī)上人員的工作條件和生命安全。然而空調(diào)系統(tǒng)故障時(shí)有發(fā)生且復(fù)雜多樣，機(jī)務(wù)人員對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的排故正確率以及熟練程度直接影響到飛機(jī)安全性和經(jīng)濟(jì)性。因此需要加強(qiáng)機(jī)務(wù)人員對(duì)飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的重視，提高機(jī)務(wù)人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)。本文首先介紹了飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的重要性，然后結(jié)合ARJ21飛機(jī)介紹空調(diào)系統(tǒng)原理，最后列舉了常見(jiàn)故障以及排故方法。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng);座艙環(huán)境;故障;排故方法

1 緒論

1.1 引言

飛機(jī)作為一種交通工具，使用頻率越來(lái)越高，而空調(diào)系統(tǒng)[1]直接影響著旅客和機(jī)上工作人員的舒適度，甚至生命安全。目前ARJ21正處在批產(chǎn)交付階段，期間空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)與其他機(jī)型類(lèi)似的常見(jiàn)故障，如何快速定位故障、排除故障就成為技術(shù)與機(jī)務(wù)人員需要考慮的問(wèn)題。因此，本文對(duì)ARJ21飛機(jī)自試飛以來(lái)空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)的故障和排故方法進(jìn)行了歸納總結(jié)，并以此加強(qiáng)機(jī)務(wù)人員的重視，提高專(zhuān)業(yè)素質(zhì)。

2? ARJ21飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)基本介紹

2.1 空調(diào)系統(tǒng)的重要性

ARJ21新支線飛機(jī)的設(shè)計(jì)巡航高度為35，000ft（10，668 米），在此高度的空氣相當(dāng)稀薄，壓力較低，大氣溫度也在-20℃以下。在這種環(huán)境下，人體會(huì)出現(xiàn)一系列不適應(yīng)反應(yīng)，如缺氧、高空減壓癥等，甚至危及到生命安全。一個(gè)良好的座艙環(huán)境不僅關(guān)系到機(jī)上人員的工作條件和生命安全，舒適的座艙環(huán)境還可以提高飛機(jī)的客座率。

2.2 空調(diào)系統(tǒng)的工作原理

2.2.1 空調(diào)系統(tǒng)的主要功能

空調(diào)系統(tǒng)（ATA21-700 飛機(jī)）主要功能有：

a） 在冷、熱狀態(tài)下控制客艙、駕駛艙的溫度在適宜的范圍內(nèi)，同時(shí)為駕駛艙、客艙乘員提供充足新鮮空氣量，保證所有乘員的正常需要;

b） 在APU 引氣狀態(tài)下，保證飛機(jī)的快速制冷、加熱能力;

c） 為駕駛艙、客艙、駕駛艙綜合顯示器、航空電子設(shè)備艙、廚房、盥洗室提供通風(fēng);

d） 為飛行機(jī)組人員提供明顯的告警顯示或故障信息，保證飛機(jī)的應(yīng)急和檢修;

e） 為中央維護(hù)計(jì)算機(jī)提供足夠的維護(hù)信息;

f） 當(dāng)座艙煙霧出現(xiàn)時(shí)，有足夠的排煙能力;

g） 當(dāng)制冷組件失效時(shí)，有用沖壓空氣為飛機(jī)提供應(yīng)急通風(fēng)的能力;

h） 在整個(gè)增壓飛行過(guò)程中通過(guò)排氣活門(mén)自動(dòng)控制座艙壓力和座艙壓力[2]變化速率;

i） 滿足飛機(jī)12000 米升限的使用要求;

j） 為乘客及飛行員提供一個(gè)穩(wěn)定的、舒適的乘坐環(huán)境;

k） 在地面狀態(tài)時(shí)消除座艙內(nèi)外壓差;

l） 艙門(mén)未關(guān)閉并鎖上時(shí)座艙不增壓;

m） 限制座艙內(nèi)外正負(fù)壓差保證飛機(jī)結(jié)構(gòu)的安全;

n） 在任何系統(tǒng)故障情況下保證座艙高度不會(huì)超過(guò)4500 米;

o） 安全高度下，不增壓飛行;

p） 除霧和水上迫降功能。

2.2.2 空調(diào)系統(tǒng)在飛機(jī)上的安裝

空調(diào)系統(tǒng)在飛機(jī)上的安裝從駕駛艙貫穿至后附件艙，分為氣源系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)和空氣分配系統(tǒng)四部分。

2.2.3 空調(diào)系統(tǒng)各系統(tǒng)的工作原理

（1）氣源系統(tǒng)

ARJ21氣源系統(tǒng)，氣源系統(tǒng)空氣的主要來(lái)源是發(fā)動(dòng)機(jī)引氣，它是飛機(jī)正常飛行時(shí)的主要?dú)庠?在地面和空中一定條件下可使用輔助動(dòng)力裝置引氣;在地面還可以使用地面氣源。發(fā)動(dòng)機(jī)引氣由壓力調(diào)節(jié)和關(guān)斷活門(mén)（簡(jiǎn)稱(chēng)“PRSOV”）控制。當(dāng)人工控制引氣電門(mén)向引氣調(diào)節(jié)器發(fā)出控制信號(hào)時(shí)，PRSOV 活門(mén)打開(kāi)，低壓級(jí)引氣經(jīng)單向活門(mén)流向PRSOV，經(jīng)下游的風(fēng)扇遇冷器初步冷切，然后供向下游用氣系統(tǒng)。當(dāng)?shù)蛪杭?jí)引氣壓力不足時(shí)，高壓級(jí)引氣活門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，從高壓級(jí)引氣。

（2）溫度控制系統(tǒng)

座艙溫度控制就是使座艙內(nèi)的空氣溫度保持在要求的預(yù)定溫度范圍內(nèi)。座艙溫度控制系統(tǒng)采用微型計(jì)算機(jī)控制（IASC），為機(jī)上人員在各種飛行條件下提供適宜的座艙環(huán)境溫度。從流量控制活門(mén)出來(lái)的一定流量的空氣，通過(guò)溫度控制活門(mén)分成兩路：一路到制冷系統(tǒng)使其降溫，稱(chēng)為“冷路”，另一路稱(chēng)為“熱路”。在進(jìn)入氣密座艙前進(jìn)行混合。溫度控制器接受預(yù)定的溫度和座艙反饋的實(shí)際溫度，進(jìn)行比較后輸出與溫度偏差成正比的電流，控制溫度控制活門(mén)，調(diào)節(jié)冷熱路流量，從而進(jìn)行溫度控制。

（3）流量控制系統(tǒng)

飛機(jī)座艙高度的變化直接影響乘坐飛機(jī)的舒適度，座艙高度通過(guò)駕駛艙控制板控制，座艙高度的變化通過(guò)空氣流量控制，所有控制流量的傳感器通過(guò)429 數(shù)據(jù)總線和相應(yīng)的空調(diào)控制器（IASC）相連接，每個(gè)傳感器的輸出信號(hào)都被分為兩個(gè)，分別進(jìn)入空調(diào)控制器（IASC）的兩個(gè)通道，作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)冗余，提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全性。

流量控制活門(mén)的關(guān)閉由空調(diào)控制器（IASC）根據(jù)系統(tǒng)故障判斷自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)空調(diào)操作面板上的按鈕手動(dòng)關(guān)閉?？照{(diào)操作面板對(duì)流量控制活門(mén)的控制是獨(dú)立的，不受空調(diào)控制器（IASC）的影響。

（4）空氣分配系統(tǒng)

ARJ21飛機(jī)的空氣分配系統(tǒng)工作原理是：通過(guò)管路將來(lái)自制冷組件的冷空氣、配平系統(tǒng)的熱空氣、再循環(huán)系統(tǒng)的客艙循環(huán)空氣在混合腔內(nèi)混合，然后經(jīng)過(guò)客艙、駕駛艙分配管路將混合后的空氣輸送到客艙、駕駛艙的每個(gè)部位，實(shí)現(xiàn)座艙溫度、壓力的調(diào)節(jié)。后貨艙從再循環(huán)系統(tǒng)的管路引氣，由再循環(huán)風(fēng)扇和貨艙產(chǎn)生的壓差實(shí)現(xiàn)后貨艙的通風(fēng)，如果再循環(huán)系統(tǒng)失效關(guān)閉，貨艙通風(fēng)將直接采用來(lái)自混合腔的混合空氣。前、后貨艙通過(guò)軟管直接連接，前、后貨艙通風(fēng)通過(guò)貨艙關(guān)斷活門(mén)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制。

3 ARJ21飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)常見(jiàn)故障

3.1? ARJ21飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的常見(jiàn)故障及排故手段

飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)故障具有多發(fā)性、重復(fù)性以及復(fù)雜性等特點(diǎn)，并且涉及的部件較多，因此該系統(tǒng)的排故工作比較復(fù)雜。但是熟練掌握空調(diào)系統(tǒng)及相關(guān)系統(tǒng)的原理，根據(jù)故障具體現(xiàn)象，結(jié)合排故經(jīng)驗(yàn)，能較好的排除故障。ARJ2飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)常見(jiàn)的故障有“假”故障信息、流量控制活門(mén)故障、PACK故障、預(yù)冷器故障、傳感器、繼電器故障等。

3.1.1 “假”故障信息

在MFD上顯示很多“ 假”故障信息。此類(lèi)故障信息可能會(huì)自動(dòng)消失，也可通過(guò)拔相應(yīng)的跳開(kāi)關(guān)或斷電進(jìn)行抹除。

3.1.2 流量控制活門(mén)故障

（1）流量控制活門(mén)非正常關(guān)閉或打不開(kāi)

流量控制活門(mén)由電控起動(dòng)，活門(mén)上裝有一個(gè)馬達(dá)和一個(gè)關(guān)斷電磁閥。流量活門(mén)關(guān)閉的原因分別有電控關(guān)閉和氣動(dòng)關(guān)閉。

導(dǎo)致電控關(guān)閉的原因有：活門(mén)按鈕電門(mén)置OFF位、發(fā)動(dòng)機(jī)防火按鈕釋放、發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)車(chē)等。

氣動(dòng)關(guān)閉的原因有：氣源不足。

首先可拔出組件流量控制及指示的跳開(kāi)關(guān)，以使電磁線圈斷電，此時(shí)只要有氣壓，流量活門(mén)將肯定打開(kāi)。否則，就是由氣動(dòng)原因引起的。

如是電控原因引起則首先檢查線路是否正常，如線路正常則是電動(dòng)馬達(dá)失效引起，此時(shí)應(yīng)更換更換流量控制活門(mén)。

如是氣動(dòng)原因引起則應(yīng)在后附件艙檢查流量控制活門(mén)是否漏氣，如漏氣則需重新安裝流量控制活門(mén)。

（2）流量控制活門(mén)的開(kāi)度不夠

此類(lèi)故障比較容易判斷。較簡(jiǎn)單的方法是：接通APU引氣，然后接通所需要測(cè)試的空調(diào)組件，待組件工作穩(wěn)定后，如果FCV（風(fēng)扇控制活門(mén)）殼體上的位置指示器是在全開(kāi)位，說(shuō)明活門(mén)的工作是正常的。另外，當(dāng)空調(diào)組件工作穩(wěn)定而且駕駛艙以及客艙的溫度都穩(wěn)定后，接通熱空氣電門(mén)，然后再將三個(gè)區(qū)域溫度控制開(kāi)關(guān)扳到全熱位，組件流量也相應(yīng)增大，如果增加量為0.2-0.3kg/s，則說(shuō)明流量控制活門(mén)的開(kāi)度基本正常。此外，對(duì)連接在FCV 作動(dòng)腔上的壓縮機(jī)出口過(guò)熱溫度傳感器檢查，如果傳感器或軟管出現(xiàn)漏氣，也會(huì)使FCV開(kāi)度過(guò)小。此時(shí)可斷開(kāi)活門(mén)一端的軟管，并用堵蓋堵住接頭，這樣便可以進(jìn)行故障確認(rèn)。

3.1.3 PACK故障

空調(diào)組件故障通常發(fā)生在管路和熱交換器、ACM（空氣循環(huán)機(jī)）、冷凝器以及再加熱器等部件相連接的接頭封嚴(yán)處。通常初級(jí)和主熱交換器、再加熱器和冷凝器等容易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。此類(lèi)故障出現(xiàn)時(shí)應(yīng)檢查PACK的電信號(hào)和IASC是否正常，如線路和IASC均正常則只能更換PACK組件。

3.1.4 預(yù)冷器故障

“引氣過(guò)熱”故障信息出現(xiàn)有兩種原因，一種是引氣超溫，另一種是溫度傳感器失效，此時(shí)因檢查引氣溫度傳感器，更換傳感器確認(rèn)故障。如是傳感器失效則更換傳感器，如是預(yù)冷器故障則因制定相應(yīng)排故措施。在ARJ21飛機(jī)試飛過(guò)程中，出現(xiàn)了因預(yù)冷器出口開(kāi)度不夠?qū)е乱龤膺^(guò)熱現(xiàn)象。

3.1.5 傳感器、繼電器故障

（1）在空調(diào)系統(tǒng)的整個(gè)控制過(guò)程中，控制器通過(guò)接受各個(gè)溫度傳感器傳來(lái)的信號(hào)，進(jìn)行處理，發(fā)出控制信號(hào)。一旦傳感器故障，控制組件接受到的將是假信息，輸出的也是錯(cuò)誤信號(hào)，必然會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作。對(duì)這類(lèi)故障現(xiàn)象應(yīng)仔細(xì)分析，以偏離值最大的參數(shù)為重點(diǎn)，按故障可能性大小對(duì)部件逐個(gè)排查。

（2）繼電器故障主要包括左、右發(fā)啟動(dòng)繼電器和沖壓空氣關(guān)閉控制繼電器故障。左、右發(fā)啟動(dòng)繼電器是在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)用來(lái)關(guān)閉空調(diào)組件的。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)好后才打開(kāi)空調(diào)組件，以防止在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中空調(diào)組件打開(kāi)而造成啟動(dòng)引氣壓力不足。當(dāng)繼電器故障時(shí)，有可能一直處于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)模式，從而使流量控制活門(mén)一直處于關(guān)閉。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：

侯嘉偉，男，1992年7月6日出生。本人畢業(yè)于中國(guó)民用航空飛行學(xué)院電氣工程自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，于2015年8月進(jìn)入試飛中心、2019年1月進(jìn)入上海飛機(jī)制造有限公司。目前職稱(chēng)是助理工程師。工作中經(jīng)常遇到ARJ21空調(diào)系統(tǒng)故障，對(duì)此十分感興趣，便寫(xiě)了本篇論文。