B737NG飛機(jī)氣源系統(tǒng)原理淺析及排故應(yīng)用

吳昊

摘要： 737N飛機(jī)氣源系統(tǒng)故障率高，故障比較難判斷和一次性準(zhǔn)確排除，經(jīng)常需要多次排故或更換多個(gè)部件才徹底排除，排故周期長，誤拆率高，一直是全球737NG機(jī)隊(duì)中影響航班正點(diǎn)及服務(wù)滿意度的一個(gè)突出問題。引氣故障還影響空調(diào)系統(tǒng)的正常使用，降低了乘坐的舒適性，按MEL保留有諸多限制條款并且增加機(jī)組的負(fù)擔(dān)，操作處置不當(dāng)還可能導(dǎo)致座艙增壓不正常。

Abstract： 737N aircraft air supply system failure rate is high， and it is difficult to diagnose the fault and remove it at one time accurately. It often needs several times of troubleshooting or replacing multiple components to remove the fault completely. Long troubleshooting cycle， high mistaken removal rate has been the particular problem impacting the service satisfaction of 737NG fleet. Air-entraining fault also affects the normal use of air conditioning system thus reducing the comfort. According to MEL， there are many restrictions and the unit burden is increased， and improper handling can also lead to abnormal cabin pressure.

關(guān)鍵詞： 引氣；故障；排故；737NG

Key words： air-entraining；fault；troubleshooting；737NG

中圖分類號：V267 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）05-0127-04

0 引言

波音737NG飛機(jī)的氣源系統(tǒng)是飛機(jī)重要組成部分，由于該系統(tǒng)部件處于高溫、高壓、高振動的工作環(huán)境，性能衰減較快，故障率較高，故障判斷比較困難，影響該系統(tǒng)性能的因素較多，故障出現(xiàn)的可能部件較多。本文針對具體的故障案例情況，參照波音維護(hù)手冊，結(jié)合B737NG氣源系統(tǒng)原理和多年的排故經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析和探討，總結(jié)出切實(shí)可靠的判斷故障原因的方法。通過相應(yīng)的方法可以有效減少排故周期，避免故障現(xiàn)象多次重復(fù)出現(xiàn)而延誤航班。

1 波音B737NG飛機(jī)氣源系統(tǒng)組成及其原理淺析

1.1 氣源系統(tǒng)組成

B737NG飛機(jī)氣源系統(tǒng)主要由發(fā)動機(jī)引氣系統(tǒng)、APU引氣系統(tǒng)、地面空氣連接和氣源總管系統(tǒng)四部分組成。飛機(jī)運(yùn)行中主要以發(fā)動機(jī)引氣系統(tǒng)為主，所以本文探討的是發(fā)動機(jī)引氣系統(tǒng)。

1.2 氣源系統(tǒng)的工作原理

飛機(jī)發(fā)動機(jī)引氣系統(tǒng)是由1#和2#發(fā)動機(jī)引氣系統(tǒng)組成。發(fā)動機(jī)引氣系統(tǒng)控制引氣溫度和壓力。

參照（圖1）發(fā)動機(jī)引氣來自發(fā)動機(jī)的9級和5級高壓壓氣機(jī)，在發(fā)動機(jī)低轉(zhuǎn)速下，氣源系統(tǒng)使用的是9級引氣。發(fā)動機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)，5級引氣不能滿足氣源系統(tǒng)的需要。高壓級調(diào)節(jié)器和高壓級活門控制發(fā)動機(jī)引氣壓力。5級單向活門防止反流。在發(fā)動機(jī)高轉(zhuǎn)速下，高壓級活門關(guān)閉而5級單向活門打開提供引氣到引氣調(diào)節(jié)關(guān)斷活門（PRSOV）。引氣調(diào)節(jié)器（BAR）和PRSOV控制發(fā)動機(jī)到氣源總管的引氣，引氣調(diào)節(jié)器有一個(gè)超壓電門，電門防止出現(xiàn)過壓的狀態(tài)并引起引氣跳開（TRIP OFF）燈亮。引氣調(diào)節(jié)器用控制壓力操縱PRSOV。引氣調(diào)節(jié)器的控制壓力來自發(fā)動機(jī)引氣級間管路，BAR獲得28v 直流電信號的電控制，電信號來自于空調(diào)附件組件（ACAU）。當(dāng)BAR電磁閥電作動打開。就提供了控制壓力克服彈簧力去打開PRSOV。當(dāng)BAR電作動關(guān)閉，引氣控制壓力來自于PRSOV，在彈簧力的作用下關(guān)閉PRSOV。ACAU從發(fā)動機(jī)火警電門、發(fā)動機(jī)引氣電門、發(fā)動機(jī)起動活門，BAR過壓電門（220psi）和490°F（254℃）過熱電門獲得信號。通常，發(fā)動機(jī)引氣電門控制BAR，在ON位時(shí)，電門提供信號通過ACAU去打開BAR內(nèi)的電磁活門；在OFF位時(shí)，電門提供信號通過ACAU去關(guān)閉BAR內(nèi)的電磁活門。當(dāng)發(fā)動機(jī)火警電門在normal（down）位時(shí)，它會接通發(fā)動機(jī)引氣電門。當(dāng)發(fā)動機(jī)火警電門在FIRE（up）位時(shí)，它就會發(fā)出一個(gè)信號去關(guān)閉BAR的電磁活門。這就會引起PROSV關(guān)閉。這個(gè)不管引氣電門的位置，這樣保護(hù)在發(fā)動機(jī)在運(yùn)行階段發(fā)動機(jī)引氣總管不會有反流存在，不管發(fā)動機(jī)引氣電門在什么位置，都會讓ACAU發(fā)送一個(gè)關(guān)閉信號到BAR的電磁活門，使其關(guān)閉。這樣在有過熱和過壓情況時(shí)對引氣總管起到保護(hù)作用。220psi過壓電門或490°F（254℃）過熱電門任意一個(gè)作動都會引起引氣跳開，從而ACAU會發(fā)送一個(gè)信號關(guān)閉BAR電磁活門而不管引氣電門的位置。

5級和9級發(fā)動機(jī)引氣引氣來自于發(fā)動機(jī)高壓級壓氣機(jī)的5級和9級，發(fā)動機(jī)低轉(zhuǎn)速下，是9級引氣供氣，發(fā)動機(jī)高轉(zhuǎn)速下，高壓級活門關(guān)閉，5級提供引氣。高壓級調(diào)節(jié)器控制高壓活門，高壓級活門操作是自動的。

發(fā)動機(jī)引氣冷卻功能是由預(yù)冷器系統(tǒng)冷卻發(fā)動機(jī)引氣。預(yù)冷器系統(tǒng)是自動操作的。預(yù)冷器系統(tǒng)保持發(fā)動機(jī)引氣溫度在390F（199C）和440F（229C）之間。預(yù)冷器是一個(gè)交輸氣流熱交換器，它是用發(fā)動機(jī)風(fēng)扇空氣來冷卻發(fā)動機(jī)引氣的。預(yù)冷器控制活門控制風(fēng)扇到預(yù)冷器的氣流量。

預(yù)冷器控制活門傳感器和機(jī)翼熱防冰電磁活門影響預(yù)冷器控制活門的調(diào)節(jié)。

如果發(fā)動機(jī)預(yù)冷器下游引氣是不小于450F（232C）. 450F（232C）溫控器引氣控制壓力來自于PRSOV。這就會引起PRSOV朝關(guān)閉的方向運(yùn)動。減少通過PRSOV的氣流量會產(chǎn)生防止引氣跳開的情況和氣源總管壓力下降情況發(fā)生。

預(yù)冷器系統(tǒng)控制到氣源總管的引氣溫度。預(yù)冷器控制活門從中間級總管獲得未調(diào)節(jié)的空氣壓力。未調(diào)節(jié)空氣壓力來到作動器參照壓力調(diào)節(jié)器和伺服參照壓力調(diào)節(jié)器。作動器參照壓力調(diào)節(jié)器減少壓力成為不變的控制壓力?？刂茐毫θ缓髞淼紸腔室和噴嘴。伺服參照壓力調(diào)節(jié)器減少壓力成為一個(gè)不變的壓力，這個(gè)控制壓力隨后來到伺服，預(yù)冷器控制活門和WTAI電磁活門的B腔室。A腔室的控制壓力打開和關(guān)閉預(yù)冷器控制活門。當(dāng)壓力增加，預(yù)冷器控制活門朝關(guān)閉方向移動，當(dāng)壓力下降，預(yù)冷器控制活門朝打開方向移動。B腔室的控制壓力移動伺服的控制桿。當(dāng)控制壓力增加，控制桿關(guān)閉噴嘴，當(dāng)壓力下降，控制桿打開噴嘴。當(dāng)預(yù)冷器控制活門傳感器打開，或者WTAI電磁活門打開時(shí)，B腔室控制壓力會下降。當(dāng)氣源管路溫度為390F時(shí)，預(yù)冷器控制活門傳感器開始打開活門，到440F時(shí)全開；這會降低B腔室壓力。隨著B腔室壓力下降，伺服的控制桿打開噴嘴，打開的噴嘴會降低A腔室壓力和預(yù)冷器控制活門作動器中的彈簧把活門打到開位。當(dāng)預(yù)冷器控制活門打開，反饋彈簧開始移動控制桿去關(guān)閉噴嘴。這個(gè)防止預(yù)冷器控制活門快速移動。當(dāng)飛機(jī)在地面和機(jī)翼熱防冰系統(tǒng)打開時(shí)，WTAI電磁活門打開，這會降低B腔室所有壓力，并且移動控制桿打開噴嘴，隨之降低A腔室所有壓力，作動器的彈簧打開預(yù)冷器控制活門到全開位。

2 氣源系統(tǒng)典型故障分析

2.1 典型故障現(xiàn)象及其分析處理

由于飛機(jī)發(fā)動機(jī)引氣出現(xiàn)引氣壓力過高或者引氣溫度過高的情況時(shí)，氣源面板上引氣跳開（TRIP OFF）燈亮，出現(xiàn)引氣跳開的故障。

2.2 典型故障案例

某波音B737NG飛機(jī)機(jī)組反映爬升（8300FT左右）右發(fā)引氣燈亮，引氣跳開，可以復(fù)位。但是持續(xù)幾分鐘后再次引氣跳開且不能復(fù)位。地面試車從慢車到80%N1引氣壓力正常，在85%N1保持3分鐘左右引氣壓力緩慢下降到25PSI左右。

檢查相關(guān)管路，更換450F傳感器和BAR，左右發(fā)對串PRSOV，并利用試車隔離390F（從最終結(jié)果和原理認(rèn)定此判斷方法存在不足）；更換490F傳感器和預(yù)冷器控制活門，測試檢查高壓級調(diào)節(jié)器和高壓級活門，預(yù)冷器控制活門功能檢查及其相關(guān)管路，串ACAU和氣源控制面板；更換390F傳感器后故障排除。

從機(jī)組反映的信息看出這是一起典型的引氣跳開故障，且地面試車出現(xiàn)的引氣壓力回落且偏低可以看出此次引氣跳開是過熱引起的。綜合相關(guān)信息可以把故障隱患判定在預(yù)冷器系統(tǒng)。由于試車隔離檢查的誤判使得此次排故出現(xiàn)彎路。

2.3 典型故障分析

對于發(fā)動機(jī)供氣時(shí)，引氣跳開燈亮的故障從宏觀角度分析不外乎兩種原因，即從發(fā)動機(jī)引出的壓縮空氣存在超溫（490F）、超壓[180 psi或220 psi]現(xiàn)象。從（圖2）線路原理上看：無論490F過熱電門還是引氣調(diào)節(jié)器中的180 psi過壓電門，只要其中一個(gè)作動接地（即只要引氣存在一種現(xiàn)象：超壓或超溫）都會使M324組件上的K9（1發(fā)）和K4（2發(fā)）過熱繼電器導(dǎo)通，使觸點(diǎn)下移，使引氣斷開燈亮。在此同時(shí)，由于引氣開關(guān)在“ON”位，使引氣調(diào)節(jié)器關(guān)閉線圈通電，使引氣關(guān)斷活門關(guān)閉。復(fù)位工作是通過按壓P5-10氣源面板上的“復(fù)位按鈕”來完成的，主要目的就是當(dāng)過熱、過壓信號消失時(shí)，使引氣斷開燈滅和使引氣調(diào)節(jié)器恢復(fù)正常工作。從線路上看，當(dāng)K9或K4繼電器導(dǎo)通觸點(diǎn)下移后，電流經(jīng)過復(fù)位電門使K9或K4繼電器出現(xiàn)一個(gè)“自保持”電路，因此這時(shí)不論490F過熱電門還是180PSI過壓電門作動與否都不會影響K9或K4繼電器的導(dǎo)通，這時(shí)引氣斷開燈在K9或K4繼電器的作用下，始終是亮的，但當(dāng)按下復(fù)位電門按鈕后使K9或K4繼電器“自保持”電路成為開路，沒有電流經(jīng)過K9或K4繼電器使觸點(diǎn)跳上，從而使引氣燈滅，同時(shí)使引氣調(diào)節(jié)器中的關(guān)閉線圈斷電，使打開線圈通電，使關(guān)閉活門打開，保證引氣調(diào)節(jié)器正常工作。

什么情況下會出現(xiàn)引氣超溫現(xiàn)象呢？這個(gè)問題又要從引氣系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)的功能原理上進(jìn)行分析：

引氣系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)主要由預(yù)冷器控制活門，預(yù)冷器控制活門傳感器（390F）、預(yù)冷器、機(jī)翼熱防冰電磁活門等組成。

當(dāng)從發(fā)動機(jī)5級或9級進(jìn)出的壓縮空氣都需要用發(fā)動機(jī)的“風(fēng)扇空氣”在預(yù)冷器中進(jìn)行冷卻。預(yù)冷器控制活門中的蝶形活門受預(yù)冷器控制活門傳感器的控制。該傳感器受預(yù)冷器下游的溫度控制，當(dāng)溫度高時(shí)增大蝶形活門開度，減少引氣系統(tǒng)的溫度（當(dāng)在地面進(jìn)行機(jī)翼防冰時(shí)，機(jī)翼熱防冰電磁活門作動使預(yù)冷器控制活門在全開位）。

通過上面對引氣系統(tǒng)中溫度控制組件的功能分析以及對有關(guān)電路的分析可以判明引氣斷開燈亮故障主要存在于：

①預(yù)冷器控制活門及預(yù)冷器控制活門傳感器故障；

②預(yù)冷器效率下降；

③控制氣路漏氣。

如何判明上述三項(xiàng)故障呢？

對于故障①，若預(yù)冷器控制活門故障或預(yù)冷器控制活門傳感器故障都可能造成預(yù)冷器控制活門打不開，這時(shí)沒有“風(fēng)扇空氣”給發(fā)動機(jī)引出5級和9級引氣進(jìn)行冷卻，當(dāng)溫度超過490F時(shí)，使“引氣斷開”燈亮。這時(shí)要檢查預(yù)冷器控制活門指示銷，若不在全開位或用扳手開關(guān)活門時(shí)發(fā)生卡阻現(xiàn)象就說明該活門本身有故障，否則就是傳感器故障了。

對于故障②，在預(yù)冷器冷卻效率下降時(shí)，使“風(fēng)扇空氣”不能給5級和9級引氣進(jìn)行冷卻，當(dāng)溫度超過490F后，使“引氣斷開”燈亮。

對于故障③，主要是指PRSOV上游至預(yù)冷器控制活門一路，到預(yù)冷器控制活門傳感器一路和PRSOV下游至PRSOV一路的控制氣路漏氣，導(dǎo)致引氣系統(tǒng)不能進(jìn)行正常的調(diào)壓降溫的工作，一旦出現(xiàn)超溫、超壓現(xiàn)象，就會使“引氣斷開”燈亮。

發(fā)動機(jī)引出的氣體是高溫、高壓氣體。必須經(jīng)過多級冷卻才能正常使用。而引氣的第一級冷卻是預(yù)冷器的冷卻風(fēng)扇，它利用外界氣體對預(yù)冷器和發(fā)動機(jī)引氣進(jìn)行熱交換，從而達(dá)到制冷效果。

通過冷卻風(fēng)扇排出氣體維持在390-440F（199-227C），預(yù)冷器中的氣體則是由預(yù)冷器控制活門控制的，活門開度直接影響到供氣量的大小。而供氣量的大小又直接受溫度傳感器對所感受的溫度成正比地確定節(jié)氣門位置。節(jié)氣門低溫度關(guān)閉高溫開。預(yù)冷器控制活門是一個(gè)氣動、溫控、彈簧壓力使其打開的活門。在起飛過程中，也就是大功率狀態(tài)下，引氣溫度很高，而要保持下游溫度在390-440F，則必須對預(yù)冷器要求較高的冷卻效果。否則，溫度超過450F，下游的450F過熱電門給出信號到PRSOV，從而把引氣關(guān)小。

在地面或低功率狀態(tài)下，由于系統(tǒng)對冷卻散熱要求并不高。因此，地面試車往往又正常。故容易誤換PRSOV，或把450F傳感器也更換，而故障仍存在。從重慶維修基地維護(hù)的實(shí)踐上看，如果在高低功率都反映引氣壓力低，那么更換PRSOV或其他傳感器的可能性較大。如果僅僅是起飛爬升等大功率狀態(tài)反映引氣壓力低，那么更換預(yù)冷器控制活門可能性大。由于預(yù)冷器控制活門是彈簧加載，感受到外面環(huán)境的空氣，經(jīng)常受力，引起彈簧力不夠。也可以由于空氣臟而把活門卡死。鑒于此，地面檢查一下預(yù)冷器控制活門的位置（全開位）是重要的，它可以從活門的指針上直接看出。同時(shí)注意是否管道有漏氣等現(xiàn)象及其相關(guān)的390F（199C）預(yù)冷器控制活門傳感器是否故障。由于390F（199C）預(yù)冷器控制活門傳感器在翼是無法檢查測試的，故只有采取串件方式進(jìn)行判斷。對于活門和控制器可以通過測試設(shè)備進(jìn)行隔離。

2.4 具體案例

重慶維修基地B-XXXX飛機(jī)2007年9月27日機(jī)組反映爬升（8300FT左右）右發(fā)引氣跳開，可以復(fù)位。但是持續(xù)幾分鐘后再次引氣跳開且不能復(fù)位。地面試車從慢車到80%N1引氣壓力正常，在85%N1保持3分鐘左右引氣壓力緩慢下降到25PSI左右。由于當(dāng)時(shí)還沒有使用新的排故思路加程序，所以故障排除花費(fèi)了大量時(shí)間，9月27日檢查相關(guān)管路，更換450F傳感器和BAR，左右發(fā)對串PRSOV，并利用試車隔離390F（從最終結(jié)果和原理認(rèn)定此判斷方法存在不足）；9月28日更換490F傳感器和預(yù)冷器控制活門，測試檢查高壓級調(diào)節(jié)器和高壓級活門，預(yù)冷器控制活門機(jī)能檢查及其相關(guān)管路，串ACAU和氣源控制面板；9月29日更換390F傳感器后故障排除?？梢詮纳鲜霭咐锌梢钥闯?，只能通過簡單的試車和串件這種手段來判斷故障，原來的這種排故方式就是采取老舊的經(jīng)驗(yàn)排故的方式，試車需要花費(fèi)人力物力，因?yàn)槊看卧囓囆枰才藕线m機(jī)位，人員必須要5人以上，還需要耗費(fèi)一定量的燃油，這樣對公司的成本也是影響。針對這樣的情況我們制定了相應(yīng)的程序，簡化了流程，我們通過對系統(tǒng)的原理分析了解制定了一個(gè)相對應(yīng)的表格，即表1，根據(jù)表1就能夠快速的找到故障部件：

發(fā)動機(jī)引氣系統(tǒng)檢查維護(hù)：

工作前的準(zhǔn)備：確信發(fā)動機(jī)起動手柄在“CUTOFF”位，在相應(yīng)的發(fā)動機(jī)手柄上掛上“DO-NOT-OPERATE”警示牌；氣源系統(tǒng)釋壓；打開反推包皮。

設(shè)備：C36001-1、氮?dú)馄?、反光鏡和肥皂水

參考：AMM36-11-00 AMM36-12-00

為了減少在飛機(jī)運(yùn)營中故障的發(fā)生率，我們還把這個(gè)氣源系統(tǒng)健康檢查加入來飛機(jī)定期檢查里面，做到預(yù)防為主的飛機(jī)維修新觀念。這樣施行來五年來，飛機(jī)的氣源系統(tǒng)的故障率由最初的12.8%下降到現(xiàn)在的2.6%，效果是顯著的，現(xiàn)在關(guān)于飛機(jī)氣源系統(tǒng)的健康監(jiān)控已經(jīng)推廣到整個(gè)國航機(jī)隊(duì)，大大的降低來氣源系統(tǒng)故障的發(fā)生率，保障來航班的正點(diǎn)，而且節(jié)約了成本。

3 結(jié)束語

在排除波音B737NG飛機(jī)氣源系統(tǒng)故障時(shí)，如果根據(jù)故障現(xiàn)象和系統(tǒng)工作原理進(jìn)行分析，并參照波音公司的維護(hù)手冊以及利用在長期實(shí)際工作中總結(jié)出的排故經(jīng)驗(yàn)和利用測試設(shè)備進(jìn)行精確隔離檢查，把原來簡單的經(jīng)驗(yàn)維修轉(zhuǎn)換為科學(xué)的有效率的維修方式，就可以有效對相關(guān)部件進(jìn)行隔離，并可以較快的找出最有可能出現(xiàn)故障的部件，提高徹底排除疑難故障的效率，減少誤換件，減少航班延誤。

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