淺談波音737MAX電子引氣系統(tǒng)

王兵　王鋼　郭洪國(guó)

摘 要：波音737MAX在電子引氣系統(tǒng)做出了很多改進(jìn)，通過(guò)和737NG飛機(jī)進(jìn)行對(duì)比，從系統(tǒng)原理、操作指示和地面維護(hù)等方面分析737MAX的技術(shù)革新，對(duì)民航從業(yè)人員有良好的培訓(xùn)和指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：737MAX;引氣系統(tǒng);EBAS

波音737MAX飛機(jī)作為737家族飛機(jī)的最新進(jìn)化版，在多個(gè)方面進(jìn)行了技術(shù)革新，由霍尼韋爾公司提供的電子引氣系統(tǒng)EBAS就是其中之一。和上一代737NG飛機(jī)一樣，系統(tǒng)引氣來(lái)源于發(fā)動(dòng)機(jī)引氣、APU引氣或地面氣源，通過(guò)氣源總管將高溫高壓的氣體提供給用戶，包括空調(diào)和增壓系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)、防冰系統(tǒng)、液壓油箱增壓系統(tǒng)等。在氣源總管中間安裝有一個(gè)隔離活門，將整個(gè)氣源系統(tǒng)分為左右兩部分。正常情況下隔離活門關(guān)閉，飛機(jī)左側(cè)氣源由左發(fā)或APU引氣提供，右側(cè)氣源由右發(fā)或地面引氣提供，兩側(cè)獨(dú)立工作互不干擾;當(dāng)需要時(shí)，隔離活門打開，可以實(shí)現(xiàn)單發(fā)或單APU向飛機(jī)兩側(cè)同時(shí)提供氣源。

相對(duì)于上一代737NG飛機(jī)，波音737MAX飛機(jī)的引氣系統(tǒng)升級(jí)為電子引氣系統(tǒng)，在系統(tǒng)控制和維護(hù)指示方面做了很大改進(jìn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1 引氣系統(tǒng)控制集成度提高

在波音737NG飛機(jī)上，引氣系統(tǒng)只有一個(gè)控制盒-空調(diào)附件組件（ACAU），它的功能十分有限，通過(guò)一個(gè)引氣空氣調(diào)節(jié)器控制發(fā)動(dòng)機(jī)壓力調(diào)節(jié)和關(guān)斷活門的打開和關(guān)閉，包括正常工作模式和超溫超壓保護(hù)工作模式，但是不涉及活門的開度控制。

波音737MAX飛機(jī)在電子設(shè)備艙E3-3電子架加裝了兩部整體空氣系統(tǒng)控制器（IASC），該控制器融合了空調(diào)組件控制器功能和發(fā)動(dòng)機(jī)引氣供給控制功能于一身，每部控制器控制一側(cè)的空調(diào)組件和發(fā)動(dòng)機(jī)引氣。在控制器內(nèi)部，包含空氣供給控制和組件流量溫度控制兩個(gè)模塊，其中空氣供給控制模塊對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)進(jìn)行管理，包括引氣口的選擇、壓力和溫度的調(diào)節(jié)、系統(tǒng)故障的檢測(cè)和重構(gòu)，同時(shí)控制器內(nèi)的備份控制模塊確保在發(fā)生故障時(shí)總管溫度保持正常;組件流量溫度控制模塊管理環(huán)境控制系統(tǒng)的組件工作，包括控制組件出口溫度以及駕駛艙和客艙溫度，以同時(shí)滿足消費(fèi)者的需求和飛機(jī)引氣系統(tǒng)的操作條件。整個(gè)系統(tǒng)還包括防冰部件，用于防止在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)翼結(jié)冰。

每個(gè)整體空氣系統(tǒng)控制器通過(guò)4個(gè)傳感器監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)的狀態(tài)，包括1個(gè)中壓總管壓力傳感器、2個(gè)總管壓力傳感器和1個(gè)總管溫度傳感器。根據(jù)駕駛艙的指令結(jié)合傳感器探測(cè)到的參數(shù)，整體空氣控制器和原來(lái)737NG飛機(jī)原有的空調(diào)附件組件一起控制發(fā)動(dòng)機(jī)的3個(gè)活門，壓力調(diào)節(jié)關(guān)斷活門、高壓關(guān)斷活門和風(fēng)扇空氣調(diào)節(jié)活門。飛機(jī)取消掉了原來(lái)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的引氣空氣調(diào)節(jié)器和高壓級(jí)調(diào)節(jié)器，通過(guò)計(jì)算機(jī)直接控制3個(gè)活門的開關(guān)和開度，來(lái)控制整個(gè)引氣系統(tǒng)的工作，即發(fā)動(dòng)機(jī)引氣選擇（發(fā)動(dòng)機(jī)高壓壓氣機(jī)4級(jí)或10級(jí)）、總管壓力控制、總管溫度控制、總管流量控制和發(fā)動(dòng)機(jī)引氣的冷卻。

2 引氣系統(tǒng)部件電氣化程度提高

在波音737NG飛機(jī)上，發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)的三個(gè)活門壓力調(diào)節(jié)關(guān)斷活門、高壓關(guān)斷活門和風(fēng)扇空氣調(diào)節(jié)活門都屬于氣控氣動(dòng)型活門。其中壓力調(diào)節(jié)關(guān)斷活門由引氣空氣調(diào)節(jié)器和450℉恒溫器控制，將活門下游壓力控制在42±8PSI，并具有超溫（490℉）和超壓（220PSI）保護(hù)功能，活門作動(dòng)由氣壓作動(dòng)器作動(dòng)，僅在引氣空氣調(diào)節(jié)器上有電磁線圈接收空調(diào)附件組件的開關(guān)和保護(hù)指令。高壓級(jí)活門由高壓級(jí)調(diào)節(jié)器控制，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于低功率時(shí)，高壓級(jí)活門打開，調(diào)節(jié)下游壓力為32±6PSI，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于高功率時(shí)，高壓級(jí)活門關(guān)閉，單向活門打開，由發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)高壓5級(jí)提供引氣到壓力調(diào)節(jié)關(guān)斷活門，高壓級(jí)活門和高壓級(jí)調(diào)節(jié)器全部氣控氣動(dòng)，自動(dòng)工作，沒(méi)有任何電氣部件。預(yù)冷器控制活門用于控制流過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)冷器的冷卻空氣溫度，受390℉預(yù)冷器控制活門傳感器和大翼熱防冰電磁活門控制，預(yù)冷器控制活門也是氣控氣動(dòng)，自動(dòng)工作，沒(méi)有任何電氣部件參與工作。另外引氣系統(tǒng)中的傳感器，包括450℉恒溫器和390℉預(yù)冷器控制活門傳感器都是直接使用氣壓信號(hào)控制活門的，同樣沒(méi)有電氣部件參與工作。

波音737MAX飛機(jī)的電子引氣系統(tǒng)，壓力調(diào)節(jié)關(guān)斷活門、高壓關(guān)斷活門和風(fēng)扇空氣調(diào)節(jié)活門的基本功能與737NG飛機(jī)相同，但是將三個(gè)活門改裝為電控氣動(dòng)活門，活門通過(guò)一個(gè)力矩馬達(dá)由來(lái)自整體空氣系統(tǒng)控制器的電氣信號(hào)進(jìn)行控制，取消了引氣空氣調(diào)節(jié)器和高壓級(jí)調(diào)節(jié)器，同時(shí)也取消掉了傳遞氣壓信號(hào)的信號(hào)管。系統(tǒng)還將原來(lái)的氣壓式傳感器統(tǒng)一改裝為集成電子式傳感器，其中中壓總管壓力傳感器位于壓力調(diào)節(jié)關(guān)斷活門的上游，探測(cè)高壓關(guān)斷活門下游的壓力，直接傳遞給整體空氣系統(tǒng)控制器，用于控制高壓關(guān)斷活門的開度，同時(shí)具有超壓保護(hù)功能，當(dāng)探測(cè)壓力達(dá)到170PSI，整體空氣系統(tǒng)控制器會(huì)控制關(guān)閉高壓關(guān)斷活門和壓力調(diào)節(jié)關(guān)斷活門，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)引氣;兩個(gè)總管壓力傳感器分別位于預(yù)冷器下游和隔離活門旁邊，用于探測(cè)其所在位置的管道壓力，直接傳遞給整體空氣系統(tǒng)控制器，用于控制壓力調(diào)節(jié)關(guān)斷活門的開度，同時(shí)具有超壓保護(hù)功能，當(dāng)探測(cè)壓力達(dá)到75PSI，整體空氣系統(tǒng)控制器會(huì)控制關(guān)閉高壓關(guān)斷活門和壓力調(diào)節(jié)關(guān)斷活門，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)引氣;總管溫度傳感器位于發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)冷器的下游，采集該位置管道氣體溫度，直接傳遞給整體空氣系統(tǒng)控制器，用于控制風(fēng)扇空氣調(diào)節(jié)活門的開度，還具有超溫保護(hù)功能，當(dāng)探測(cè)溫度達(dá)到490℉，整體空氣系統(tǒng)控制器會(huì)控制關(guān)閉壓力調(diào)節(jié)關(guān)斷活門，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)引氣，同時(shí)按需關(guān)閉高壓關(guān)斷活門。另外，傳感器信號(hào)還用于駕駛艙管道壓力指示和引氣故障指示。

通過(guò)系統(tǒng)部件的電氣化，尤其是取消了所有發(fā)動(dòng)機(jī)引氣壓力信號(hào)管，使用電子控制替代氣壓控制，減少了系統(tǒng)總部件數(shù)量，減輕了系統(tǒng)重量，使控制系統(tǒng)功能得到了改善，控制精度有了很大提高，與此同時(shí)減少了活門長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程的磨損和滲漏情況，提高了系統(tǒng)的可靠性。

3 系統(tǒng)地面維護(hù)可操作性提高

在波音737NG飛機(jī)上，引氣系統(tǒng)中只有490℉超溫電門和引氣調(diào)節(jié)器內(nèi)的超壓電門提供信號(hào)給空調(diào)附件組件，用于引氣系統(tǒng)的超溫和超壓保護(hù)，同時(shí)在駕駛艙頭頂板點(diǎn)亮引氣故障燈。管道壓力指示由位于隔離活門旁的壓力傳感器直接提供。過(guò)少的數(shù)據(jù)采集給航后地面維護(hù)造成很多不便。

波音737MAX飛機(jī)電子引氣系統(tǒng)中，整體空氣系統(tǒng)控制器監(jiān)控系統(tǒng)管路的壓力和溫度參數(shù)，同時(shí)控制并監(jiān)控系統(tǒng)活門的工作，并這些數(shù)據(jù)傳送給數(shù)字飛行數(shù)據(jù)采集組件，用于機(jī)載維護(hù)和地面排故。在駕駛艙，除了原有的故障指示燈和管道壓力指示，飛機(jī)還配備了維護(hù)告知系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)可以監(jiān)控引氣系統(tǒng)的狀態(tài)、查看維護(hù)數(shù)據(jù)和執(zhí)行地面測(cè)試。在駕駛艙的顯示器組件上，可以通過(guò)狀態(tài)頁(yè)面監(jiān)控各系統(tǒng)的非正常狀態(tài)，其中包括引氣系統(tǒng)。如果引氣系統(tǒng)的部件故障或者參數(shù)不正常，包括活門的工作不正常、傳感器失效、觸發(fā)系統(tǒng)保護(hù)模式、計(jì)算機(jī)的備份控制生效等，都會(huì)在駕駛艙有相應(yīng)的狀態(tài)信息，使飛行員和地面維護(hù)人員能夠更清晰地掌握系統(tǒng)的工作狀態(tài)。當(dāng)飛機(jī)在地面或者飛行高度高于10000英尺時(shí)，可以選擇維護(hù)數(shù)據(jù)頁(yè)進(jìn)行查看，在這里可以看到系統(tǒng)活門、傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)和飛行的實(shí)時(shí)詳細(xì)數(shù)據(jù)，也可以看到之前發(fā)生故障時(shí)的這些參數(shù)，并且能夠在空中將參數(shù)發(fā)送至地面，空中和地面同時(shí)掌握飛機(jī)的狀況，也有利于地面維護(hù)人員根據(jù)詳細(xì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障快速定位。在地面維護(hù)時(shí)，還可以通過(guò)維護(hù)告知系統(tǒng)進(jìn)行地面測(cè)試，針對(duì)引氣系統(tǒng)包含有系統(tǒng)測(cè)試、操作測(cè)試和LRU換件測(cè)試共12個(gè)地面測(cè)試，其中操作測(cè)試和換件測(cè)試可以在非試車狀態(tài)進(jìn)行，有利于快速確認(rèn)部件是否正常工作，大大提高了工作效率。

維護(hù)告知系統(tǒng)的存在，使飛機(jī)更加智能，可以在駕駛艙輕觸顯示屏，輕松了解引氣系統(tǒng)各部件的工作狀態(tài)，同時(shí)不需要起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)就可以完成大部分地面測(cè)試，使得地面維護(hù)人員工作效率更高，排除故障更加快速準(zhǔn)確，很大程度上降低了地面維護(hù)的工作量和維修成本。

總之，波音737MAX飛機(jī)的電子引氣系統(tǒng)相對(duì)于上一代飛機(jī)有了很大改進(jìn)，系統(tǒng)新增加了集成化計(jì)算機(jī)，對(duì)引氣系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，優(yōu)化了系統(tǒng)的工作效率，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率;大部分的氣動(dòng)部件被電氣部件替代，總體重量減輕，系統(tǒng)控制精度大大提高，同時(shí)系統(tǒng)滲漏情況得到很大改善;機(jī)載維護(hù)告知系統(tǒng)的引入，使飛機(jī)地面維護(hù)的操作性得到很大提升，提高了工作效率，降低了維修成本。

從航空公司的運(yùn)營(yíng)上看，相對(duì)于737NG飛機(jī)頻繁發(fā)生的引氣系統(tǒng)故障，低下的排故效率，高昂的維修航材成本，737MAX的電子引氣系統(tǒng)整體可靠性相對(duì)較高，暫時(shí)沒(méi)有出現(xiàn)大量重復(fù)性故障，現(xiàn)行統(tǒng)計(jì)的故障只是個(gè)別飛機(jī)的個(gè)例，不具有普遍性。但是，737MAX的機(jī)隊(duì)數(shù)量比較小，現(xiàn)行的統(tǒng)計(jì)記錄可能會(huì)失真，同時(shí)也不能排除新飛機(jī)新系統(tǒng)有可能存在設(shè)計(jì)缺陷，另外，要注意系統(tǒng)新增的電氣部件和電氣線路，安裝部位接近發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)，在長(zhǎng)期高溫的工作狀態(tài)下，電氣部件的老化和性能衰退可能會(huì)很快出現(xiàn)，所以對(duì)其系統(tǒng)可靠性運(yùn)行要保持高度關(guān)注。

參考文獻(xiàn)：

[1]Boeing737-7/8/9Training Manual，Apr12/2017.

[2]Boeing737-7/8/9Aircraft Maintenance Manual，May15/2017.

[3]Boeing737-600/700/800/900Aircraft Maintenance Manual，Jun15/2010.

作者簡(jiǎn)介：王兵，碩士，工程師。