波音737NG飛機(jī)APU喘振故障研究

黃海

摘? 要：波音737NG運(yùn)行的過程中，APU是飛機(jī)輔助動(dòng)力裝置，直接決定了飛機(jī)起飛的平穩(wěn)性和起飛質(zhì)量，APU為飛機(jī)正常運(yùn)行提供了一定的動(dòng)力支撐。針對(duì)波音737NG飛機(jī)APU系統(tǒng)來說，喘振故障是相對(duì)較為常見的一種故障類型，想要有效保障飛機(jī)飛行安全，就應(yīng)該嚴(yán)格把控波音737NG飛機(jī)APU系統(tǒng)的良好運(yùn)行。文章將對(duì)波音737NG飛機(jī)APU系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)分析，并針對(duì)波音737NG飛機(jī)APU系統(tǒng)喘振常見故障開展全面探析，并提出解決故障問題有效措施。

關(guān)鍵詞：波音737NG;APU;喘振故障

中圖分類號(hào)：V267? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）08-0065-02

Abstract： In the process of Boeing 737NG operation， APU is the aircraft auxiliary power plant， which directly determines the take-off smoothness and take-off quality of the aircraft. APU provides some power support for the normal operation of the aircraft. For the APU system of Boeing 737NG aircraft， surge fault is a relatively common fault type. In order to effectively ensure the flight safety of the aircraft， we should strictly control the good operation of the APU system of Boeing 737NG aircraft. This paper will make a detailed analysis of the Boeing 737NG aircraft APU system， and comprehensively analyze the common surge faults of the Boeing 737NG aircraft APU system， and put forward effective measures to solve the fault problems.

Keywords： Boeing 737NG; APU; surge failure

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，我國(guó)民航事業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展態(tài)勢(shì)。為了切實(shí)保障人們出行交通安全與順暢性，民航客機(jī)檢修工作必須要不斷優(yōu)化工作技能、累積客機(jī)檢修經(jīng)驗(yàn)，為我國(guó)民航事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航。波音737NG（Boeing 737 Next Generation）作為我國(guó)當(dāng)前最為普遍的民航客機(jī)類型之一，是第三代737系列客機(jī)?？陀^來說，波音737NG飛機(jī)相比第二代737（737-300/400/500）系列飛機(jī)來說，更加具備安全性、便捷性、易維護(hù)性。波音737NG飛機(jī)是中短程噴氣式飛機(jī)，在我國(guó)各大航空公司有所應(yīng)用。結(jié)合當(dāng)前波音737NG飛機(jī)APU系統(tǒng)喘振故障來看，造成喘振故障出現(xiàn)的主要因素有兩個(gè)，分別是“負(fù)載壓氣機(jī)或者引氣系統(tǒng)故障，造成壓力擺動(dòng)并且產(chǎn)生一定的喘振聲”、“APU系統(tǒng)其他部件造成發(fā)動(dòng)機(jī)故障，或者APU系統(tǒng)本體出現(xiàn)故障”。所以，本文將從以上兩個(gè)層次，對(duì)波音737NG飛機(jī)APU喘振故障開展詳細(xì)分析研究。

1 APU系統(tǒng)內(nèi)涵概述

APU系統(tǒng)是飛機(jī)的動(dòng)力裝置，其本質(zhì)是一臺(tái)小型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。在一般情況下，APU系統(tǒng)設(shè)置在機(jī)身尾部的非增壓艙當(dāng)中，主要是在方向舵的下方（如圖1所示），設(shè)置APU系統(tǒng)的主要目的是為飛機(jī)提供電與氣。針對(duì)波音737NG飛機(jī)來說，選擇APU系統(tǒng)時(shí)，其選裝內(nèi)容不盡相同，應(yīng)該結(jié)合波音737NG飛機(jī)的實(shí)際情況，結(jié)合啟動(dòng)高度和供電高度等層面，實(shí)事求是的選擇APU系統(tǒng)。在APU系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，一般分成兩個(gè)層面的內(nèi)容，分別是“預(yù)啟動(dòng)階段、啟動(dòng)階段”[1]。針對(duì)預(yù)啟動(dòng)階段來說，在預(yù)啟動(dòng)之前應(yīng)該檢查APU系統(tǒng)裝置的電瓶電門開關(guān)是否開啟，應(yīng)該保障交流處于隨時(shí)可以使用的狀態(tài)。開啟1號(hào)燃油增壓泵，在增壓燃油裝置啟動(dòng)的過程中有效提供動(dòng)力支撐。啟動(dòng)APU系統(tǒng)時(shí)，把握APU操控部件。并通過燃油將活門阻斷，接著將活門開放。在以上一系列操作之后，直流電會(huì)進(jìn)入到氣門裝置當(dāng)中，發(fā)電機(jī)則會(huì)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。結(jié)合飛機(jī)運(yùn)行實(shí)際情況逐漸上升轉(zhuǎn)速，一般情況下轉(zhuǎn)速可以達(dá)到100%。隨后將電門關(guān)閉，通過通電點(diǎn)火系統(tǒng)保障點(diǎn)火狀態(tài)開啟，隨后開展燃油電磁閥門，聯(lián)通引起與比例操縱活門。在以上操作之后，便可以完成APU系統(tǒng)啟動(dòng)工作，在APU系統(tǒng)的支撐之下，飛機(jī)便可以安全啟動(dòng)。

2 負(fù)載壓氣機(jī)、引氣系統(tǒng)故障

出現(xiàn)負(fù)載壓氣機(jī)或者引氣系統(tǒng)故障，直接會(huì)造成壓力擺動(dòng)問題。該問題一般都出現(xiàn)在寒冷、潮濕天氣，若出現(xiàn)負(fù)載壓氣機(jī)或者引氣系統(tǒng)故障，會(huì)引起APU系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行不穩(wěn)定、頻率較小的喘振。一般情況下，針對(duì)負(fù)載壓氣機(jī)、引氣系統(tǒng)故障來說，提供給開關(guān)引氣電門與空調(diào)電門等措施，便可以將故障進(jìn)行復(fù)位。

（1）在一般情況下，波音737NG飛機(jī)引氣壓力的大小取決于導(dǎo)向葉片（IGV）的角度而不是引氣活門。與二代波音737-300機(jī)型存在較大差異。波音737NG飛機(jī)的引氣活門只有簡(jiǎn)單的開關(guān)功能，導(dǎo)向葉片（IGV）角度與飛機(jī)引氣模型、飛機(jī)結(jié)構(gòu)、進(jìn)口壓力（P2）、空地狀態(tài)、進(jìn)口溫度（T2）等因素，有著息息相關(guān)的聯(lián)系[2]。SCV角度取決于負(fù)載壓氣機(jī)的氣流狀態(tài)，ECU是在壓差、總壓信號(hào)的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算得出負(fù)載壓氣機(jī)的氣流量。在此基礎(chǔ)上，嚴(yán)格把控導(dǎo)向葉片（IGV）角度、進(jìn)口溫度（T2）、引起模式、空地狀態(tài)，并且計(jì)算出負(fù)載壓氣機(jī)喘振邊界、喘振現(xiàn)象不出現(xiàn)的最小空氣流量。

若APU系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下的最小空氣流量小于喘振現(xiàn)象不出現(xiàn)的最小空氣流量，那么便可以通過SCV加大開放氣的形式，有效增大空氣流量，以便于有效避免飛機(jī)APU喘振故障。

波音737NG飛機(jī)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，因?yàn)轱w機(jī)自身無法針對(duì)引起壓力進(jìn)行自主調(diào)節(jié)，通過導(dǎo)向葉片（IGV）角度、SCV在不同環(huán)境、不同角度配合之下所形成。若導(dǎo)向葉片（IGV）角度較為穩(wěn)定，但是SCV體系出現(xiàn)故障、計(jì)算位置與信號(hào)源出現(xiàn)問題，那么則會(huì)出現(xiàn)氣壓擺動(dòng)與偏離等問題，直接會(huì)出現(xiàn)APU喘振故障。此外，若導(dǎo)向葉片（IGV）作動(dòng)筒出現(xiàn)故障問題，那么也會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)向葉片（IGV）角度變化，導(dǎo)致引氣壓力擺動(dòng)或者無引氣等諸多問題。針對(duì)導(dǎo)向葉片（IGV）作動(dòng)筒故障來說，波音公司在737NG-FTD-49-10002當(dāng)中，針對(duì)該問題進(jìn)行了明確提示。

雖然當(dāng)前我國(guó)波音737NG飛機(jī)使用新件號(hào)9886188-3相對(duì)較多，但是在故障檢修與故障排除工作時(shí)，若出現(xiàn)導(dǎo)向葉片（IGV）作動(dòng)筒故障造成的引氣壓力故障，因代碼顯示49-52270或者49-52289狀態(tài)時(shí)，便可以按照以下手段，對(duì)故障開展進(jìn)一步驗(yàn)證。若出現(xiàn)故障因代碼時(shí)ECU全關(guān)，IGV、SCV全開，如果APU引氣電門處于打開狀態(tài)時(shí)，那便可以按照FIM手冊(cè)的相關(guān)要求以及說明，關(guān)閉APU引氣電門，并且再次打開或者啟動(dòng)APU系統(tǒng)，以便于有效的恢復(fù)APU的供氣功能。此外，還可以進(jìn)入APU BITE程序當(dāng)中開展輸入監(jiān)控，查找引氣壓力、IGV角度、SCV角度等相關(guān)參數(shù)，開展進(jìn)一步嚴(yán)謹(jǐn)驗(yàn)證。

（2）在出現(xiàn)APU喘振故障之后，并且發(fā)現(xiàn)了PT與DP傳感器信號(hào)、總管、上余水孔出現(xiàn)堵塞等問題時(shí)，并造成ECU計(jì)算負(fù)載壓氣機(jī)其流量偏小錯(cuò)誤，那么則會(huì)造成SCV出現(xiàn)錯(cuò)誤擺動(dòng)問題，直接導(dǎo)致APU喘振放炮問題。在相對(duì)較為寒冷、潮濕的天氣，還容易造成信號(hào)管堵塞，故障信號(hào)顯示49-52270、49-52289等，導(dǎo)致PT與DP信號(hào)漂移。這對(duì)此類故障來說，會(huì)造成SCV全開、IGV全關(guān)，會(huì)導(dǎo)致APU系統(tǒng)無引氣故障。

針對(duì)此種問題來說，可以通過以下形式進(jìn)行故障解決。拆下PT與DP信號(hào)管，并用氮?dú)鈱T與DP信號(hào)管進(jìn)行清潔。此外，針對(duì)波音737NG飛機(jī)來說，應(yīng)該嚴(yán)格按照737NG-FTD-49-08002的要求與指示開展操作。進(jìn)入到APU BITE程序當(dāng)中開展輸入監(jiān)控，查找PT、DP、SCV角度等諸多參數(shù)，對(duì)故障出現(xiàn)的原因進(jìn)行驗(yàn)證。

（3）當(dāng)飛機(jī)APU自身并未出現(xiàn)任何故障代碼時(shí)，但是在飛機(jī)APU系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，出現(xiàn)轉(zhuǎn)速上升較慢、一側(cè)空調(diào)組件活門無法關(guān)閉現(xiàn)象時(shí)，導(dǎo)致飛機(jī)APU系統(tǒng)只有一側(cè)空調(diào)可以正常運(yùn)行時(shí)，也容易出現(xiàn)飛機(jī)APU喘振問題。

針對(duì)這一問題來說，在解決的過程中，應(yīng)該嚴(yán)格按照飛機(jī)APU系統(tǒng)的運(yùn)行原理進(jìn)行分析。因?yàn)橐龤饽Ｊ绞怯煽照{(diào)控制電門、發(fā)動(dòng)機(jī)啟電門、飛機(jī)APU引氣電門、控制系統(tǒng)等各項(xiàng)內(nèi)容所決定的，那么針對(duì)此種問題需要詳細(xì)分析以上各個(gè)控制環(huán)節(jié)是否正常，明確各項(xiàng)控制系統(tǒng)參數(shù)?？照{(diào)組件活門無法關(guān)閉，相當(dāng)于ECU已知的引氣模式與實(shí)際引氣模式不符。應(yīng)該通過譯碼結(jié)合APU BITE程序輸入監(jiān)控的形式，對(duì)飛機(jī)引氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理進(jìn)行分析，并開展有針對(duì)性的故障驗(yàn)證。

3 APU其他部件、APU系統(tǒng)本體出現(xiàn)故障

針對(duì)該類故障來說，故障發(fā)生的時(shí)間并沒有明顯的規(guī)律，但是該類故障往往在大負(fù)載和啟動(dòng)后更加容易出現(xiàn)。當(dāng)APU其他部件、APU系統(tǒng)本體出現(xiàn)故障時(shí)，容易產(chǎn)生較大的異響與大幅度的壓力擺動(dòng)。按照故障當(dāng)中常見的原因進(jìn)行分析，主要有兩種情況。

（1）啟動(dòng)無異常，并且APU BITE內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)都未出現(xiàn)異常，只是在啟動(dòng)大發(fā)時(shí)出現(xiàn)無規(guī)律異常放炮喘振問題，并且APU BITE檢查出現(xiàn)了ECU、燃油流量、引氣壓力等參數(shù)的巨幅擺動(dòng)，這也是由于APU本體出現(xiàn)故障所造成的[3]。在實(shí)際開展故障分析的過程中，應(yīng)該充分結(jié)合FIM49-55TASK808開展相關(guān)檢查，航線在實(shí)際開展維護(hù)的過程中，應(yīng)該重點(diǎn)檢查進(jìn)氣區(qū)域外來物和尾噴區(qū)域最后一級(jí)渦輪的實(shí)際情況，并且嚴(yán)格按照FIM的相關(guān)要求，嚴(yán)格開展檢查工作，建議更換APU本體，并且將APU本體送到廠家進(jìn)行分解檢查工作。

一般情況下，APU內(nèi)部構(gòu)件出現(xiàn)故障時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)較大、較為尖銳的噪聲。若出現(xiàn)了此種問題，必須要第一時(shí)間停止APU本體使用避免進(jìn)一步損害問題導(dǎo)致維修成本增加。

（2）若燃油系統(tǒng)部件出現(xiàn)了大負(fù)載的故障，由于APU發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不斷下降，則會(huì)出現(xiàn)引氣擺動(dòng)喘振問題，針織出現(xiàn)斷電關(guān)車問題。這對(duì)這一問題來說，便可以通過APU BITE程序當(dāng)中開展輸入監(jiān)控手段，針對(duì)類似的歷史事件故障代碼進(jìn)行詳細(xì)分析。

結(jié)合故障實(shí)際情況，對(duì)本次出現(xiàn)的故障情況進(jìn)行詳細(xì)分析。結(jié)合737NG-FTD-49-09002的提示分析燃油配器設(shè)計(jì)是否存在缺陷問題。在實(shí)際開展故障排除當(dāng)中，針對(duì)各項(xiàng)燃油分配器的實(shí)際情況進(jìn)行分析，第一時(shí)間分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并且解決問題。

4 結(jié)束語

總而言之，波音737NG飛機(jī)APU系統(tǒng)當(dāng)中，最為多發(fā)、最為常見的故障類型便是喘振故障。在實(shí)際開展客機(jī)檢修工作的過程中，檢修工作人員應(yīng)該嚴(yán)格按照FIM故障分析手冊(cè)當(dāng)中的要求、故障概述、故障排除經(jīng)驗(yàn)等相關(guān)內(nèi)容，嚴(yán)格對(duì)喘振故障進(jìn)行分析，并開展有針對(duì)性的故障檢修工作，為我國(guó)民航客機(jī)檢修工作發(fā)展進(jìn)步提供微薄之力。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉益民.波音737NG飛機(jī)APU起動(dòng)失敗故障的研究[J].科技風(fēng)，2019，377（09）：152.