737NG發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)原理分析及常見故障

張涵　施耀東

【摘? 要】737NG飛機(jī)引氣系統(tǒng)作為飛機(jī)的一個(gè)重要系統(tǒng)，其主要作用是提供壓縮空氣到飛機(jī)各個(gè)用戶系統(tǒng)。隨著各航司機(jī)隊(duì)規(guī)模的增加，引氣系統(tǒng)故障也時(shí)有發(fā)生。本文主要針對引氣系統(tǒng)的原理進(jìn)行分析，在根本上認(rèn)識到引氣系統(tǒng)故障的原因，從而提高排故效率。

【關(guān)鍵詞】737NG飛機(jī);引氣故障

1、引言

機(jī)務(wù)維修工作在航空公司的運(yùn)營中占有舉足輕重的地位。機(jī)務(wù)維修的第一要?jiǎng)?wù)是保證安全，安全是航空公司的立身之本。在保證安全的前提下，要盡可能提高效率，保障航班的準(zhǔn)點(diǎn)，這樣才能建立起良好的品牌口碑。引氣系統(tǒng)作為飛機(jī)的常見故障，了解其原理能夠快速判斷故障源，從而更好的保障航班。

2、引氣系統(tǒng)原理

737NG發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)主要包括三個(gè)方面，即高壓級系統(tǒng)、引氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和預(yù)冷器控制系，使用第9級和第5級引氣。低轉(zhuǎn)速使用9級引氣輸出壓力為32PSI（±6psi），高轉(zhuǎn)速使用5級引氣輸出壓力為42psi（±8psi）。同時(shí)5級引氣有單項(xiàng)活門防止9級引氣倒流到5級引氣口。預(yù)冷器控制系統(tǒng)將引氣溫度調(diào)節(jié)在390F-440F范圍內(nèi)。450F恒溫器通過減小引氣量防止引氣超溫（490F）跳開。

高壓級調(diào)節(jié)器（HSR）將9級引氣調(diào)節(jié)到15～18psi的恒定控制壓力，通到高壓級活門（HSV）的A腔，此時(shí)活門在控制壓力和彈簧的作用下，活門B腔的下游反饋壓力保持活門輸出壓力為恒定的32±6psi。高壓級調(diào)節(jié)器還有一個(gè)防超壓的引氣關(guān)斷活門和防下游引氣反流的單向活門，高壓調(diào)節(jié)器和高壓級活門內(nèi)有釋壓活門，防止調(diào)節(jié)失效后壓力過高損傷部件。

引氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)5級引氣，其中引氣調(diào)節(jié)器（BAR）將5級引氣調(diào)節(jié)到20～28psi恒定的控制壓力。當(dāng)電磁活門通電打開時(shí)，控制壓力通向壓力調(diào)節(jié)與關(guān)斷活門（PRSOV）A腔，克服彈簧力打開活門。B腔的下游反饋壓力保持PRSOV的開度使其輸出恒定的引氣壓力42±8psi。BAR輸出的控制氣壓有一路通向450F恒溫器。如果預(yù)冷器控制系統(tǒng)失效，下游溫度超過450F，恒溫器釋放控制氣壓，A腔壓力減小，PRSOV開度變小，流過預(yù)冷器的氣量減少，引氣溫度下降，防止引氣超溫跳開。BAR內(nèi)由釋壓活門防止控制壓力過高損傷PRSOV。如果引氣壓力過高，超壓電門就會作動(dòng)，斷開電磁閥的氣路，釋放A腔的壓力使PRSOV關(guān)閉。

預(yù)冷器控制系統(tǒng)是通過熱交換來冷卻引氣，冷空氣來自風(fēng)扇引氣。預(yù)冷器控制活門（PCCV）從PRSOV上游得到引氣，經(jīng)過基準(zhǔn)調(diào)壓器和伺服基準(zhǔn)調(diào)壓器后得到恒定控制氣壓，供給作動(dòng)筒A、B腔和氣嘴，活門在A、B腔氣壓和彈簧力的作用下作動(dòng)。伺服調(diào)壓器調(diào)節(jié)輸出氣壓到6～12psi，供給B腔、預(yù)冷器控制溫度傳感器（390℉）和WTAI電磁活門。當(dāng)溫度到達(dá)390℉時(shí)傳感器開始放氣，PCCV增大開度，增加冷氣量，從而降低引氣溫度。WTAI電磁活門使PCCV在地面時(shí)全開，防止大翼前緣使用引氣防冰時(shí)過熱。

引氣系統(tǒng)還有控制和指示系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)滅火電門，引氣面板，ACAU等部件。此都可以控制引氣系統(tǒng)，如發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)火警時(shí)或者發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電門打開時(shí)，都會導(dǎo)致PRSOV關(guān)閉。

通常認(rèn)為，發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)使用9級引氣，高轉(zhuǎn)速時(shí)使用5級引氣。這一點(diǎn)確實(shí)沒錯(cuò)，但并不全面。影響發(fā)動(dòng)機(jī)使用哪一級引氣的因素不僅僅是發(fā)動(dòng)機(jī)功率（即轉(zhuǎn)速），還包括海拔高度。因?yàn)樵诓煌暮０?，外界空氣壓力不同，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的引氣壓力也不同。通常認(rèn)為低功率N1轉(zhuǎn)速低于50%，高功率N1轉(zhuǎn)速大于60%，5級和9級引氣在N1轉(zhuǎn)速50%-60%轉(zhuǎn)換。

由上圖分析，從低轉(zhuǎn)速到高轉(zhuǎn)速分析引氣壓力：

當(dāng)N1轉(zhuǎn)速低于30%時(shí)，屬于慢車功率，9級引氣壓力低于32PSI，高壓級活門輸出引氣壓力為9級未調(diào)節(jié)的壓力，引氣壓力隨轉(zhuǎn)速變化。

當(dāng)N1轉(zhuǎn)速30%-50%時(shí)，9級引氣壓力高于32PSI，高壓級系統(tǒng)調(diào)節(jié)引氣壓力在恒定值32PSI，由于5級引氣壓力低于9級引氣壓力，5級單向活門關(guān)閉，PRSOV輸出的引氣壓力即為高壓活門輸出的壓力32PSI。當(dāng)N1轉(zhuǎn)速為50%-60%時(shí)，5級引氣32-42PSI，5級單向活門打開。高壓級活門下游壓力超過32PSI，在B腔反饋壓力大于32PSI的作用力下關(guān)閉。發(fā)動(dòng)機(jī)引氣為5級未調(diào)節(jié)的引氣，壓力32-42PSI。此時(shí)正是5級與9級的轉(zhuǎn)換階段。

當(dāng)N1轉(zhuǎn)速大于60%時(shí)，5級引氣大于42PSI，高壓級活門保持關(guān)閉，PRSOV調(diào)節(jié)5級引氣到恒定壓力42PSI。

以上是引氣隨油門增加的變化規(guī)律，如果油門收，引氣變化規(guī)律也相似。值得注意的是，在5級轉(zhuǎn)9級過程，引氣壓力會瞬時(shí)降低，最低可達(dá)20PSI，這并不是故障。

3、常見故障分析

737NG發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)常見的故障主要為引氣壓力低和引氣溫度高兩種現(xiàn)象。當(dāng)引氣壓力下降到18psi以下時(shí)，將無法滿足空調(diào)工作的正常需求，此時(shí)飛機(jī)增壓將受到影響。

從氣路上分析，引氣無非是通過HSV或者PRSOV，引氣壓力低的原因即為這兩個(gè)部件關(guān)小，而其關(guān)小的原因不僅僅是部件本身的故障，也有許多其他因素。

（1）HSV關(guān)小的原因有：HSV故障、HSR故障和控制氣路滲漏。

HSV故障模式：活門開關(guān)不順暢有卡阻現(xiàn)象，通氣后活門無法正常打開。

HSR故障模式：輸出控制壓力低于下限15PSI，HSV得不到足夠的控制氣壓無法正常打開。而控制氣管漏氣將使A腔得不到足夠的壓力，HSV有關(guān)的趨勢。

（2）PRSOV關(guān)小的原因涉及3個(gè)系統(tǒng)，引氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、預(yù)冷器控制系統(tǒng)和高壓級系統(tǒng)。

A、引氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)：PRSOV故障、BAR故障、控制氣路漏氣和450故障。

PRSOV故障模式：和HSV類似，活門開關(guān)不順暢有卡阻，給A腔提供10PSI壓力時(shí)活門沒有完全打開。

BAR故障模式：類似HSR，輸出控制壓力低于下限20PSI（正常20-28PSI），活門得不到足夠氣壓。

控制氣管漏氣：A腔得不到足夠的壓力，PRSOV有關(guān)的趨勢。

450F恒溫器故障模式：過早打開，類似管路漏氣。

B、預(yù)冷器控制系統(tǒng)：故障模式有PCCV故障，控制氣路堵塞和390F傳感器故障。

PCCV故障模式：活門開關(guān)不順暢有卡阻，A腔的壓力釋放到一定值后活門還是打開。

控制氣路堵塞：B腔氣壓放不掉，活門無法正常打開。

390F故障模式：溫度達(dá)到390F時(shí)沒打開，類似下游控制氣管堵塞。

以上故障均導(dǎo)致冷卻空氣量不足，最終導(dǎo)致PSROV減小氣量。

C、高壓級系統(tǒng)：高功率時(shí)HSV漏氣，引氣溫度過高，導(dǎo)致PRSOV關(guān)小。

現(xiàn)航司737NG機(jī)隊(duì)均已改裝ECS引氣監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)參數(shù)超限時(shí)，則飛機(jī)的ACMS會下發(fā)ACARS報(bào)文。報(bào)文有絕對高度、N1轉(zhuǎn)速、防冰活門狀態(tài)（使用引氣防冰會使壓力損失）、引氣壓力和引氣溫度等重要參數(shù)，通過分析這些參數(shù)，基本可以判斷是哪個(gè)子系統(tǒng)的部件有問題，可以節(jié)約大量時(shí)間，不需要對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行健康測試，大大提高維修效率。

4、結(jié)語

民用航空器的航線維修是飛機(jī)故障維修的重要組成部分，影響維修效率的因素很多，維修人員的技術(shù)能力，對系統(tǒng)理解的透徹程度是非常重要的原因。飛機(jī)引氣系統(tǒng)涉及的部件眾多，排故難道較大。但只要掌握了引氣系統(tǒng)的基本原理，結(jié)合ECS監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等輔助手段，可以對癥下藥，輕松解決許多疑難雜癥。

參考文獻(xiàn)：

[1]符雙學(xué)，劉藝濤，陸軼，倪衛(wèi)國.飛機(jī)維護(hù)技術(shù)基礎(chǔ).西北工業(yè)大學(xué)出版社，2018