SR20飛機座艙空調(diào)系統(tǒng)原理及故障簡析

摘 要：Cirrus SR20飛機的機載空調(diào)系統(tǒng)具備了制冷功能。該系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，集成度高且性能可靠，但廠方提供的技術(shù)資料較為有限，為維修工作帶來不變。文章結(jié)合大機群的可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計簡要分析了SR20飛機空調(diào)系統(tǒng)的常見故障和維護注意事項，以期做到資源共享。

關(guān)鍵詞：SR20飛機；空調(diào)；故障；簡析

引言

在運行于通用航空領(lǐng)域的小型航空器上，由于各種因素的限制普遍存在座艙空調(diào)系統(tǒng)功能較為單一的特點，在我院以往用于飛行訓練的各型教練機上也是如此。在這些飛機上，空調(diào)系統(tǒng)僅僅只限于座艙通風和加溫，并不具備對座艙進行主動降溫的能力。為改善座艙操作環(huán)境，我院在新引進Cirrus SR20飛機時專門增加資金選裝了座艙制冷系統(tǒng)，使得在該機型上空調(diào)系統(tǒng)真正名符其實了。

SR20飛機的空調(diào)系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計，系統(tǒng)集成度較高，同時在該型飛機的相關(guān)技術(shù)資料中對空調(diào)系統(tǒng)的工作原理介紹得不多，使得工程技術(shù)人員在實際維護工作中排除空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)故障時遇到了一定困難。文章基于有限的廠方技術(shù)資料并結(jié)合實際維修經(jīng)驗對該型飛機的座艙空調(diào)系統(tǒng)的工作原理和常見故障進行簡要分析，以期做到資源共享。

1 SR20飛機空調(diào)系統(tǒng)的工作原理

SR20飛機空調(diào)系統(tǒng)由ECS控制面板、ECS控制器、溫度比例活門、空氣流量活門、蒸發(fā)器風扇、壓縮機電磁離合器、內(nèi)循環(huán)活門以及冷凝器風扇等八個功能模塊組成[1]，其邏輯框圖如圖1。

盡管蒸發(fā)器風扇屬于壓縮機制冷系統(tǒng)，但從該邏輯框圖中可知，系統(tǒng)中蒸發(fā)器風扇與壓縮機電磁離合器的關(guān)系是平行而非隸屬，這是由于蒸發(fā)器風扇還兼具了系統(tǒng)通風風扇的功能。

在該系統(tǒng)中，ECS控制面板是人機交互設(shè)備，系統(tǒng)通過該面板接受操作指令。

ECS控制面板上的所有按鈕均有記憶功能。在ECS控制面板上，左側(cè)由上至下依次是風擋、風擋+腳部+面部、腳部+面部、面部共四個按鈕，控制座艙空氣的流向；每個按鈕的上部有一白色LED指示燈，用來指示按鈕是否處于激活狀態(tài)。

如將風速控制旋鈕置于“0”位，則僅開啟空氣流量活門，蒸發(fā)器風扇并不轉(zhuǎn)動，這種狀態(tài)可用于空中小流量通風需求。在風速控制旋鈕下方的兩個按鈕上，左按鈕有雪花標識，為空調(diào)制冷功能控制，按鈕右側(cè)有一白色LED指示燈，按下按鈕后燈亮，空調(diào)壓縮機電磁離合器吸合，同時冷凝器風扇啟動；但蒸發(fā)器風扇是否啟動取決于風速控制旋鈕的位置，如在“1”、“2”或“3”位則蒸發(fā)器風扇啟動。

ECS控制器是系統(tǒng)的核心控制部件，該模塊響應(yīng)ECS控制面板傳送來的操作指令，控制整個系統(tǒng)的工作。

2 SR20飛機空調(diào)系統(tǒng)故障簡析

從我院40架SR20飛機3年來的運行實踐來看，該機型空調(diào)系統(tǒng)整體性能較可靠，故障率較低。下面就其典型故障做一簡要分析。

2.1 壓縮機接耳裂紋

在該機型運行初期曾遇到大量的壓縮機接耳裂紋故障，甚至有的壓縮機在新飛機交付后僅使用不到50小時即出現(xiàn)接耳裂紋，后經(jīng)我院技術(shù)人員的研究[2]，在安裝方法上進行改進后目前這種故障已很少出。

2.2 蒸發(fā)器電機故障

蒸發(fā)器風扇受ECS控制面板上風速控制旋鈕的控制。將風速控制旋鈕放置在“1”、“2”或“3”任一位置時打開系統(tǒng)出風口應(yīng)能感受到排出的氣流，否則應(yīng)考慮蒸發(fā)器電機故障的可能性。

蒸發(fā)器電機為無刷直流電機，其故障主要表現(xiàn)在內(nèi)部控制電路。所以對蒸發(fā)器電機不工作故障的判斷應(yīng)采用測量電機供電和控制線路的方法，采用測量電機輸入端子電阻的方法是行不通的。不過截至目前，我院所發(fā)現(xiàn)的該類故障均屬于電機故障，供電和控制線路故障從來沒有出現(xiàn)過。

2.3 冷凝器電機故障

將ECS控制面板上的風速控制旋鈕放置在非OFF位的任一位置，按下空調(diào)制冷按鈕（有雪花標識），按鈕右側(cè)白色指示燈亮，同時可聽到機身外冷凝器風扇轉(zhuǎn)的的聲響。

冷凝器安裝在行李艙地板下方，冷凝器風扇將外界空氣吸入對冷凝器進行強迫散熱。冷凝器電機也位于冷凝器散熱氣流通道內(nèi)，所以散熱通道內(nèi)的氣流也同時對冷凝器電機進行強迫散熱。由于冷凝器進氣口沿機體縱向位于發(fā)動機排氣管出口正后方，這就不可避免地將一部分發(fā)動機廢氣吸入冷凝器散熱通道，以及外界空氣本身不夠清潔，這些因素造成冷凝器電機的工作環(huán)境很惡劣。

冷凝器電機為直流有刷電機，外界粉塵進入電機內(nèi)部對電機壽命造成影響。對于冷凝器風扇不工作故障截至目前而言均屬電機故障，供電線路故障從未出現(xiàn)過。

2.4 內(nèi)循環(huán)活門

內(nèi)循環(huán)活門的控制只有在空調(diào)制冷狀態(tài)激活的情況下才有效，此時按下內(nèi)循環(huán)按鈕后按鈕左側(cè)白色指示燈亮，內(nèi)循環(huán)活門打開；再按一次內(nèi)循環(huán)按鈕后左側(cè)白色指示燈滅；在內(nèi)循環(huán)活門開啟與關(guān)閉的同時可聽到“嘭”的活門撞擊聲響。

內(nèi)循環(huán)活門的驅(qū)動機構(gòu)為電機、電磁離合器、終點位置電門和復位彈簧的組合體，為內(nèi)循環(huán)活門驅(qū)動機構(gòu)供電時電機開始轉(zhuǎn)動，經(jīng)減速后克服復位彈簧彈力驅(qū)動活門開啟，在活門開啟至最大位時終點位置電門轉(zhuǎn)換，在電機斷電的同時電磁離合器通電，電磁離合器內(nèi)摩擦片的摩擦力將活門保持在開啟位；當內(nèi)循環(huán)活門驅(qū)動機構(gòu)斷電時電磁離合器釋放，內(nèi)循環(huán)活門在復位彈簧作用下關(guān)閉。

2.5 空氣流量活門

空氣流量活門受ECS控制面板上的風速控制旋鈕控制，實際上空氣流量活門只有開啟和關(guān)閉兩個位置，對座艙空氣流量大小的控制靠風速控制旋鈕對蒸發(fā)器風扇轉(zhuǎn)速的控制得以實現(xiàn)。

空氣流量活門的工作原理與內(nèi)循環(huán)活門相同，當風速控制旋鈕置于“OFF”位時可聽到“嘭”的聲響，活門關(guān)閉。

在維護中可通過風速控制旋鈕的不同位置來判斷空氣流量活門與蒸發(fā)器風扇電機的工作情況。

3 結(jié)束語

Cirrus SR20飛機的空調(diào)系統(tǒng)操作簡單，各部件性能可靠，故障率低；系統(tǒng)構(gòu)成采用模塊化設(shè)計，集成度高且維護方便。實為一款較為優(yōu)良的小型飛機用座艙空調(diào)系統(tǒng)。

參考文獻

[1]Airplane Maintenance Manual For the Cirrus SR20 （Reissue C3） [J].Cirrus Design Incorporated，2013.

[2]王凱. 基于有限元的SR20飛機空調(diào)壓縮機安裝方式優(yōu)化設(shè)計[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（21）：20-21.

[3]Airplane Wiring Manual For the Cirrus SR20 （Reissue C3）[G].Cirrus Design Incorporated.2013.

作者簡介：崔傳捷，男，助理工程師，研究方向：航空器維修工程。