飛機空調系統原理及故障探究

付妍

昆明長水國際機場有限責任公司

飛機空調系統原理及故障探究

付妍

昆明長水國際機場有限責任公司

空調系統可以滿足機組乘客舒適性要求，為飛機提供一個可調節的內部環境，其包括制冷分配、加溫溫度控制以及設備冷卻增壓等多個子系統，各子系統之間協調作業，確保可以滿足實際運行需求。為減少空調系統運行故障，需要就其運行進行分析，確定各常見故障發生原因，然后有針對性的采取措施進行優化，本文對此進行了簡單分析。

飛機空調系統；運行原理；故障排除

空調系統作為飛機重要組成系統之一，可以滿足飛機客艙以及駕駛艙在飛行和地面上對空氣參數的要求。為提高飛機空調系統運行可靠性，需要基于其運行原理，對常見故障問題進行分析，確定原因后及時排除，保證其可以維持最佳運行狀態，減少延誤或停飛情況的發生。

一、飛機空調系統運行原理

1.流量控制與關斷活門

由氣源系統給出的引氣通過流量控制與關斷活門（FCSOV）進入到主交換器，且FCSOV可以對進入組件的引氣流量進行調節和控制。其作為電控氣動活門，一般被安裝到空調艙內與龍骨梁和空氣循環機接近的位置，并且設置有位置指示器，可以用于后期活門故障排查。

2.熱交換器

主交換器通過FCSOV接收到引氣，然后利用沖壓空氣對引氣進行降溫處理，最后冷卻后的扛起進入到ACM壓縮機部分。次熱交換器則對來自ACM的壓縮空氣進行接收，高溫壓縮空氣在次熱交換器通過沖壓空氣再次降溫后，將會變成冷卻壓縮空氣，最后經過水分離器管道回到ACM[1]。對于主、次熱交換器來講，均設置有通風/擴散組件，能夠促使空壓空氣通過相應熱交換器，然后從機體內將沖壓空氣廢氣全部排出。一般將主次熱交換器和相應通風/擴散組件安裝到空調倉外后側位置，并且要將主熱交換器安裝到次熱交換器后面位置。

3.空氣循環機

空氣循環機可以通過渦輪內的膨脹做功，對空氣溫度進行降溫處理，多被安裝在空調艙內部。其在動作時需要高速旋轉，且同根軸上共有渦輪、壓氣機、葉輪風扇三個部分，并由有箔托空氣軸承進行支撐作用，空氣軸承可以保證在空氣循環機高速旋轉作業時，維持最小摩擦力狀態，降低對設備構件的磨損，延長服務壽命。如果運行中出現反向旋轉動作，將會對空氣軸承產生損壞，而影響空調系統的正常運行。

4.沖壓空氣系統

沖壓空氣系統可以對進入兩級熱交換器的外界空氣量進行有效調節，主要包括沖壓空氣管、沖壓空氣進氣門組件、沖壓空氣作動筒以及沖壓空氣溫度傳感器等幾部分。其中，沖壓空氣管可經過進氣門促使沖壓空氣流向熱交換器，然后經過排氣口排出，多安裝在空調倉外側位置；沖壓空氣折流門以及沖壓空氣調節板可以組成沖壓空氣進氣門組件，主要對進入熱交換器的冷卻氣流進行控制；通過沖壓空氣作動筒可以促使折流門與調節板進行移動動作，且作動筒為交流馬達驅動的線性作動筒[2]。另外，沖壓空氣溫度傳感器向組件可以與ACM壓縮機以及次熱交換器進行連接，能夠向組件/區域溫度控制器提供溫度數據，然后根據所提供的溫度值，對沖壓空氣進氣調節板位置進行調節控制。

二、飛機空調系統運行故障與排除措施

1.運行故障確認

如果飛機空調系統出現運行故障后，需要及時判斷確認該信息是否準確可靠，然后再采取相應措施及時處理，在控制故障影響范圍的同時，避免信息錯誤造成資源浪費。通過復位相關跳開關、斷電、通過中央故障顯示系統等來進行溫控測試便可確定故障信息真偽，及時排除假故障。對于確認的故障信息，需要確定故障發生部位，并根據故障表現形式，參考排故手冊進行故障排除。其中，飛機綜合數據系統的ALPHACALL UP功能可以對空調系統各項關鍵參數進行有效調取，可便于故障的有效隔離。例如壓氣機出口溫度、組件出口溫度、旁通閥開度、組件流量以及沖壓空氣進氣門開度等參數，可以通過參數來實現對空調系統運行狀態的全程監控，便于及時發現并處理運行故障。

2.FCV故障

FCV為電控氣動活門，其主體為一個文氏管，利用壓差傳感器和壓力傳感器對文氏管喉部壓差以及入口處壓力進行測量，然后計算空氣流量，并利用ACSC通過力矩馬達操縱FAC主控制腔放氣，對空氣流量進行控制。在這過程中，如果FAC壓差與壓力傳感器出現故障，將會直接造成所測量空氣流量出現錯誤，導致系統無法有效控制流量，影響空調系統運行效果。其中，電控與氣控均可造成FAC關閉：第一電控關閉[3]。壓氣機出口溫度過高、發動機火警電門按出、發動機啟動以及水上迫降電門在ON位等，通過發動機接口組件可以將發動機啟動電門信號傳輸給ACSC，用于電門啟動，如果存在故障將會造成FCV無法開啟，而造成系統故障。第二，氣控關閉。主要是因為引氣壓力過低，或者部分飛機裝有壓氣機啟動過熱傳感器，壓氣機運行溫度達到230℃后，過熱傳感器與FCV之間氣路可利用金屬之間縫隙給FCV控制腔放氣，如果氣路漏氣則會造成FCV無法啟動。排故時需要將FCV相關CB拔出，確定氣控部門是否正常，判斷故障原因，然后采取對應措施處理。

3.壓氣機故障

主要為壓氣機出口溫度過高，一般在達到215～260℃時，ACSC便會通過控制FCV開度來減少PACK流量。當COT溫度超過260℃后，便會發出超溫警告，ACSC直接控制FAC關閉。另外，如果COT溫度過高，還會造成FAC故障全開位。故障原因是沖壓空氣進去們關閉會造成沖壓空氣不足，熱引氣無法有效降溫，因而COT溫度過高。排故時需要確定沖壓空氣進氣門是否為開啟狀態，且此部分常見故障為進氣門作動筒故障以及卡阻而導致打開失敗，因此需要及時檢查并確認，爭取及時發現并處理問題，恢復沖壓空去進氣門正常運行。

結束語

飛機空調系統組成部分較多，并且各子系統之間聯系密切，任何一個環節出現問題均會影響整個系統的運行狀態。因此在對其運行故障進行分析時，需要基于各子系統運行原理，分析不同故障發生原因，然后有針對性的采取措施進行優化處理，確保整個系統維持在最佳運行狀態。

[1]陳成.飛機空調系統原理及故障分析[J].科技創新導報,2016, (15)：9-11+13.

[2]王真寅.波音737飛機空調系統與故障排除方法研究[D].鄭州大學,2015.

[3]崔傳捷.SR20飛機座艙空調系統原理及故障簡析[J].科技創新與應用,2015,(06)：45.

付妍（1984-），女，云南昆明人，學歷：大學本科，研究方向：電氣工程、設備維修與管理。