空客A320飛機機組氧氣系統滲漏的監控研究

茍俊哲 程偉 趙紅華

摘要：分析了空客A320飛機機組氧氣系統的原理和使用特點，介紹了東航技術公司針對A320飛機機組氧氣系統的日常監控以及滲漏監控的思路和方法。

關鍵詞：A320;機組氧氣系統; 滲漏;監控

在客艙緊急釋壓或當駕駛艙出現煙霧、有毒氣體等情況時，飛機機組氧氣系統可為機組提供氧氣。大多數飛機機組氧氣系統發生滲漏并不會觸發駕駛艙警告，在執行航班過程中往往也不會專門對機組氧氣系統的壓力進行持續監控，因此該系統發生滲漏時不易被察覺。但是，機組氧氣系統一旦發生滲漏，一方面影響飛行員的正常用氧，另一方面因氧氣易燃易爆的特點，存在使用和維護的風險。出于安全運行的考慮，有必要針對機組氧氣滲漏情況進行分析研究并持續監控，以降低飛機的運行風險。

1機組氧氣系統原理簡介

空客A320飛機的機組氧氣系統主要由一個位于電子艙內的高壓機組氧氣瓶提供氧氣，壓力調節器對來自于高壓氧氣瓶的氧氣進行減壓調節，將調壓后的氧氣送至氧氣面罩，在氧氣面罩和壓力調節器之間設有一個低壓供氣活門控制供氧量，該電門由駕駛艙內頭頂板氧氣CREW SUPPLY電門人工控制開關。A320飛機機組氧氣系統構成如圖1所示。

正常飛行過程中，機組會將低壓供氣活門電門打到ON位，如需用氧，直接操作使用氧氣面罩即可。日常執行航班時，即使機組不使用氧氣，由于系統自身存在的微小滲漏，氧氣壓力也會逐漸降低。根據航程時間的統計，一般A320機型一個航段的氧氣壓力損耗在10psi左右;根據對氧氣瓶更換使用頻率的統計，一般正常氧氣壓力使用區間500psi的消耗時間約為2個月。

機組飛行所需的氧氣量主要受到外界溫度、飛行高度、機組人數等多個因素的共同影響，空客在AMM和FCOM等手冊中給出了放行標準，如表1所示。

2監控背景

對于大多數A320飛機，當氧氣壓力低于1500psi時，ECAM OXY/DOOR的氧氣壓力頁面上會出現琥珀色半框指示，提醒維修人員需執行氧氣瓶勤務工作，避免非正常滲漏以及大量用氧導致的氧氣壓力值低于放行標準等情況?？湛吞峁┑?500psi的勤務標準僅是維護參考，并非強制要求，航空公司可以根據各自的運行特點以及氧氣瓶保障能力等制定適用于本公司的勤務標準。在制定標準時需注意，如果標準過高會因頻繁更換設備而帶來工作風險，標準過低也會增加滲漏后低于放行標準的風險，因此勤務標準的制定需要工程管理部門兼顧經濟性和風險標準進行綜合評估。

在實現氧氣壓力日常勤務監控的同時，對氧氣滲漏的情況更需要重視。結合多年的運行經驗，東航技術公司從2017年下半年開始重點對氧氣滲漏等原因造成的航班不正常事件進行研究，通過對航班數據的譯碼分析，試圖找出氧氣滲漏的原因和規律，并根據多地運行、高高原航班機組用氧等保障特點制定了滲漏監控標準。

3監控原理和方法

東航技術公司對A320機組氧氣系統的監控主要分為兩個方向：一是對正常損耗和慢漏造成氧氣壓力低的監控，二是氧氣快速滲漏造成氧氣壓力低的監控。

3.1正常損耗和慢漏造成氧氣壓力低壓的監控

對單架飛機按航班時間順序取單點壓力值進行連續性監控，設定監控壓力標準，當氧氣壓力變化過大時，則存在滲漏可能.需及時通知維修部門進行檢查、日常勤務充氧或換氧氣瓶等工作，以減少氧氣壓力低于放行標準情況的發生。圖2所示為某飛機連續監控的氧氣壓力值，該飛機及時進行了勤務工作。

如圖3所示，藍框內相鄰航班氧氣壓力變化較大，進行檢查后后續航班壓力變化恢復正常，雖未造成航班延誤，但的確存在氧氣慢漏的情況，需要及時發現糾正。

3.2氧氣快速滲漏造成氧氣壓力過低的監控

主要是針對單次航班發生的快速滲漏事件，通過對歷史航班數據進行分析，建立單次航班正常氧氣壓力變化模型和非正常氧氣壓力變化模型，制定監控方法和標準。

1，對于氧氣瓶中的氧氣（不使用的情況下可視為理想氣體），根據理想氣體狀態方程P1V1/T1=P2V2/T2，氧氣瓶容積不變，等容變化簡化公式為P1/T1=P2/T2（開氏溫度=273+攝氏度）。存放位置為電子設備艙的氧氣瓶，其環境溫度同時受到駕駛艙溫度和外界溫度的共同影響，因電子設備艙沒有溫度傳感器，故無法得出確切的溫度變化數值，按照安裝位置判斷，電子設備艙溫度主要受駕駛艙溫度和外界環境溫度（SAT）的影響，駕駛艙溫度一般被調節保持在體表舒適溫度20℃～30℃左右。隨著飛行高度的變化，整個飛行航段飛機外界大氣靜溫SAT大致分為五個變化階段，如圖4所示。第一階段為起飛地面階段，溫度穩定;第二階段為爬升段，隨飛行高度的增加溫度逐漸降低;第三階段為高空巡航段，溫度一般降至最低，穩定在約40℃;第四階段為下降階段，溫度逐漸回升;第五階段為目的地機場段，溫度回升保持穩定。

為了總結氧氣壓力隨環境溫度的變化關系，通過大量航班數據的譯碼分析，主要得出兩種正常氧氣壓力隨溫度變化的模型。其中，模型一是典型的氧氣壓力隨靜溫SAT變化的曲線，模型二針對的是目的地機場場溫低的情況，是在模型一的基礎上建立起來的。

圖5所示為正常機組氧氣壓力變化模型一，包括以下特征：

1）在地面穩定階段氧氣壓力變化幅度較小。

2）隨著駕駛艙溫度的穩定或逐漸上升，氧氣壓力逐漸變大，進入巡航段后隨著大氣溫度SAT迅速降低到約40℃，氧氣壓力逐漸變小。

3）飛機進入下降階段，大氣溫度SAT逐漸上升，由于目的地機場的場溫相對巡航段大氣溫度較高，氧氣壓力回升相對較快，在QAR數據記錄的結束時間段（落地后發動機關車）氧氣壓力值已轉為上升趨勢。

在模型一的基礎上，設置一定的氧氣壓力差值報警，對A320機隊數據進行篩選，得出2017年11月以來氧氣壓力變化值超出限制值的所有異常航班，如表2所示。

表2所列的在模型一基礎上觸發報警的異常航班數據具有以下特征：

1）均發生在目的地機場冬季場溫很低的北方站點，如ZYHB（哈爾濱）、ZYTX（沈陽）。

2）落地時間為場溫較低的凌晨時間段，此時溫度為全天最低時段。

從以上氧氣壓力異常航班數據中取樣某一航段進行譯碼制圖，得到如圖6所示的的模型二。

模型二的特點：在飛機進入下降階段，雖然大氣溫度SAT逐漸上升，但是由于目的地機場的場溫低，氧氣壓力回升較慢，在QAR數據記錄的結束時間階段氧氣壓力值尚未轉為上升趨勢，這主要是由于我國冬季南北溫差大，北方站點溫度低造成的。由于QAR數據記錄只截止到發動機關車，當飛機完成停靠后溫度穩定，壓力也會逐漸回升，此種情況在QAR數據中是無法體現的。

可見，以上模型一、模型二均為正?，F象，特別是在溫差較大的冬季南北方運行時，需要結合實際溫度特點和地理區域特點制定具體的監控標準，這也是東航技術公司在實際監控中發現的問題，空客A350等新機型已針對此現象專門安裝了溫度傳感器以進行溫度補償計算。

在對正常航班數據模型一和模型二進行過濾篩選后，分析歷史故障航段的SAT溫度和氧氣壓力變化曲線，可以得出真實的氧氣滲漏情況明顯的變化規律，典型的故障特征如圖7、圖8所示。

圖7、圖8的特點如下：

1）整個飛行階段中，氧氣壓力逐漸下降，不隨溫度變化。

2）航段始末氧氣壓力值下降較大，變化明顯。

3）氧氣壓力始終無回升趨勢。

4監控示例

通過分析和篩選歷史數據，建立了正常航班和不正常航班的數據模型。在判斷單次航班氧氣是否真實滲漏的關鍵因素是，QAR監控數據中氧氣壓力值變化是否較大，且氧氣壓力值是否在數據記錄時間的最后階段隨溫度回升。通過大量運行數據的佐證，加入門限設定和溫度修正，利用AIRFASE譯碼軟件設置了氧氣壓力滲漏的事件報警，并過濾掉一些諸如數據跳變等正常情況，在實際運行中已提前發現了幾起真實的氧氣滲漏事件，在低于放行標準前介入檢查排故，及時保障了航班，降低了運行風險。

圖9為2017年9月9日濟南B-2207飛機機組氧氣滲漏的監控示例，雖然氧氣壓力高于放行標準，但是根據設置的AIRFASE報警可以確定存在真實滲漏，東航MCC及時通知濟南完成檢查，發現副駕駛氧氣面罩漏氣，完成氧氣瓶充氧并更換副駕駛氧氣面罩后測試正常。

5總結

針對機組氧氣系統的監控可以分別從兩方面入手，1）監控單架飛機連續多航班的壓力變化，主要針對日常勤務和慢漏情況;2）對單航段壓力變化特點進行監控，主要針對單段航班快速滲漏情況?？梢酝ㄟ^譯碼手段對歷史數據進行分析，通過不斷的篩選過濾來優化數據模型。另外，由于QAR數據在時間上存在一定程度的滯后，在實現監控模型的優化后，也可將監控方法以ACMS報文實現，從而提高時效性，在此不再展開。東航技術公司針對A320機組氧氣系統滲漏的監控方法也在不斷創新摸索，僅以此文簡單闡述，希望得到廣大同行的指正，服務民機維護和飛機健康管理。