飛機APU外部件故障的診斷分析

屠俊佳

摘? ?要：飛機APU外部件指的是輔助動力裝置，英文名稱為Asist Power Unit，主要由離心渦輪發動機及發電機裝置構成。飛機APU部件起到獨立提供電源及壓縮空氣的作用，即便飛機發動機遭遇空中停車，APU憑借其功能，可以確保飛機起飛安全性。引起APU故障的因素較多，需要維護人員提高維護技巧，保障飛機安全平穩飛行，提高飛機客艙舒適度。飛機運行過程中，APU外部件極易在啟動環節及運行環節出現一些故障，影響飛行安全。本文對飛機APU功用及工作原理進行分析，對部件常見故障現象進行說明，就電負載、氣負載、自動關車及相關異常情況進行診斷，提出飛機APU外部件故障維護要點，以提高飛機APU性能穩定性。

關鍵詞：APU? 發動機? 故障? 要點

中圖分類號：TP277? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）12（a）-0006-02

1? 飛機APU概述

飛機APU除了獨立提供飛機起飛及飛行中的電力及壓縮空氣外，還具備一定的附加推力供給作用。飛機地面起飛之前，主發動機的啟動主要借助APU裝置來供電，省卻了地面電或氣源車，飛行效率更高。在飛機客艙及飛機駕駛艙內，APU可提供照明功能及空調使用，在飛機處于地面加速階段及高空爬升時，APU輔助飛機發電機釋放全部功率，改善飛機起飛性能。

飛機APU主要是采用燃氣渦輪發動機為主構成，具有恒定的工作轉速，也可視為恒速發動機。在外部件組成上，除了發電機外，還有氣動負載壓氣機及減速齒輪箱。飛機APU的核心部件是ECU及FCU，在APU功能上主要由ECU控制，在功能監測上，經由內置自檢系統實現。APU在啟動階段、加速階段及恒速運轉階段所需的燃油流量，由FCU進行分配，借助流量分配器及電磁活門完成。

2? 飛機APU外部件故障分類

不管是波音737系列還是空客A320系列，較為常見的機型在APU使用中，外部件發生故障的概率總體屬于較高狀態。APU外部件故障分布在APU啟動及運行過程中，如出現引氣壓力過低或引氣失穩不可用，難以對發動機及空調實施啟動，故障原因常見于APU引氣系統。如出現無法供電、電壓頻率失穩或自動掉電，故障原因集中于APU供電系統環節。簡言之，飛機APU外部件故障多發于APU啟動及運行過程中。

3? 飛機APU外部件故障診斷分析要點

各系列飛機在實際維護時，APU故障的發生概率依然較高，在故障現象表現上，一般較為明顯，在診斷、維護及排除時較簡單，但一些故障產生的原因較多樣，需要在診斷時考慮更多方面。簡要分析APU外部件故障診斷要點：

3.1 飛機APU啟動環節故障及診斷

飛機APU啟動的步驟流程如下：將飛機APU電門旋至START位置，釋放操作，APU開關歸于ON位，APU燃油關斷活門及APU進氣道門由ECU打開。待APU進氣道門打開完畢，閉合門上電門，將道門打開信號發于ECU，ECU再傳輸信號給SCU，SCU給SPU下發270V直流電供電指令。最后，通過SCU，實現270V直流電向270V交流電的轉換，完成飛機發動機供電。

在飛機APU啟動環節，最常見到的故障時APU啟動失敗，或APU啟動時提示P5，P8信息，即ECU、SPU、SCU、FCU、點火系統、火警探測器等部件存在故障[2]。如APU需要多次啟動方能成功，而無提示信息出現，但通過ECU自檢系統能夠發現故障信息，則多為ECU內部出現間歇性故障。在對此進行診斷維護時，應對APU滑油冷卻進氣道進行檢查，清理雜物，查看是否氣路出現阻塞。如進氣道無異常，考慮故障所在為FCU、起動發電機或點火系統，根據檢修手冊對上述部件做檢查。通常而言，如FCU部件在供油上出現故障，會連帶發動機失去轉速，引起APU無法啟動。此外，在啟動APU時，如“FAULT”指示燈亮，考慮啟動發動機存在故障、點火激勵器、點火電嘴或SCU出現故障。在故障分布上，如APU關位卡死或進氣門動作筒無法開啟，也會導致APU啟動失敗。最后，APU啟動并正常運行，但出現可供氣無法供電的問題，此時考慮原因為起動發電機故障。

3.2 飛機APU運行環節故障及診斷

飛機APU及外部件在成功啟動并運行后，也會伴隨有一定的故障概率，故障類型主要涉及到電負載和氣負載[3]。

首先，電負載。APU供電故障最常見的表現是自動掉電，APU啟動后即有電源馬上失效的狀況出現。APU電負載能夠顯示故障信息，診斷維護較為簡單，但如沒有故障信息提示，要對故障現象做好周密分析。一是考慮起動發動機故障，如繼電器間歇性故障及非開關等。一般情況看，起動發電機存在故障，會同步伴隨MAINT指示燈亮。二是如起動發電機無問題，電源仍然失效，應考慮故障部位是否存在GCB部件。另外，本著全面診斷的原則，還應對FCU故障連帶引起的掉電概率進行評估。

其次，氣負載。引氣壓力低會導致APU出現氣負載或引氣無法使用，引氣壓力失穩等。APU引氣系統中的BAV、IGV、SCV、壓力傳感器、負載壓氣機等部件在運行中存在一定的故障幾率。對BAV、SCV、壓力傳感器及IGVA的檢測診斷可記住BITE及ECU實現。IGV及負載壓氣機屬于非航線可更換件。飛機APU組件出現引氣壓力故障，檢查進氣門，如正常，考慮引氣活門性能故障。如增壓不足或引氣量不足，對發動機壓氣機進行檢查，查看是否存在燒蝕及掉塊問題。如出現引氣缺失或引氣不可用，要通過CDU對故障信息進行讀取，查看BAV是否關斷或卡死，對部件故障記錄進行查閱，同步檢查壓力傳感器的清潔度。如APU啟動成功，引氣在接通后出現電壓頻率下降并掉電，此時主要診斷FCU，查看其性能表現，是否存在供油不順暢而引發轉速丟失或掉電問題。如引氣壓力失穩，一是檢查進氣道的潔凈度，二是檢查引氣管路是否存在泄漏脫開，三是診斷SCV。

3.3 飛機APU自動關車及其他故障診斷

飛機APU外部件自動關車現象并不罕見，引發此問題的原因也較多，通常出現自動關車故障會同步伴隨故障燈、EGT超限、火警、超速燈亮等提示信息，通過CDU也能夠獲取到故障信息。從歷史故障看，因ECU故障引發、滑油冷卻器潔凈度差、滑油濾阻塞或超溫、APU磨損或堵塞而導致APU自動關車的案例都廣泛存在。在診斷時可主要圍繞以上幾方面進行專項維護。

除此之外，飛機APU外部件還可能會出現燃油增壓泵開關跳出、MAINT燈亮、APU關斷失敗、APU關車異響等其他故障現象[4]。如MAINT燈亮，可采用CDU套取故障代碼進行測驗，對滑油量進行檢查等方法診斷。也可重啟APU或進行ECU測試。最后，考慮飛機APU起動發電機及滑油量傳感器部位出現故障。

4? 結語

飛機APU外部件作為飛機設備重要構件，對保障飛行安全作用顯著。在APU維護時，應熟練掌握維護手冊，規范維修操作行為，嚴格參照相關規范流程對故障進行識別及排除，保障APU性能不受損失。針對不同類型的APU故障，應結合故障特點尋找維修方法，總結維護經驗，根據飛機型號及實際運行，建立APU維護制度機制，提高日常維護精度及效率，從而優化飛機檢修運營成本。

參考文獻

[1] 巢青，傅鑫，程衛國，等.微型燃氣輪機發電機與APU發展現狀及關鍵部件研究進展[J].燃氣渦輪試驗與研究，2015（2）：53-56.

[2] 劉耀武.737NG飛機APU常見故障分析[J].軍民兩用技術與產品，2014（19）：6，27.

[3] 汪凌飛.民用飛機地面APU防火控制板設計研究[J].科技視界，2019（16）：30-31.