“獎狀”680飛機發動機高壓引氣活門故障分析及維護建議

■ 王策/中國民用航空飛行校驗中心

0 引言

通常飛機在飛行過程中，很多系統需要使用發動機引氣，如空調、客艙增壓、大翼/安定面防冰、發動機防冰、油箱增壓、方向舵偏置、客艙門封嚴及一些氣動組件等，引氣系統出現故障，將對下游系統的工作造成影響，特別是高壓引氣系統故障，還會造成發動機功率損失，導致排氣溫度高等故障。這類故障多是由引氣活門、控制線路、引氣管路、指示部件等不正常工作導致的，出現故障時必須認真分析，隔離故障原因，準確排除故障。

1 “獎狀”680飛機發動機引氣系統組成及工作概述

該型飛機引氣系統的空氣來自發動機壓氣機部分，分為LP（低壓）級P2.5和HP（高壓）級P3引氣。為確保引氣系統的壓力和溫度滿足要求，引氣控 制（PCB，Bleed Air Control Printed Circuit Board）根據駕駛艙引氣源選擇電門、油門桿角度（TLA）、飛機防冰等信號自動規劃使用LP或HP引氣，確保供向預冷器的溫度保持最大1000°F/壓力65psi。通常，當發動機處于低轉速（約≤65%N1或33.5°TLA）時，系統選擇高壓級引氣，高壓引氣活門是一個受PCB控制的、彈簧負載關閉、氣動打開的單向電磁閥式活門，活門打開提供高壓級引氣；當發動機處于高轉速（約≥65%N1或33.5°TLA），PCB輸出關閉指令時，活門電磁閥通電，切斷內部氣流通道，活門在彈簧負載下關閉。低壓引氣由一個安裝于低壓和高壓引氣管之間的單向活門提供，該活門可防止高壓引氣反流進入低壓系統。一個壓差電門安裝于高壓活門下游，感受低壓與高壓輸出管路之間的引氣壓力差值，以此來監控高壓活門的位置狀態。當壓差小于5±2psi時，代表高壓活門關閉；當壓差大于5psi時，代表高壓活門打開。如果PCB指令狀態與活門實際位置（壓差電門反饋狀態）不一致且超過10s，引氣系統將向EICAS輸出信號，顯示“HP VALVE FAIL L-R”（高壓活門故障左或右）故障信息。

2 高壓引氣活門常見故障及維護建議

2.1 高壓引氣活門常見故障

該型飛機高壓引氣活門內部無位置反饋電路，其開關位置狀態只能通過外部壓差電門感受的壓力差來間接進行監控，“HP VALVE FAIL L-R”信息是由壓差電門的反饋信號與PCB指令信號相比較而產生的，因此，排故重點在于判斷是活門的故障還是監控系統的故障，可能的故障原因如下。

1）高壓活門指令故障。因該活門受PCB輸出指令控制，當PCB接收到錯誤信號，如引氣源選擇電門位置、TLA、飛機防冰系統信號、空/地信號、ARINC信號或線路故障等，都會造成活門的錯誤作動，從而出現故障。

2）高壓活門監控指示系統故障。由于高壓活門無位置反饋電路，而是由壓差電門間接進行監控，因此當壓差電門自身故障或線路故障時都可能產生錯誤的故障信息。

3）高壓活門自身故障。高壓引氣溫度較高，活門工作環境惡劣，大氣環境污染，引氣雜質沉積，導致活門太臟、卡滯，雨水造成活門生銹，部件老化導致間隙增大，電磁閥失效等，這些因素都可能造成活門開關不暢，出現故障。

圖1 “獎狀”680飛機發動機引氣系統構成

圖2 “獎狀”680發動機引氣簡圖

4）壓差電門感壓管路漏氣或結冰。由圖2可知，壓差電門連接低壓引氣管路和高壓引氣管路，監控壓差，實現活門位置反饋。但感壓管路非常細，如果低壓感壓管接頭松動或管路磨損漏氣，將造成低壓端的壓力無法建立。另外，如果低壓感壓管路內部有水，冬季寒冷環境下管路內結冰，同樣會阻塞低壓端壓力，即使高壓活門已按指令正常關閉，轉而使用低壓引氣，但壓差電門仍可能將感知到的大于5psi（高壓活門開）的信號反饋給PCB，錯誤地指示高壓活門處于打開狀態，造成系統判定高壓活門指令與實際位置不一致，從而出現“HP VALVE FAIL L-R”故障信息。

2.2 維護建議

1）日常維護中應加強對引氣系統部件的檢查，包括對管路、線路、活門等的外觀檢查；試車時，進行管路漏氣檢查；通過中央維護計算機系統（CMC）監控發動機高壓引氣活門工作狀態，確保活門隨PCB指令及時開關。

2）冷熱環境交替、高濕度環境運行、除/防冰、發動機清洗等情況都可能在管路內凝結水氣，特別是飛機冬季運行期間，應對高壓活門壓差電門及感壓管路進行清潔和檢查，確認壓差電門感壓管路內清潔、無阻塞。

3）為減少因高壓活門信息的出現對飛行造成的影響，根據該型飛機高壓引氣活門故障歷史統計數據，將活門列為時控件，時控間隔為2500FH，到期應更換。

3 案例分析及排故方法

一架“獎狀”680飛機在冬季嚴寒機場運行，清晨起飛滑跑過程中出現“HP VALVE FAIL L”信息，機組中止起飛，滑回后經地面試車，故障未出現，飛機放行。次日清晨，該機起飛滑跑過程中故障信息再次出現，機組中止起飛，對調左右發PCB板，更換左發高壓引氣關斷活門和壓差電門，試車正常，飛機放行。再次日早場，該機滑跑過程中故障信息再次出現，機組中止起飛，地面測試引氣系統工作正常，無故障。該故障疑難且隱蔽，為避免故障反復，飛機停場，按照以下步驟進行排故。

1）高壓活門線路故障或PCB指令故障

高壓活門線路故障或PCB指令故障可導致活門在不應該轉換時作動。排故步驟：通過CMC監控，將油門桿置于＞33.5°TLA，拆下活門輸入電插頭PD002，根據線路圖手冊（見圖3），通電狀態下測量插頭A釘和B釘，確保正確接收28V直流電；斷電狀態下，測量A釘和B釘，絕緣電阻R≥10Ω，確認插頭二極管沒有擊穿；測量B釘到接地樁線路阻值R≤0.5Ω，確保無分壓；通過短接插頭A釘和B釘，拆卸PCB（NC110），測量JC110電插頭第57號釘對地電阻，確保PCB到活門全程線路阻值R＜1Ω。如上述線路測量不滿足要求，需進一步查找線路問題或查找離散輸入信號的故障。

2）壓差電門自身故障或電門反饋線路電氣故障

排故步驟：目視檢查電門外觀無損傷。根據線路圖手冊（見圖3），靜態測量壓差電門A釘與B釘應接通，R≤0.2Ω；試車測試，慢車狀態下高壓活門應打開，電門B釘與C釘應接通且R≤0.2Ω；油門逐漸增大到65%N1以上，高壓活門應關閉，電門B釘與C釘應斷開且R≥10Ω，A釘與B釘應導通且R≤0.2Ω，如不滿足要求應更換壓差電門。測量插頭PD026第C釘與飛機地線應絕緣，如該線路與地短路，將產生故障信息。上述檢查如果不滿足要求，需進一步查找線路故障。

圖3 “獎狀”680高壓引氣活門線路圖

3）因高壓活門本體機械部件問題造成的故障

排故步驟：地面試車時在駕駛艙內將壓力源選擇電門轉換到LP位，慢車時系統應使用高壓引氣，當人工指令選擇LP時，感受到的空調氣量應有明顯降低，同時發動機渦輪間溫度（ITT）應有輕微降低，這些證明高壓活門關閉。再將電門人工轉為HP位，觀察到的現象應相反。如果符合上述表現，可排除活門本體故障，如不符合則應更換高壓引氣活門。

4）壓差電門感壓管路漏氣或結冰

壓差電門感壓管路漏氣或結冰會造成壓差電門錯誤信號，無法正確反饋高壓活門實際位置，將出現故障信息。排故步驟：打開發動機包皮，接近高壓引氣活門壓差電門，目視檢查電門感壓管路外觀有無磨損，確保管路接頭安裝牢固，試車檢查管路是否有明顯漏氣。冬季寒冷條件下運行時如果出現該故障信息，而后續測試無法模擬的情況時，應關注感壓管結冰的排查。拆下感壓管路，一端連接收集器，另一端用干燥壓縮氣體吹，檢查是否有水被收集，如有水分吹出，需徹底清潔吹干感壓管，并清潔壓差電門。

經過上述逐項排查程序后，最終發現該機壓差電門低壓感壓管路內確實有明顯水分存在，約2ml。寒冷環境首場飛行時，水分結冰阻塞壓差管路，使壓差電門產生錯誤反饋而出現了該故障信息。隨著開車時間的增加，引氣溫度逐漸升高，壓力管內結的冰逐漸融化，故障消失。因此，冬季早場起飛出現故障，滑回后試車很難再次測試出故障現象，給排故工作造成一定困難。在吹干感壓管路并清潔壓差電門后，重新裝機測試，故障未再出現，參照維護建議，經過冬季運行驗證，證明故障已排除。

4 總結

本文介紹了“獎狀”680飛機發動機引氣系統基本概況和組成，詳細描述了高壓引氣活門的工作原理和典型故障，結合實際案例分析了故障原因并提出了預防措施。為保證發動機引氣系統始終處于良好的工作狀態，機務人員在實際維護過程中必須嚴格遵守飛機維修手冊（AMM）要求，加強對發動機引氣系統的檢查，按要求對發動機高壓引氣活門系統及時進行清洗檢查，避免因同類故障造成更嚴重的后果。