某型水分離器空中分水效率低故障分析

宋 冬 葛 俊 施曉偉

關鍵字水分離器；分水效率低；故障分析

0 概述

該型水分離器位于飛機環控系統制冷子系統，由于渦輪冷卻器將環控系統的空氣進行散熱冷卻，渦輪冷卻器出口溫度低且含水量較大，一般安裝在制冷渦輪冷卻器的出口，其功用是排除渦輪冷卻器出口空氣中含有的霧狀水汽，保證進入座艙和設備艙的空氣含濕量符合技術要求。產品主要結構由水分離器殼體、凝聚器、旋流器、安全活門、回氣管、縫隙管和排水管嘴等組成。

1 工作原理

該型水分離器的工作原理為從渦輪冷卻器出口進入產品進口的濕空氣到達凝聚器時，聚合成細散的水滴進到旋流器，通過旋流器氣體流向，在水滴的慣性力的作用下甩到水分離器的殼體內壁上，繼續沿氣體流向螺旋線進入縫隙管，從縫隙管進到分離器的空腔，從那里流向排水管嘴，干燥后的空氣從產品出口進入系統?；貧夤苡靡员ＷC縫隙管必要的壓差，并促使能從氣流中比較有效的分離出水分。

當產品出現結冰的情況時，產生相當大的壓差使放氣活門打開，以保證順利放出空氣。

2 故障形式和分析

在產品實際使用過程中，通過多架飛機多時間飛行驗證，該產品故障率偏低，但出現最多的故障形式就是由于產品分水效率低，導致座艙人員感覺有水汽，并伴有感受座艙壓力下降，影響座艙駕駛員生理舒適環境。

通過對產品返修檢查，通過密封性試驗和檢查排水管嘴漏水情況可驗證排除產品出水效率不佳的故障原因。需對產品進行深層次的分水效率試驗以排除產品故障。

將產品安裝在試驗臺上，并保證產品排水管嘴垂直向下，在一定壓力、流量和溫度的試驗條件下，保證試驗臺管道中進入產品的壓縮空氣游離水含量分別為15 g/kg 和20 g/kg，在特定時間范圍內收集從排水管嘴的排水量為G 收，根據理論參數設定計算出G水=τ·dcs·GIN/60 (τ 為特定時間，GIN 為空氣流量，dcs 為根據實際加水量計算的游離水含量）根據分水效率η=G收/G水的公式計算出返修產品理論的分水效率值。

對多件因分水效率低故障返修的水分離器進行返修檢查和分水效率試驗可判斷，該產品實際上技術性能參數良好，地面檢查未故障重現，未發現異常情況。從分水效率試驗過程來看，返修產品的分水效率為89%和91%，均滿足產品技術要求規定的分水效率不低于80%的要求。

基于產品工作原理和產品內部結構分析，理論上來說，新品制造出來后，影響產品分水效率的關鍵組件只能是凝聚器，與其他組件無關，由于凝聚器的功能是聚集水滴，所以凝聚器的好壞決定著產品的分水效率。

而在飛行過程中，出現座艙人員感覺有水汽，并伴有感受座艙壓力下降的情況，故障無法在地面復現，可能有兩個原因，一是由于飛機飛行狀況不佳，飛機在穿云層飛行過程中，云層水汽環境濕度大，可能超過了該型水分離器設計的最大分離水能力20 g/kg 的指標，導致產品來不及分離大量水汽，產品出現故障，二是由于該飛機環控系統存在設計缺陷，在高空低溫飛行環境下易出現安全活門出現凍堵，座艙供氣被切斷，座艙余壓下降的情況。

3 結論

通過對該型水分離器分水效率低故障檢查點的查找和分析，結合產品分水效率試驗的試驗結果，判斷出影響產品分水效率的關鍵部件?？梢杂行У乜刂扑蛛x器類產品在修理過程中的重點修理部位，降低產品分離水效率低的故障率。并對飛機飛行過程中出現故障的原因進行了初步分析。