737NG發動機引氣系統原理分析及常見故障

張涵　施耀東

【摘? 要】737NG飛機引氣系統作為飛機的一個重要系統，其主要作用是提供壓縮空氣到飛機各個用戶系統。隨著各航司機隊規模的增加，引氣系統故障也時有發生。本文主要針對引氣系統的原理進行分析，在根本上認識到引氣系統故障的原因，從而提高排故效率。

【關鍵詞】737NG飛機;引氣故障

1、引言

機務維修工作在航空公司的運營中占有舉足輕重的地位。機務維修的第一要務是保證安全，安全是航空公司的立身之本。在保證安全的前提下，要盡可能提高效率，保障航班的準點，這樣才能建立起良好的品牌口碑。引氣系統作為飛機的常見故障，了解其原理能夠快速判斷故障源，從而更好的保障航班。

2、引氣系統原理

737NG發動機引氣系統主要包括三個方面，即高壓級系統、引氣調節系統和預冷器控制系，使用第9級和第5級引氣。低轉速使用9級引氣輸出壓力為32PSI（±6psi），高轉速使用5級引氣輸出壓力為42psi（±8psi）。同時5級引氣有單項活門防止9級引氣倒流到5級引氣口。預冷器控制系統將引氣溫度調節在390F-440F范圍內。450F恒溫器通過減小引氣量防止引氣超溫（490F）跳開。

高壓級調節器（HSR）將9級引氣調節到15～18psi的恒定控制壓力，通到高壓級活門（HSV）的A腔，此時活門在控制壓力和彈簧的作用下，活門B腔的下游反饋壓力保持活門輸出壓力為恒定的32±6psi。高壓級調節器還有一個防超壓的引氣關斷活門和防下游引氣反流的單向活門，高壓調節器和高壓級活門內有釋壓活門，防止調節失效后壓力過高損傷部件。

引氣調節系統調節5級引氣，其中引氣調節器（BAR）將5級引氣調節到20～28psi恒定的控制壓力。當電磁活門通電打開時，控制壓力通向壓力調節與關斷活門（PRSOV）A腔，克服彈簧力打開活門。B腔的下游反饋壓力保持PRSOV的開度使其輸出恒定的引氣壓力42±8psi。BAR輸出的控制氣壓有一路通向450F恒溫器。如果預冷器控制系統失效，下游溫度超過450F，恒溫器釋放控制氣壓，A腔壓力減小，PRSOV開度變小，流過預冷器的氣量減少，引氣溫度下降，防止引氣超溫跳開。BAR內由釋壓活門防止控制壓力過高損傷PRSOV。如果引氣壓力過高，超壓電門就會作動，斷開電磁閥的氣路，釋放A腔的壓力使PRSOV關閉。

預冷器控制系統是通過熱交換來冷卻引氣，冷空氣來自風扇引氣。預冷器控制活門（PCCV）從PRSOV上游得到引氣，經過基準調壓器和伺服基準調壓器后得到恒定控制氣壓，供給作動筒A、B腔和氣嘴，活門在A、B腔氣壓和彈簧力的作用下作動。伺服調壓器調節輸出氣壓到6～12psi，供給B腔、預冷器控制溫度傳感器（390℉）和WTAI電磁活門。當溫度到達390℉時傳感器開始放氣，PCCV增大開度，增加冷氣量，從而降低引氣溫度。WTAI電磁活門使PCCV在地面時全開，防止大翼前緣使用引氣防冰時過熱。

引氣系統還有控制和指示系統，包括發動機滅火電門，引氣面板，ACAU等部件。此都可以控制引氣系統，如發動機出現火警時或者發動機啟動電門打開時，都會導致PRSOV關閉。

通常認為，發動機在低轉速時使用9級引氣，高轉速時使用5級引氣。這一點確實沒錯，但并不全面。影響發動機使用哪一級引氣的因素不僅僅是發動機功率（即轉速），還包括海拔高度。因為在不同的海拔，外界空氣壓力不同，發動機輸出的引氣壓力也不同。通常認為低功率N1轉速低于50%，高功率N1轉速大于60%，5級和9級引氣在N1轉速50%-60%轉換。

由上圖分析，從低轉速到高轉速分析引氣壓力：

當N1轉速低于30%時，屬于慢車功率，9級引氣壓力低于32PSI，高壓級活門輸出引氣壓力為9級未調節的壓力，引氣壓力隨轉速變化。

當N1轉速30%-50%時，9級引氣壓力高于32PSI，高壓級系統調節引氣壓力在恒定值32PSI，由于5級引氣壓力低于9級引氣壓力，5級單向活門關閉，PRSOV輸出的引氣壓力即為高壓活門輸出的壓力32PSI。當N1轉速為50%-60%時，5級引氣32-42PSI，5級單向活門打開。高壓級活門下游壓力超過32PSI，在B腔反饋壓力大于32PSI的作用力下關閉。發動機引氣為5級未調節的引氣，壓力32-42PSI。此時正是5級與9級的轉換階段。

當N1轉速大于60%時，5級引氣大于42PSI，高壓級活門保持關閉，PRSOV調節5級引氣到恒定壓力42PSI。

以上是引氣隨油門增加的變化規律，如果油門收，引氣變化規律也相似。值得注意的是，在5級轉9級過程，引氣壓力會瞬時降低，最低可達20PSI，這并不是故障。

3、常見故障分析

737NG發動機引氣系統常見的故障主要為引氣壓力低和引氣溫度高兩種現象。當引氣壓力下降到18psi以下時，將無法滿足空調工作的正常需求，此時飛機增壓將受到影響。

從氣路上分析，引氣無非是通過HSV或者PRSOV，引氣壓力低的原因即為這兩個部件關小，而其關小的原因不僅僅是部件本身的故障，也有許多其他因素。

（1）HSV關小的原因有：HSV故障、HSR故障和控制氣路滲漏。

HSV故障模式：活門開關不順暢有卡阻現象，通氣后活門無法正常打開。

HSR故障模式：輸出控制壓力低于下限15PSI，HSV得不到足夠的控制氣壓無法正常打開。而控制氣管漏氣將使A腔得不到足夠的壓力，HSV有關的趨勢。

（2）PRSOV關小的原因涉及3個系統，引氣調節系統、預冷器控制系統和高壓級系統。

A、引氣調節系統：PRSOV故障、BAR故障、控制氣路漏氣和450故障。

PRSOV故障模式：和HSV類似，活門開關不順暢有卡阻，給A腔提供10PSI壓力時活門沒有完全打開。

BAR故障模式：類似HSR，輸出控制壓力低于下限20PSI（正常20-28PSI），活門得不到足夠氣壓。

控制氣管漏氣：A腔得不到足夠的壓力，PRSOV有關的趨勢。

450F恒溫器故障模式：過早打開，類似管路漏氣。

B、預冷器控制系統：故障模式有PCCV故障，控制氣路堵塞和390F傳感器故障。

PCCV故障模式：活門開關不順暢有卡阻，A腔的壓力釋放到一定值后活門還是打開。

控制氣路堵塞：B腔氣壓放不掉，活門無法正常打開。

390F故障模式：溫度達到390F時沒打開，類似下游控制氣管堵塞。

以上故障均導致冷卻空氣量不足，最終導致PSROV減小氣量。

C、高壓級系統：高功率時HSV漏氣，引氣溫度過高，導致PRSOV關小。

現航司737NG機隊均已改裝ECS引氣監控系統，當參數超限時，則飛機的ACMS會下發ACARS報文。報文有絕對高度、N1轉速、防冰活門狀態（使用引氣防冰會使壓力損失）、引氣壓力和引氣溫度等重要參數，通過分析這些參數，基本可以判斷是哪個子系統的部件有問題，可以節約大量時間，不需要對整個系統進行健康測試，大大提高維修效率。

4、結語

民用航空器的航線維修是飛機故障維修的重要組成部分，影響維修效率的因素很多，維修人員的技術能力，對系統理解的透徹程度是非常重要的原因。飛機引氣系統涉及的部件眾多，排故難道較大。但只要掌握了引氣系統的基本原理，結合ECS監控數據等輔助手段，可以對癥下藥，輕松解決許多疑難雜癥。

參考文獻：

[1]符雙學，劉藝濤，陸軼，倪衛國.飛機維護技術基礎.西北工業大學出版社，2018