淺談B737空調系統的溫控原理和常見故障

魏超

【摘? 要】航空作為我國交通領域的支柱產業之一，其中的空調系統是飛機最重要的系統之一。空調系統在高空低溫低壓的環境中為機組人員、乘客和設備運行提供良好的環境，控制飛機的內部環境。而空調良好的溫度控制可以給乘客和機組人員更好的飛行環境。

【關鍵詞】飛機;空調系統;溫度控制

1引言

在飛機運行使用中，飛機的空調系統難免會出現各種故障，在這時需要我們的機務維修人員排除各種故障，讓飛機達到適航的要求，本文主要簡單闡述了B737空調系統的溫控原理和常見故障。

2.空調系統主要功用

1.增壓：保持機艙一個舒適安全的座艙氣壓2.設備冷卻：駕駛艙和電子艙的熱空氣排走，保護設備。3.加熱：部分區域需要加熱防止結冰。如門/貨艙4.溫度控制：控制駕駛艙和客艙的溫度，滿足各區域不同溫度的需求。

3.空調系統的溫控原理

空調的冷卻系統主要采用了兩種形式的冷卻組件，一是熱交換器，流過它的熱路空氣是發動機引氣，而冷路空氣是流過沖壓空氣管道的外界空氣，冷熱兩路空氣經過熱交換使引氣的溫度降低;二是空氣循環機（以下簡稱ACM），ACM由固定于同一傳動軸上的渦輪、壓氣機和風扇組成。當熱空氣流過ACM 的渦輪時，發生絕熱膨脹的熱力過程，氣體對渦輪做功，帶動渦輪轉動;而且氣體的內能降低，使流過渦輪的氣體的溫度進一步降低，以降低引氣的溫度。渦輪轉動可帶動風扇轉動，風扇位于沖壓空氣管道，它可使飛機在地面及低速飛行狀態下，仍可保證熱交換器有足夠的冷卻空氣。

空調系統溫度調節主要也有兩個調節部分空調溫控控制核心：ZTC1和ZTC2（區域溫度控制器）1.TCV/STCV調節組件出口溫度2.TAV（3個）調節各區域的溫度（客艙/駕駛艙/）。

組件出口溫度調節為雙通道控制，包括：主用通道：ZTC1控制左組件的TCV開度，ZTC2控制右組件的TCV開度，在相應的渦輪出口添加熱引氣來調節組件出口溫度。備用通道：當左組件主用通道失效時，ZTC2控制左組件STCV的開度;當右組件主用通道失效時，ZTC1控制右組件STCV的開度，在渦輪出口添加熱引氣來調節組件出口溫度。

區域溫度調節：在組件出口溫度調節的基礎上添加不同的區域配平空氣來實現的。駕駛艙的區域溫度調節是雙通道控制的;主通道：ZTC2控制駕駛艙TAV的開度。備用通道：ZTC1控制駕駛艙TAV的開度。前后艙的區域溫度調節是各自控制的;ZTC2控制前艙TAV的開度ZTC1控制后艙TAV的開度。

區域溫度調節有三種調節模式：1.平衡模式;2.不平衡獨立模式。3.不平衡平均模式平衡模式：開啟條件：P5空調面板上“TRIM AIR”電門放于ON位，且3個TAV工作均正常。工作狀態描述：兩部ZTC首先比較駕駛艙、前客艙和后客艙3個區域溫度的不同需求，選擇最低的一個溫度需求作為左右空調組件的出口溫度，控制左右組件TCV的開度，使得左右空調組件出口溫度一致，然后通過控制3個區域TAV的開度，來達到3個區域的各自溫度需求。

4.空調系統常見故障

1.PACK燈亮2.ZONE TEMP燈亮3.駕駛艙無故障燈亮，機組或乘務組反映空調制冷效果差4.駕駛艙無故障燈亮，機組反映空調太冷且溫度不可調。

PACK燈亮的故障有：.a.過熱：組件超溫由3個過熱電門提供保護（分別是：壓氣機出口過熱390F/198C、組件出口過熱250F/121C，渦輪進口過熱210F、99C），當任何一個感受到過熱，PACK燈自動點亮，組件活門強制關閉。此種情況可以而且只能過熱條件消失后通過按壓空調面板的TRIP/RESET電門進行復位。過熱時在PZTC上進行測試還會有TCV的故障代碼，這是由于PZTC自檢感受到超溫認為TCV控制存在問題所以記錄了TCV代碼。組件超溫的原因包括：過熱電門故障、熱交換器太臟、ACM故障、風扇旁通單向活門丟失、集氣室損傷、TCV/備用TCV嚴重漏氣、沖壓空氣系統故障等，b，組件控制單通道故障：左右組件主要或者備份控制通道中的混合室溫度傳感器、組件溫度傳感器、TCV、沖壓空氣傳感器和沖壓空氣作動筒中的某個元件導致單一通道不可用，會點亮相應組件PACK燈，單通道故障可以按壓主警告復位。按壓再現牌PACK燈點亮 c.組件溫度控制雙通道故障 組件溫度控制的主要和備份通道都有部件故障，導致雙通道都不可用，會點亮駕駛艙PACK燈，且按壓主警告不可復位，在PZTC上也不能復位，使用TRIP/RESET也不能復位。

很多時候PACK燈會在機組按壓主警告牌故障再現的時候出現，燈亮表明此時ZTC中儲存有故障代碼，通過做ZTC自測，可以發現相關代碼，按代碼排故即可。對于代碼TCV，有時指示并不是很準確，需要檢查TCV活門的具體位置，如果PACK燈亮不可復位，且ZTC測試TCV可以在關閉位，則需進一步檢查制冷系統是否有問題。（有可能空調組件出問題溫度高，TCV一直處于關閉位，ZTC測試有TCV代碼）注意1. 故障排除后，需做一次完整的ZTC自測，代碼會清除掉，若是不清除掉代碼，機組在起飛前和下降前會按照程序按壓主警告牌，相關的故障燈仍然會亮。對于安裝SDARA（智能型沖壓作動器）的飛機，當PACK燈亮，執行PZTC測試有沖壓作動筒代碼時，是不能直接從PZTC上清除代碼的，必須先重置（10S左右閉合）作動筒跳開關 P6-4 A4或者B4，才能在PZTC上清除代碼。故航后排故后注意按維修提示清除代碼。2.當機組反映地面組件過熱跳開，空中正常的時候，應當重點檢查風扇旁通單向活門，單向活門丟失會導致在地面ACM風扇失效，導致組件沒有沖壓空氣進入，從而導致過熱。在空中對空調組件工作沒有影響。當單向活門丟失時可按照MEL21-44C保留，但是需備注在地面時不要使用本側空調。3.當遇到所謂的單通道故障，即使使用M/C可以復位，但是若代碼為TCV代碼或者沖壓作動器代碼，在不影響航班正常性的條件下，最好按照相應的MEL做好失效工作進行保留，不要直接參考MEL21-32保留單通道，組件過熱跳開。

ZONE TEMP燈因故障引起的點亮有：a.供氣管道過熱：相應的ZONE TEMP燈點亮，且按壓主警告燈不可復位，需等到過熱條件消失，按壓“TRIP RESET”電門才可以復位。b.區域溫度控制單通道故障：駕駛艙或客艙主要或備份控制通道中的座艙溫度傳感器、區域溫度選擇器、管道溫度傳感器和TAV某個元件發生故障，導致單一控制通道不可用，會點亮相應的ZONE TEMP燈。單通道故障可以按壓主警告復位。c.駕駛艙區域溫度控制雙通道故障：駕駛艙主要和備份控制通道中都有部件故障，導致雙通道都不可用，會點亮駕駛艙ZONE TEMP燈，且不可復位。

駕駛艙無故障燈亮，機組或乘務組反映空調制冷效果差，對于此故障首先做ZTC自測，如有故障代碼，按照代碼排故，若無故障代碼，則需分析造成制冷效果不好的具體原因。引起此種故障現象的原因有：1.組件制冷效果差;2.用于溫度調節的熱引氣不能按要求完全關閉。依據空調調節原理，可以讓空調組件工作在非平衡平均方式下，關閉再循環風扇，3個溫度選擇器都放于全冷位，TRIM AIR電門放于OFF位，等到溫度穩定下來后，如果座艙溫度很冷，說明組件出口溫度調節正常，相關區域的TAV存在內漏;如果溫度依然很熱，則比較左右組件溫度，如果左右組件溫度不一致，則說明組件制冷效果差;如果一致，則說明TCV或備用TCV存在內漏。

對于組件制冷效果差，依據組件制冷原理進行分析，可能原因有：

1.沖壓空氣氣流不順暢;2.ACM性能下降。對于沖壓空氣回路，檢查沖壓空氣進口和出口有無外來物堵塞;檢查沖壓空氣旁通活門是否在位;檢查熱交換器的清潔情況，按需清洗熱交換器;用空氣流量計檢查沖壓空氣進出口流量是否足夠大。具體的操作可依據維修提示《737NG空調性能檢測》。對于ACM性能下降，可以在檢查沖壓空氣回路無堵塞的情況下，檢測沖壓空氣流量是否正常，間接進行判斷。

對于TAV內漏的檢查，將TRIM AIR電門放在ON位，3個區域選擇器放于OFF位，等待5分鐘，此時相應區域的TAV應關閉，從空調艙接近相應的TAV，觀察它是否已關閉，在TAV下游管路檢測溫度是否接近常溫，若是很燙則說明TAV存在內漏。對于TCV及STCV內漏的檢查：首先將空調組件工作在非平衡平均模式下：TRIM AIR電門放在OFF位，3個區域選擇器放于全冷位，等待5分鐘，用熱電偶溫度計測量TCV及STCV活門前后的溫差，如果溫差大于30°C說明活門性能可接受，如果TCV和STCV進出口均不滿足溫差要求，則可以脫開TCV和STCV下游匯合處的卡箍，錯開管口開空調看管口出氣熱氣量的大小熱氣即可判斷判斷是TCV還是STCV內漏。TCV內漏檢查口正常出冷氣，STCV內漏檢查口正常不出氣或拆下相關部件離位檢查，用手電照射活門內部看有沒有光透過，有則內漏。

駕駛艙無故障燈亮，機組反映空調太冷且溫度不可調。該故障一般駕駛艙機組反映的較多，究其原因應該是駕艙空間相對客艙要小很多，人員更少，溫度調節上不去效果更明顯。空調太冷且無相關故障燈亮，表明組件制冷效果很好，如果此時組件工作在平衡方式下，則故障原因在于區域溫度調節，但是無故障燈亮，則說明3個區域TAV工作也正常，那么故障原因在于以下兩方面：1.傳感器故障;2.TAPRSOV故障在OFF位。駕駛艙的TRIM AIR 電門控制著TAPRSOV的開與關，同時會給ZTC開啟或關閉區域溫度控制功能的信號，從原理上可知道，TAPRSOV是區域溫度調節熱空氣的總閥門，當它失效在關位時，各個TAV在ZTC的控制下增大或者減小開度，ZTC控制循環無故障，左右組件始終工作在平衡模式下，但因為熱空氣被TAPRSOV關死，駕駛艙溫度始終無變化。因為TAPRSOV只受TRIM AIR電門控制，設計上TAPRSOV不給ZTC開關或失效信號，所以當活門故障時，駕駛艙無故障代碼。對于這種故障，可以首先將TRIM AIR電門放于OFF位。如果駕駛艙溫度可以調節，則可以說明，組件制冷和出口溫度調節都是正常的。然后將TRIM AIR電門放于ON位，駕駛艙溫度選擇器放到最暖位，觀察TAPRSOV是否打開，如果不能打開，TAPRSOV故障;如果能打開則是傳感器故障，檢查駕駛艙溫度傳感器，氣濾是否堵塞，清潔氣濾，更換傳感器。如果故障依舊，檢查更換駕駛艙管道傳感器。

5.常見故障排故思路總結

通過對上面4個具體故障的原理分析，我們對NG空調溫度調節故障處理的大致過程有一定的了解。1.溫度過低的問題相對簡單，只牽扯到區域溫度控制部分的部件。2.對于座艙溫度過高無法調節等問題，則需區分是制冷系統問題還是溫度控制的問題：可以通過設置相應組件工作在不平衡方式下，溫度選擇在全冷位，檢查組件溫度指示來判斷。3.對于制冷問題，則需區分是沖壓系統問題還是ACM失效，可以通過檢查沖壓空氣進出口流量大小和沖壓旁通活門是否在位來判斷。4.對于溫度控制問題，則需判斷是活門失效還是活門內漏，以及相關的傳感器是否臟了或失效。遇到故障，我們首先要判斷出故障的大致方向，按照相關的維修方案可迅速排除故障.