淺析波音777飛機壓力調節和關斷活門故障

虞鋼 何康

摘要：對波音777飛機壓力調節和關斷活門（PRSOV）近期出現的一些同類故障進行了介紹，并針對故障進行了分析和總結，提出了建議維護措施，對該部件的日常排故和維護有所幫助。

關鍵詞：壓力調節和關斷活門；維護；排故

Keywords：PRSOV；maintenance；troubleshooting

1 系統原理

壓力調節和關斷活門（PRSOV）屬于飛機引氣系統，作用是調節發動機壓氣機引氣的流量和壓力，為下游空調系統提供合適的引氣以調節座艙壓力和控制溫度。PRSOV是發動機引氣系統里的重要部件，直接影響到飛行安全。

如圖1所示，PRSOV安裝在發動機核心機匣12點位置，位于預冷器前下方，控制進入氣源分配系統的氣流方向和壓力，是一個氣控氣動活門。供氣客艙壓力控制器（ASCPC）通過向壓力調節和關斷活門控制器（PRSOVC）發送電信號，使PRSOVC按電信號指令調節輸出至PRSOV的控制壓力，實現對PRSOV的控制。作為一個氣控氣動活門，PRSOV活門的作動是通過PRSOVC的控制壓力克服環境壓力、下游管道壓力以及活門本身彈簧壓力來完成的。

2 事件背景

2020年3月份，一架波音777飛機封存40天后解封，執行第一個航班推出準備滑出時機組報告有左發引氣關斷提示信息（狀態信息為左發PRSOV），復位無效，飛機滑回。排故拆下PRSOV活門，內部檢查發現有綠色物質。后續多架解封的飛機執行航班后均發生引氣系統故障，產生的狀態信息包括PRSOV L/R；BLEED LOSS WING L；PACK L；BLEED OFF ENG R等，排故發現PRSOV均存在各種生銹狀況。隨著航空市場逐步恢復，封存的波音777飛機解封，不過仍處于低利用率狀態，運行過程中又發生2起引氣關斷故障，拆下相應PRSOV后，檢查均發現活門軸承生銹（見圖2）。

在此期間采取了部分措施，包括：

1）2020年4月將PRSOV拆下離位保存，并嘗試自制封堵PRSOV管路堵蓋，堵蓋制成后，在PRSOV離位保存期間，使用堵蓋封堵PRSOV管路。

2）執行了20個PRSOV測試，檢查發現存在銹跡或者卡阻的有7個，解封后運行過程中出現引氣關斷信息的有3個，拆下檢查均發現軸承有銹跡。

3）調查水汽來源：拆下PRSOV后對其下游管路以及預冷器進行檢查，發現預冷器下部平坦區域絕大部分存在水跡或者少量積水，檢查對應的PRSOV發現有銹跡。

4）向波音反饋PRSOV銹蝕問題，并要求波音提供封堵PRSOV管路的AMM程序和封堵工具圖紙，波音已發布封堵工具圖紙并發布了修訂的AMM手冊。

5）每7天進行一次試車，經過2周試車驗證工作，期間發現部分預冷器有少量積水。當時仍處于封存狀態的飛機為7架，其中執行PRSOV離位保存的飛機1架，其余6架飛機已經恢復安裝。執行每周試車，每兩星期清潔預冷器內部水跡。

6）嘗試將一個生銹PRSOV送車間不分解除銹。車間反饋PRSOV離位不分解除銹后，活門打開后不能正常回位。不分解除銹效果有限。

7）探索對檢查有輕微銹跡的PRSOV在不分解情況下防銹。廠家霍尼韋爾認為PRSOV處于空調引氣上游，防銹劑有毒，在PRSOV軸承處使用防銹劑會對人體及周邊部件產生損害，不建議在軸承處使用防銹劑。

8）將封存飛機的PRSOV拆下送車間進行檢測，對通過測試的PRSOV進行離位保存。

3 故障原因分析

PRSOV是引氣系統部件，正常情況下工作在高溫干燥環境下，因此PRSOV裝機歷史上沒有出現過生銹情況。此次出現軸承銹蝕問題的飛機均封存在南方地區，其中以廣州、海南和香港地區的同類型活門情況較為嚴重。

自發現第一起活門銹蝕故障開始，共執行20個PRSOV測試，檢查發現存在銹跡或者卡阻的有7個，解封后運行過程中出現引氣關斷信息的有3個（拆下檢查均發現軸承有銹跡），封存第一個月，出現銹蝕現象的活門占比為50%。出現銹蝕的活門裝機時間范圍分布較廣，為1600～24772FH（見圖3），可見銹蝕與裝機時間沒有明顯關系。故障的10個PRSOV來自5架飛機，均為雙發PRSOV故障。從飛機進入封存到第一次出現引氣故障的最短時間為41天。

對該情況進行跟蹤調查，發現PRSOV銹蝕的主要有以下幾個方面的原因。

1）PRSOV軸承材料問題

由于PRSOV正常情況下工作于高溫干燥環境（引氣出口溫度通?？蛇_到400℃），不會存在水汽集聚并導致軸承銹蝕問題，因此廠家選用碳鋼材料制造軸承且沒有相關的防腐設計，使得軸承抗腐蝕能力較差，整個活門除了軸承銹蝕嚴重外，其他部分均無明顯腐蝕。

2）活門位置設計問題

PRSOV活門安裝于預冷器上游，活門作動筒朝下安裝（見圖4），在飛機不通電情況下，活門處于關閉位置，軸承處于最低點，軸承處形成集水槽。飛機封存期間，預冷器或者管路中的冷凝水在軸承處集聚，造成軸承銹蝕。

3）引氣管路腐蝕物

全面檢查出現PRSOV銹蝕情況的飛機引氣系統后發現，銹蝕往往伴隨著預冷器內綠色污染物痕跡同時出現。波音接到亞太地區用戶報告，部分777飛機在停場較長時間進行大功率試車后，在PRSOV活門的作動筒壓力腔室中檢查到綠色物質，波音分析該物質為硫酸鎳，其形成原因是停放期間發動機部件中的鎳元素與空氣中的腐蝕性物質結合，高溫下發生化學反應而產生，并隨發動機引氣一同進入引氣系統。

硫酸鎳是一種無機物，有無水物（NiSO4）、六水物和七水物三種。自然界存在的多為六水物，有α-型和β-型兩種變體，前者為藍色四方結晶，后者為綠色單斜結晶。易溶于水，其水溶液呈酸性。

調查中發現，雨季期間，每隔兩個星期檢查時均能在預冷器中發現硫酸鎳溶液（見圖5）。附著在引氣管路以及預冷器鰭片上的硫酸鎳隨著冷凝水形成酸性溶液，一起進入PRSOV活門軸承，在酸性溶液的腐蝕下，PRSOV軸承短時間即可發生銹蝕。

4 相關信息

波音在2016年發布了777-FTD-36-16002，2019年更新、關閉該FTD，并說明接到亞太地區用戶報告，停場較長時間進行大功率試車后在件號3215302-4/5活門的作動筒壓力腔室中檢查到綠色物質，分析該物質為硫酸鎳，可能會導致活門故障。波音建議用戶在飛機大修后，如果有高功率試車，應執行PRSOV以及相關氣路的檢查。

霍尼韋爾自2011年開始陸續接到亞太地區客戶報告，在PRSOV作動筒壓力腔中以及活門接觸邊緣檢查到綠色物質。調查發現個別PRSOV存在水沿著重力方向流動的痕跡，水汽會沿著蝶形活門軸滲漏到人工超控活門底部的六角螺釘上，造成銹蝕。

波音認為冷凝水會在PRSOV軸承處聚集并導致軸承腐蝕，建議用戶在不使用發動機及APU引氣的情況下應拆下活門進行保存。

5 維護建議

1）對于封存的飛機，拆下PRSOV離位保存，在下次試車之前恢復PRSOV，試車結束之后再拆下PRSOV進行離位保存，期間使用引氣管路堵蓋將引氣系統管路封堵。

2）解封過程中，試車結束后，檢查PRSOV、IPCV、DVV活門以及相關上下游管路外表是否有明顯聚集成塊的綠色物質，執行AMM Task 36-10-00-700-802 PRSOV最小打開壓力測試，如果發現活門工作有卡阻，則更換該活門。

3）對于運行中的飛機，應在停場第3天進行雙發試慢車，保持運行15min；如停場飛機遇到降雨天氣，則應在停場第2天進行雙發試慢車，保持運行15min。

4）拆下PRSOV離位保存時，參考CMM TASK 36-12-77-99C-817-A01進行存放。使用干凈無紡布擦干PRSOV后，在開口部位安裝堵蓋，在存放的PRSOV中放置干燥劑，并使用相應的包裝袋包裝。

6 結束語

受新冠疫情影響，全世界航空公司封存了大量飛機，這些飛機受長時間停場影響而出現故障是不可避免的，波音777飛機的PRSOV由于系統設計原因產生銹蝕的風險較高，本文以航空公司發生的故障為實例進行分析，有助于其他航空公司迅速找到原因，制定預防措施保障飛行安全。

參考文獻

[1] Boeing. Aircraft Maintenance Manual SDS Chapter 36 Pneumatic [Z].

[2] Honeywell. Component Maintenance Manual36-12-77，Revision 13 [Z]. 2019-5.

[3] Boeing. Fleet Team Digest 777-FTD-36-16002 Green Debris in Bleed System Components [Z].

作者簡介

虞鋼，資深工程師，從事工程技術管理工作。

何康，資深工程師，從事工程技術管理工作。