ARJ21飛機空調系統及常見故障

摘? 要：隨航空技術的發展和民用飛機的現代化、大型化，飛機空調系統的作用和地位日趨重要，一個良好的座艙環境關系到機上人員的工作條件和生命安全。然而空調系統故障時有發生且復雜多樣，機務人員對空調系統的排故正確率以及熟練程度直接影響到飛機安全性和經濟性。因此需要加強機務人員對飛機空調系統的重視，提高機務人員的專業素質。本文首先介紹了飛機空調系統的重要性，然后結合ARJ21飛機介紹空調系統原理，最后列舉了常見故障以及排故方法。

關鍵詞：飛機空調系統;座艙環境;故障;排故方法

1 緒論

1.1 引言

飛機作為一種交通工具，使用頻率越來越高，而空調系統[1]直接影響著旅客和機上工作人員的舒適度，甚至生命安全。目前ARJ21正處在批產交付階段，期間空調系統經常出現與其他機型類似的常見故障，如何快速定位故障、排除故障就成為技術與機務人員需要考慮的問題。因此，本文對ARJ21飛機自試飛以來空調系統出現的故障和排故方法進行了歸納總結，并以此加強機務人員的重視，提高專業素質。

2? ARJ21飛機空調系統基本介紹

2.1 空調系統的重要性

ARJ21新支線飛機的設計巡航高度為35，000ft（10，668 米），在此高度的空氣相當稀薄，壓力較低，大氣溫度也在-20℃以下。在這種環境下，人體會出現一系列不適應反應，如缺氧、高空減壓癥等，甚至危及到生命安全。一個良好的座艙環境不僅關系到機上人員的工作條件和生命安全，舒適的座艙環境還可以提高飛機的客座率。

2.2 空調系統的工作原理

2.2.1 空調系統的主要功能

空調系統（ATA21-700 飛機）主要功能有：

a） 在冷、熱狀態下控制客艙、駕駛艙的溫度在適宜的范圍內，同時為駕駛艙、客艙乘員提供充足新鮮空氣量，保證所有乘員的正常需要;

b） 在APU 引氣狀態下，保證飛機的快速制冷、加熱能力;

c） 為駕駛艙、客艙、駕駛艙綜合顯示器、航空電子設備艙、廚房、盥洗室提供通風;

d） 為飛行機組人員提供明顯的告警顯示或故障信息，保證飛機的應急和檢修;

e） 為中央維護計算機提供足夠的維護信息;

f） 當座艙煙霧出現時，有足夠的排煙能力;

g） 當制冷組件失效時，有用沖壓空氣為飛機提供應急通風的能力;

h） 在整個增壓飛行過程中通過排氣活門自動控制座艙壓力和座艙壓力[2]變化速率;

i） 滿足飛機12000 米升限的使用要求;

j） 為乘客及飛行員提供一個穩定的、舒適的乘坐環境;

k） 在地面狀態時消除座艙內外壓差;

l） 艙門未關閉并鎖上時座艙不增壓;

m） 限制座艙內外正負壓差保證飛機結構的安全;

n） 在任何系統故障情況下保證座艙高度不會超過4500 米;

o） 安全高度下，不增壓飛行;

p） 除霧和水上迫降功能。

2.2.2 空調系統在飛機上的安裝

空調系統在飛機上的安裝從駕駛艙貫穿至后附件艙，分為氣源系統、溫控系統、流量控制系統和空氣分配系統四部分。

2.2.3 空調系統各系統的工作原理

（1）氣源系統

ARJ21氣源系統，氣源系統空氣的主要來源是發動機引氣，它是飛機正常飛行時的主要氣源;在地面和空中一定條件下可使用輔助動力裝置引氣;在地面還可以使用地面氣源。發動機引氣由壓力調節和關斷活門（簡稱“PRSOV”）控制。當人工控制引氣電門向引氣調節器發出控制信號時，PRSOV 活門打開，低壓級引氣經單向活門流向PRSOV，經下游的風扇遇冷器初步冷切，然后供向下游用氣系統。當低壓級引氣壓力不足時，高壓級引氣活門自動打開，從高壓級引氣。

（2）溫度控制系統

座艙溫度控制就是使座艙內的空氣溫度保持在要求的預定溫度范圍內。座艙溫度控制系統采用微型計算機控制（IASC），為機上人員在各種飛行條件下提供適宜的座艙環境溫度。從流量控制活門出來的一定流量的空氣，通過溫度控制活門分成兩路：一路到制冷系統使其降溫，稱為“冷路”，另一路稱為“熱路”。在進入氣密座艙前進行混合。溫度控制器接受預定的溫度和座艙反饋的實際溫度，進行比較后輸出與溫度偏差成正比的電流，控制溫度控制活門，調節冷熱路流量，從而進行溫度控制。

（3）流量控制系統

飛機座艙高度的變化直接影響乘坐飛機的舒適度，座艙高度通過駕駛艙控制板控制，座艙高度的變化通過空氣流量控制，所有控制流量的傳感器通過429 數據總線和相應的空調控制器（IASC）相連接，每個傳感器的輸出信號都被分為兩個，分別進入空調控制器（IASC）的兩個通道，作為系統設計冗余，提高系統設計的安全性。

流量控制活門的關閉由空調控制器（IASC）根據系統故障判斷自動實現，也可以通過空調操作面板上的按鈕手動關閉。空調操作面板對流量控制活門的控制是獨立的，不受空調控制器（IASC）的影響。

（4）空氣分配系統

ARJ21飛機的空氣分配系統工作原理是：通過管路將來自制冷組件的冷空氣、配平系統的熱空氣、再循環系統的客艙循環空氣在混合腔內混合，然后經過客艙、駕駛艙分配管路將混合后的空氣輸送到客艙、駕駛艙的每個部位，實現座艙溫度、壓力的調節。后貨艙從再循環系統的管路引氣，由再循環風扇和貨艙產生的壓差實現后貨艙的通風，如果再循環系統失效關閉，貨艙通風將直接采用來自混合腔的混合空氣。前、后貨艙通過軟管直接連接，前、后貨艙通風通過貨艙關斷活門實現對系統的控制。

3 ARJ21飛機空調系統常見故障

3.1? ARJ21飛機空調系統的常見故障及排故手段

飛機空調系統故障具有多發性、重復性以及復雜性等特點，并且涉及的部件較多，因此該系統的排故工作比較復雜。但是熟練掌握空調系統及相關系統的原理，根據故障具體現象，結合排故經驗，能較好的排除故障。ARJ2飛機空調系統常見的故障有“假”故障信息、流量控制活門故障、PACK故障、預冷器故障、傳感器、繼電器故障等。

3.1.1 “假”故障信息

在MFD上顯示很多“ 假”故障信息。此類故障信息可能會自動消失，也可通過拔相應的跳開關或斷電進行抹除。

3.1.2 流量控制活門故障

（1）流量控制活門非正常關閉或打不開

流量控制活門由電控起動，活門上裝有一個馬達和一個關斷電磁閥。流量活門關閉的原因分別有電控關閉和氣動關閉。

導致電控關閉的原因有：活門按鈕電門置OFF位、發動機防火按鈕釋放、發動機開車等。

氣動關閉的原因有：氣源不足。

首先可拔出組件流量控制及指示的跳開關，以使電磁線圈斷電，此時只要有氣壓，流量活門將肯定打開。否則，就是由氣動原因引起的。

如是電控原因引起則首先檢查線路是否正常，如線路正常則是電動馬達失效引起，此時應更換更換流量控制活門。

如是氣動原因引起則應在后附件艙檢查流量控制活門是否漏氣，如漏氣則需重新安裝流量控制活門。

（2）流量控制活門的開度不夠

此類故障比較容易判斷。較簡單的方法是：接通APU引氣，然后接通所需要測試的空調組件，待組件工作穩定后，如果FCV（風扇控制活門）殼體上的位置指示器是在全開位，說明活門的工作是正常的。另外，當空調組件工作穩定而且駕駛艙以及客艙的溫度都穩定后，接通熱空氣電門，然后再將三個區域溫度控制開關扳到全熱位，組件流量也相應增大，如果增加量為0.2-0.3kg/s，則說明流量控制活門的開度基本正常。此外，對連接在FCV 作動腔上的壓縮機出口過熱溫度傳感器檢查，如果傳感器或軟管出現漏氣，也會使FCV開度過小。此時可斷開活門一端的軟管，并用堵蓋堵住接頭，這樣便可以進行故障確認。

3.1.3 PACK故障

空調組件故障通常發生在管路和熱交換器、ACM（空氣循環機）、冷凝器以及再加熱器等部件相連接的接頭封嚴處。通常初級和主熱交換器、再加熱器和冷凝器等容易產生堵塞現象。此類故障出現時應檢查PACK的電信號和IASC是否正常，如線路和IASC均正常則只能更換PACK組件。

3.1.4 預冷器故障

“引氣過熱”故障信息出現有兩種原因，一種是引氣超溫，另一種是溫度傳感器失效，此時因檢查引氣溫度傳感器，更換傳感器確認故障。如是傳感器失效則更換傳感器，如是預冷器故障則因制定相應排故措施。在ARJ21飛機試飛過程中，出現了因預冷器出口開度不夠導致引氣過熱現象。

3.1.5 傳感器、繼電器故障

（1）在空調系統的整個控制過程中，控制器通過接受各個溫度傳感器傳來的信號，進行處理，發出控制信號。一旦傳感器故障，控制組件接受到的將是假信息，輸出的也是錯誤信號，必然會影響整個系統的正常工作。對這類故障現象應仔細分析，以偏離值最大的參數為重點，按故障可能性大小對部件逐個排查。

（2）繼電器故障主要包括左、右發啟動繼電器和沖壓空氣關閉控制繼電器故障。左、右發啟動繼電器是在發動機啟動時用來關閉空調組件的。當發動機啟動好后才打開空調組件，以防止在發動機啟動過程中空調組件打開而造成啟動引氣壓力不足。當繼電器故障時，有可能一直處于發動機啟動狀態模式，從而使流量控制活門一直處于關閉。

參考文獻

[1]陸晶文.淺析飛機空調系統 [期刊論文].-中國科技信息2010.

[2]邱民.客艙壓力滲漏測試[期刊論文]-航空維修與工程2005（1）

作者簡介：

侯嘉偉，男，1992年7月6日出生。本人畢業于中國民用航空飛行學院電氣工程自動化專業，于2015年8月進入試飛中心、2019年1月進入上海飛機制造有限公司。目前職稱是助理工程師。工作中經常遇到ARJ21空調系統故障，對此十分感興趣，便寫了本篇論文。