浅探飞机空调系统常见故障分析与处理

浅探飞机空调系统常见故障分析与处理

作者：倪超峰

来源：《中国科技博览》2017年第02期

[摘要]本文简述飞机空调系统的工作原理，并根据原理分析几个常见故障产生的原因，以及如何检测故障和排除故障。

[关键词]系统原理；飞机空调故障；

中图分类号：V267 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）02-0185-01

飞机目前已成为中国旅客的重要出行交通工具，承担着中国大部分的交通压力。随着飞机部件设计和制造工艺的日益成熟，飞机系统因部件故障而造成的系统故障已日益减少，但因系统性能衰减而造成的故障比例却因飞机使用频率的增多而逐年增大。由于飞机客运独特的操作空间，一般出现系统故障的的机型中空调系统故障率比较高，尤其是每到炎热的夏季，故障接二连三地出现，给航线维护工作带来了很大的困难，本文就几个常见的故障：空调超温、空调温度控制失效、空调超压进行分析.

1 空调超温故障

当驾驶舱内EICAS上的“L（R）PACK HI TEMP”显示黄色，同时控制面板上显示“FAULT”字样时，说明空调系统中的空气循环机的压气机超温电门或管道超温电门探测到气流的温度超过其阈值，也就是说空调出现超温故障。

1.1 空调系统超温故障的原因分析

1.1.1 冲压空气入口或管路堵塞

当飞机在高空飞行时发生高空结冰，或者遭遇鸟类袭击等撞击时，极有可能造成冲压空气入口或管道堵塞，堵塞后的冲压冷空气气流无法顺畅流通，不能与热交换器完成冷热交换，从而导致进入压气机的热引气温度过高，继而超温。

1.1.2 风扇旁通单向活门弹簧失效

当飞机处于地面时，外界冷空气进入热交换器进行冷却是通过ACM风扇的抽吸方式完成的，一旦风扇单向活门弹簧失效，则不能在地面关闭，风扇抽吸的冷却气流在进入热交换器之前，一大部分气流会通过打开的风扇旁通单向活门反向流回冲压空气前端管道内，即进入热交换器中的冷却气流严重流失，最终导致热引气因无法有效冷却触发超温。

1.1.3 热交换器过脏

当飞机飞行时环境空气质量差，并且热交换器长期没有清洗时，会有很多微粒通过热交换器，并大量附着于散热片上，导致热交换器的散热片转动困难，所以散热性能大幅下降，造成空调热引气无法进行有效冷却，导致超温。

1.2 空调系统超温故障的排除

如上所述，由于空调超温的原因较多，在判断故障时可根据经验，采用由简到繁的原则，用排除法确定故障原因。首先，检查冲压入口及管路是否堵塞，待管道温度降至82℃以下后，再次接通组件，观察ESC概要页面上组件温度变化情况。如果页面上显示温度急剧上升并且再次自动断开，则可初步断定为ACM本体故障，为进一步证实故障出在哪里，可用手触摸后设备舱ACM的涡轮排气管路，如果烫手，则说明ACM已损坏。如果不烫手，则说明需要更换管道超温电门或压气机超温电门。如果排除了ACM及超温电门故障，则可根据机组空调超温是发生在地面还是空中来判断，如果发生在地面，则冲压管路内的风扇旁通单向活门故障的可能性就很大。因为超温发生于地面，而之前已确认ACM工作正常，那么可以判断为因风扇旁通活门弹簧失效，造成冲压空气回流，使热交换器不能及时有效冷却，从而引发组件超温。这种情况可更换风扇旁通活门来排除故障。

2 空调温度控制失效故障

常见故障中空调温度控制失效也是一个。一般飞机的温度控制方式分为自动方式和人工方式两种类型。自动方式是指由温度控制器进行自动控制，温度控制器的控制信号基础为空调供气管上的温度传感器测量的温度值与飞机驾驶（客）舱的实际温度比较产生的偏差，当温度控制面板的自动控制旋钮输入温控信号后与前面的偏差信号进行比较，通过这样的方式来控制双旁通活门，实现自动式温度控制。

人工方式则是直接通过相应的热冷继电器控制双旁通活门实现温度控制。当接通空调控制面板上的人工控制电门时，继电器通电，若将温度控制器对双旁通活门的控制断开，再通过控制面板上的冷热选择电门分别人工控制冷热继电器，即可达到直接人工控制双旁通活门动作。

2.1 空调温度控制失效故障的原因

2.1.1 造成自动方式失效的原因有：管道温度传感器失效；温度控制器失效；驾驶舱或客舱温度传感器失效；双旁通活门卡阻；温度控制面板失效；线路故障

2.1.2 造成人工方式失效的原因有：人工选择继电器失效；温度控制面板失效；冷热继电器失效；线路故障

2.2 空调温度控制失效故障的排除

自动方式故障的判断比人工方式复杂，因其受传感器及温度控制器的影响。首先，人工调节温度并观察双旁通活门，以此确定故障是否由双旁通活门引起。若双旁通活门正常，可将管道温度传感器RT4HB（RT1HB）与管道温度指示传感器RT3HB（RT2HB）对调，再观察ECS页面温度是否可调，以此确定是否为管道温度传感器的故障。若以上两种方法仍然无法确定故障源，就必须按照故障隔离手册逐步地对驾驶舱或客舱温度控制器、温度传感器、控制面板、线路等进行详细检查。人工方式失效的判断相对来说简单一些，可检查双旁通活门，也可通过检测线路来判断冷热继电器和人工选择继电器。在一些特殊情况下，ACM故障也会造成温度控制失效的假象。

3 空调超压故障

3.1 空调超压故障原因分析

在空调系统故障中空调超压故障的发生率还是相对较低的，这主要是因为安装于空调组件之前的调压关断活门及管道压力电门对空调组件压力的调节起到了关键的保护作用。但根据气源系统的工作特性：APU最大引气压力达30.5MPa，发动机引气最大达103.7MPa，而这两种气源都在直流向空调组件的调压关断活门前没有进行过压力调节，这就导致引气转换的过程中产生较大的气流波动，这会严重影响调压关断活门的正常工作，而且如果再次遇到调压关断活门或管道压力电门性能衰减或失效，那将极易引起空调系统超压关断。

3.2 空调超压故障的排除

排除空调超压故障，首先要确定发生超压时的引气源出自哪里，是APU引气还是发动机引气，如果是前者，则压力电门性能下降的可能性较大，排除故障措施可采用将相应的压力电门更换后再接通组件观察，若再次出现超压现象，则只能按线路手册测量线路以查找故障源；如果是后者，则PRSOV故障的可能性较大。

4 结语

由于空调系统部件多，空调系统产生故障的原因也很多，因此对故障的准确判断至关重要。维修人员要能准确判断故障产生原因，必须首先熟练掌握空调系统的工作原理，熟悉空调系统各部件的安装位置，然后依据手册知道，遵循由易到难的原则，用排除法对空调系统进行故障排除。并且要针对飞机空调系统的故障做好系统性的预防工作，如提前检查冲压空气口是否堵塞、热交换器是否被污物覆盖、空气循环机是否故障等，该离位清洁的就清洁，检测出性能下降的部件就提前做好更换。这样就能避免因飞机客舱故障引起旅客所处环境的不适而带来的旅客投诉和飞机延误，也可为航空公司的运营创造良好的环境和声誉。