波音737NG飞机空调系统健康检查及故障预测方法.pdf

90 航空维修与工程 AVIATION MAINTENANCE air conditioning fault; performance monitoring Methods of Performance Monitoring on B737NG Air Conditioning System 空调系统健康状态监控方案。 1 空调系统的工作原理 波音 737NG飞机的空调共有两套 相同的制冷系统，也称双组件。正常工 作时左组件空调空气供给驾驶舱，右组 件空调空气供给客舱，当其中一个组件 发生故障时，工作正常的组件可以向驾 李立群1 吴颖建2/1中国民用航空飞行学院 2南方航空公司 项目（6、7或9类）所对应的GVI任务； 2）预期功能退化结合L/HIRF事件 不会妨碍飞机持续安全飞行或着陆的L/ HIRF项目的GVI任务； 3）结构检查中，没有适航性限制 或者对疲劳损伤或环境损伤影响不大的 GVI任务。 区域试飞维修大纲接收并合并候选 转移任务的条件是： 1）候选转移任务与对应的区域目 标任务的接近方式完全相同； 2）候选转移任务的检查间隔不小 于对应区域目标任务的检查间隔。但需 特别说明的是，间隔单位不一致的不能 合并，如间隔为FC的任务不能与间隔为 FH的任务合并。 此外，任务的转移合并工作只能在 所有试飞维修检查任务都已经确定完毕后 再进行。交付运营飞机的任务转移合并情 况不能作为试飞维修检查任务转移合并的 参考依据，更不可直接照搬引用。 5 结论 在型号取证交付的MSG-3分析和 MRBR的基础上制定试飞用维修检查方 案是国际上主流民机制造商通行的做 法。在具体实施过程中充分考虑试飞维 修方案的特殊性，有针对性地进行试飞 维修方案的优化，可以最大限度地保证 试飞飞机的安全性，同时提高试飞维修 保障工作的效率。本文所述的思路和方 法经过某型号飞机试飞维修工作的充分 实践验证和完善，得到了适航当局的充 分认可，对后续国产民机的型号试飞保 障工作具有借鉴意义。 参考文献 1 中国民航局. CCAR-21-R3: 民用 航空产品和零部件合格审定规定Z. 2中国民航局.AC-21-AA-2008-213: 研发试飞和验证试飞特许飞行证颁发程 序Z. 3 ATA MSG-3(Revision 2007.1): Operator/Manufacturer Scheduled Maintenance DevelopmentS. Air Transport Association of America, USA. 4 李国恩, 徐秉君. 航空发达国家 试飞经验给我们的启示J. 国际航空, 2010(09). 作者简介 马麟龙，工程师，主要从事民用飞 机维修性、测试性设计，以及飞机试飞 维修保障工程工作。 吴昊，高级工程师，主要从事民用 飞机维修性、测试性设计，以及飞机产 品支援与维修保障工程工作。 工 程 ENGINEERING 91 AVIATION MAINTENANCE ENGINEERING 2015/7 航空维修与工程 驶舱和客舱同时提供必要的空调空气。 图 1 所示为波音 737NG 飞机空调系统 涉及的主要部件及相互联系。来自飞 机气源系统的空气经过流量控制活门 （FCSOV）后分为两路，一路通过混 合活门到混合总管处与空调冷气混合； 另一路依次通过主级热交换器、混合活 门、空气循环机(ACM) 中的压气机、次 级热交换器、ACM 中的涡轮、水分离 器后到混合总管处与空调热气混合；混 合活门控制供往座舱冷热空气的比例， 从而控制座舱温度；35F 控制活门控制 ACM涡轮出口的温度，防止涡轮出口 结冰；冲压空气控制系统通过冲压空气 门调节进入热交换器的外界环境的空气 量，用于冷却来自飞机气源系统的热空 气 。空调系统中各位置的温度传感器感 受相应位置处的温度，通过客舱温度控 制器(CTC) 和ARINC 600连接装配组件 (ACAU) 处理后用于座舱温度控制、温 度控制系统警告和温度指示。 2 主要部件功能 由飞机空调系统原理可知，空调系 统是通过引气的流量、温度与压力变化 控制飞机舱内环境温度，同时空调部件 进出口的温度变化反映了引气在该部件 处的引气流量、温度和压力变化 。 1） 温度控制活门（TCV）或者空 气配平活门（TMV）两端的温度变化反 映了引气通过该部件的流量变化； 2） ACM的出口温度和管道温度反 映了引气在ACM处的温度与压力变化， 从而反映ACM的工作效率； 3） 散热器进口和出口的温度差值 反映了散热器的散热效率。 3 空调系统健康检查 波音737NG飞机空调系统健康检查 单是统计健康检查的重要工具，健康检 查单上记录的数据反映了空调系统的健 康状态。通过对飞机空调系统健康检查 单数据的分析进行空调系统健康监测， 同时也为故障判断提供数据支持。健康 检查单项目包括空调系统外观检查、空 调极限状态测试、空调正常工作状态测 试。 空调系统中故障较高的部件有 T C V 或 T M V 、 备 用 温 度 控 制 活 门 （STCV）、ACM、散热器，其他部件 故障率较低，因此对故障率较高的部件 要求测量部件进出口的温度值。 1） 空调外观检查及测前准备 测量前空调必须自然冷却1小时以 上。测量过程中，驾驶舱区域温度选择 开关全部设置在自动全冷位，完成表1 检查。 2）极限状态检查 空调在极限状态下工作时间不要超 过5分钟，否则ACM可能因结冰损坏。 空调极限状态检查需要检查14个位置。 由于篇幅限制，这里给出TMV、左空调 ACM、左空调主次级散热器4个位置的 极限检查描述，如表2所示。 其中A步骤为空调关断1小时时完 成的测量点温度值；D步骤为接通APU 引气，打开左、右空调，空调工作2分 钟后完成的测量；G步骤为设置TRIM AIR（空气调节）开关在ON位，空调工 作1分钟后完成的测量。完成测量后把 左右空调恢复到使用状态，在两个区域 温度控制器上进行自检，确保空调工作 正常。 3）正常状态检查 打开空调，待空调工作5分钟后用 驾驶舱的温度指示表记录下PACK（空 调组件）、管道温度、客舱温度。 检查内容状态 折流门是否收回否 集气管单向活门是否丢失否 备用TCV信号管是否破损否 左空调TCV活门的位置,是否工作关位，否 左空调备用TCV活门的位置,是否工作关位，否 驾驶舱TMV活门的位置,是否工作关位，否 右空调TCV活门的位置,是否工作关位，否 右空调备用TCV活门的位置,是否工作关位，否 前客舱TMV活门的位置,是否工作关位，否 后客舱TMV活门的位置,是否工作关位，否 表1 空调系统外观检查 图1 波音737NG飞机空调系统示意图 温度控制板（P5） 驾驶舱空气温度 空气温度 传感器 客舱 客舱温度探头 供气管道温度 客舱分配管道 组件出口过热电门 管道温 度预感 传感器 管道过热 CTC 自动 管道温 度限制 传感器 管道 温度 探头 管道 过热 电门 （190F） （REF） 人工 空调组件 混合活门 质量控制活门 混合活门位置 冷 冷 热 热 92 航空维修与工程 AVIATION MAINTENANCE ENGINEERING 2015/7 表2 极限状态检查 飞机号TAT环境温度工作者日期 A步骤测量结果D步骤测量结果 G步骤测量结果 B-* 驾驶舱配平空气活门TMV 入口管道温度()24.12628.9 出口管道温度()25.32627.8 左空调ACM涡轮出口温度()23.8-9.5-6.5 左空调次级散热器 入口管道温度()23.12728.2 出口管道温度()23.68282.6 左空调主级散热器 入口管道温度()22.43745 出口管道温度()22.87371.3 4 基于健康检查数据分析的空调 系统故障预测方法 每架飞机分别建立一套独立的空 调基础数据，可实现对该架飞机空调系 统的持续性监控，有效预防故障的发 生。通过空调系统健康检查单收集的数 据，依据一定的判断条件，判断故障率 较高部件的工作状态。 健康检查单中数据判断依据有5项。 1）对于左、右组件TCV：如果组 件工作(A步骤)前后测得的出口温度相 差大于15，且空调使用后(D步骤)测 得的入口出口温差不大于5则可判定 为漏气； 2）对于PRSOV(配平活门) ：在 TCV漏气的情况下会出现出口温度高于 入口温度的情况，此时如进出口温差 小，代表漏气；如果PRSOV关闭时，出 口温度明显高于初始测量值，则代表漏 气； 3）对于3个TMV：如果已经判定 PRSOV漏气，则入口温度与PRSOV出 飞机号TAT环境温度工作者日期 3.A步骤测量结果 3.D步骤测量结果 3.G步骤测量结果 B-* 左空调备用TCV 入口管道温度()1841 出口管道温度()17.531.5 右空调主用TCV 入口管道温度()2030 出口管道温度()1732 表3 某架波音737NG飞机在2012年11月14日测量的数据 表4 故障次数 自定义飞机编号 各年份机组报告的故障次数 2011年2012年2013年 B-00018112 B-000211127 B-0003094 B-00041981 B-0005565 共计434619 口温度相当，应比较其出入口之间的 温差，温差小于5则说明漏气；如果 PRSOV没漏气，则比较空调工作前后的 出口温度，差值大于10则漏气 ； 4）主级散热器的出口温度与次级 散热器的入口温度差值大小象征着ACM 压气机的效率高低。 5）ACM出口温度变化大小表明 ACM涡轮的效率。 5 故障预测案例分析 某架波音737NG飞机出厂日期是 2012年11月6日，在2012年11月14日测 量的数据如表3所示。依据健康检查单 中数据判断依据第1条可知，若D步骤 中测得的右空调主用TCV入出口温差不 大于5则为漏气，表3中右空调主用 TCV的D步骤测量温度差值为2，即不 大于5，显示右侧空调的TCV异常。 在2012年11月16日该部件表现出故障形 式。实例说明此空调健康检查是有效且 准确的。 6 总结 此空调系统健康检查方法于2013 年5月开始在南方航空公司内实行。为 了更具对比性，在机队中选择了机龄最 长的5架飞机，收集了这5架飞机在2011 年、2012年和2013年机组报告的故障数 据，见表4。由此可以看出，采用这种 检查方法后，空调故障次数明显下降， 有效地监控飞机空调系统状态，降低了 空调故障率，极大地节约了航材成本和 时间成本，保障航班的安全与正点，提 高了飞机的利用率。 参考文献 1李扬.波音737-700空调组件失效 排故分析J.航空维修与工程，2013 (3). 2 Boeing.D280A170 737NG系统 原理手册S. 19