B737NG組件故障簡(jiǎn)介
“單個(gè)組件在高流量能夠在飛機(jī)最大認(rèn)證升限以內(nèi)保持增壓和可接受的溫度。”——《B737飛行機(jī)組操作手冊(cè)》 （一）新老空調(diào)組件 B737NG裝有兩款不同的空調(diào)組件： 737-700安裝的是老式空調(diào)系統(tǒng)，組件調(diào)制好空氣直接供向混合總管。老式空調(diào)系統(tǒng)的溫度選擇器直接控制空調(diào)組件的出口溫度。
737-800/900安裝有新式空調(diào)系統(tǒng)。新式空調(diào)系統(tǒng)增加了電子控制器和區(qū)域溫度控制系統(tǒng)，供氣量更大，而且能夠?yàn)锽737-800/900提供分區(qū)控溫。三個(gè)溫度選擇器中最低的溫度決定了空調(diào)組件的出口溫度。
老式空調(diào)系統(tǒng)的組件故障警告燈為“PACK TRIP OFF”（組件跳開(kāi)），其對(duì)應(yīng)的《組件跳開(kāi)檢查單》僅針對(duì)組件過(guò)熱跳開(kāi)故障進(jìn)行處置。
新式空調(diào)系統(tǒng)的組件故障警告燈為“PACK”（組件），其對(duì)應(yīng)的《組件檢查單》涵蓋了兩個(gè)可能的故障點(diǎn)：組件過(guò)熱跳開(kāi)和電子控制器失效。 （二）組件跳開(kāi) B737NG的引氣溫度約為200攝氏度，空調(diào)組件能將其快速制冷為最低1.7攝氏度（35華氏度）的冷氣，并且維持充沛的冷氣流量。 如此高的制冷效率單純靠散熱是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。而且我們外部檢查時(shí)都知道，空調(diào)艙排出的沖壓空氣溫度并不算高，那么高溫引氣中所含的能量到哪里去了呢？ B737NG空調(diào)組件的核心是一部渦輪式空氣循環(huán)機(jī)（ACM）。空氣循環(huán)機(jī)由壓氣機(jī)、渦輪和沖壓風(fēng)扇組成，三者由一根傳動(dòng)軸連接在一起。 （1）壓氣機(jī)對(duì)經(jīng)過(guò)一次散熱的引氣進(jìn)行壓縮，利用“氣體被壓縮后溫度升高”的物理特性提高組件的熱交換效率。 （2）沖壓風(fēng)扇將外界空氣引入沖壓空氣管道，為管道內(nèi)的兩組散熱器降溫。 （3）經(jīng)過(guò)“主熱交換器”、“次熱交換器”、“再加熱器（高溫端）”和“冷凝器（高溫端）”四級(jí)散熱后，引氣溫度有了已經(jīng)明顯的降低，我們姑且稱(chēng)之為“低溫引氣”。 （4）“低溫引氣”經(jīng)過(guò)水分離后進(jìn)入“再加熱器（低溫端）”，與壓氣機(jī)輸出的“高溫引氣”進(jìn)行熱交換。 （5）熱交換后的“低溫引氣”受熱膨脹，推動(dòng)渦輪做功。渦輪通過(guò)傳動(dòng)軸帶動(dòng)壓氣機(jī)和沖壓風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)。 （6）推動(dòng)渦輪做功的過(guò)程中，引氣的大部分內(nèi)能被轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。渦輪出口的引氣溫度進(jìn)一步降低。再經(jīng)過(guò)“冷凝器（低溫端）”加溫后，就可以進(jìn)入空調(diào)組件的分配系統(tǒng)了。 由上文可見(jiàn)，對(duì)于空氣循環(huán)機(jī)來(lái)講，引氣即是待加工的“原料”，又是運(yùn)轉(zhuǎn)所需的“能源”。高溫引氣所包含的內(nèi)能，一部分通過(guò)“壓縮-膨脹”循環(huán)被轉(zhuǎn)化為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)空氣循環(huán)機(jī)，另一部分通過(guò)沖壓空氣系統(tǒng)擴(kuò)散至外界大氣。 無(wú)需外接動(dòng)力，意味著更輕的重量、更少的部件、更高的可靠性，更低的失效概率和更簡(jiǎn)單的控制。利用引氣內(nèi)能驅(qū)動(dòng)，不僅能夠提高制冷效率，還降低了飛機(jī)的燃油消耗。即使是制冷過(guò)程中分離出的冷凝水，都沒(méi)有浪費(fèi)，被噴入沖壓空氣管道內(nèi)，用于輔助風(fēng)冷降溫。 系統(tǒng)的最優(yōu)并不等同于簡(jiǎn)單的高科技堆砌。B737NG的空調(diào)組件用最簡(jiǎn)單的部件，達(dá)成了最高的效率和可靠性。 優(yōu)秀的飛機(jī)設(shè)計(jì)能夠帶給人邏輯上的美感。 空調(diào)組件有三個(gè)過(guò)熱電門(mén)，分別監(jiān)控壓氣機(jī)出口溫度、渦輪進(jìn)口溫度和組件管道溫度。如果空氣循環(huán)機(jī)因工作負(fù)荷過(guò)大而出現(xiàn)過(guò)熱，過(guò)熱繼電器就會(huì)關(guān)閉“組件流量控制和關(guān)斷活門(mén)”，從源頭上掐斷組件的引氣供應(yīng)。 前文提到，引氣對(duì)于空調(diào)組件，即是“原材料”又是“能源”。掐斷引氣供應(yīng)后，整個(gè)組件就會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。這就是我們所說(shuō)的“組件跳開(kāi)”故障了。 過(guò)熱繼電器一旦動(dòng)作，將會(huì)保持在過(guò)熱位置，組件活門(mén)保持關(guān)閉狀態(tài)。兩個(gè)組件電門(mén)均位于AUTO位時(shí)，其中一個(gè)組件關(guān)閉，另一組件會(huì)自動(dòng)切換至“高流量”方式以增加機(jī)艙的供氣量。 組件跳開(kāi)后，機(jī)組應(yīng)當(dāng)先將溫度選擇器調(diào)定至較暖溫度，避免組件重啟后由于制冷負(fù)荷過(guò)高再次過(guò)熱。待組件溫度冷卻至極限值以下后，機(jī)組按壓“跳開(kāi)復(fù)位電門(mén)”即可重啟組件。重啟過(guò)熱組件需要注意三點(diǎn)： 第一、老式空調(diào)系統(tǒng)的溫度選擇器直接控制相應(yīng)的組件溫度。機(jī)組只需要將跳開(kāi)一側(cè)的溫度選擇至較暖溫度即可。 第二、新式空調(diào)系統(tǒng)按照三個(gè)溫度選擇器的最低溫度決定組件制冷溫度。所以三個(gè)溫度選擇器都要選擇較暖溫度。 第三、空調(diào)組件冷卻需要一定的時(shí)間。如果一次復(fù)位不成功，后續(xù)飛行中機(jī)組可以多次嘗試復(fù)位。 在地面，單組件放行限制最大飛行高度25000英尺以下。機(jī)組應(yīng)當(dāng)重新評(píng)估航線耗油、天氣、越障和航路限制等因素重新制定飛行計(jì)劃和放行油量。 在空中遇到單組件情況，手冊(cè)對(duì)飛機(jī)的巡航高度沒(méi)有硬性限制。但是低高度巡航時(shí)機(jī)艙壓差更小，更有利于增壓的控制。機(jī)組可以綜合評(píng)估各種因素選擇最有利的高度。 注意：?jiǎn)谓M件飛行時(shí)，機(jī)組應(yīng)當(dāng)確保飛機(jī)隨時(shí)具備執(zhí)行緊急下降的條件，避免飛越雷雨。 （三）主用和備用電子控制均失效 B737NG的新式空調(diào)系統(tǒng)有兩個(gè)“組件/區(qū)域溫度控制器”，用于控制組件和區(qū)域溫度。
組件主用溫度控制和備用溫度控制都有各自的活門(mén)，通過(guò)向制冷后的空氣摻混一定量的熱引氣來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)組件溫度的目的。主用溫度控制失效后，備用控制自動(dòng)接手。此外如果探測(cè)到水冷凝器結(jié)冰，備用控制活門(mén)也會(huì)自動(dòng)打開(kāi)用于加溫。
如果其中一部電子控制失效，主警戒再現(xiàn)時(shí)會(huì)觸發(fā)“PACK”燈亮。主警戒復(fù)位后“PACK”燈熄滅。另一部“電子控制器”可以完成對(duì)組件的正常控制。就整個(gè)系統(tǒng)而言工作是正常的，所以不需要執(zhí)行檢查單。如果在地面，機(jī)組需要通知機(jī)務(wù)，按MEL和DDG掌握放行標(biāo)準(zhǔn)。 如果兩部電子控制均失效，會(huì)直接觸發(fā)PACK燈和主警戒燈亮。除非發(fā)生組件過(guò)熱，否則組件還將繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)機(jī)組需要完成《PACK檢查單》。 （四）如何區(qū)分組件跳開(kāi)和控制器失效 由于B737NG新式空調(diào)系統(tǒng)的《PACK檢查單》涵蓋了兩種可能的故障，確定故障的空調(diào)組件能否向機(jī)艙供氣，對(duì)于機(jī)組的后續(xù)決策和處置是十分重要的。 （１）座艙升降率出現(xiàn)短時(shí)的波動(dòng)。 當(dāng)一個(gè)個(gè)組件跳開(kāi)后，雖然另一個(gè)組件會(huì)自動(dòng)切換至“高流量”，但畢竟通風(fēng)量不如雙組件工作。座艙升降率會(huì)短時(shí)上升，隨后增壓系統(tǒng)調(diào)整主排氣活門(mén)開(kāi)度，以恢復(fù)原座艙高度。座艙升降率會(huì)出現(xiàn)一個(gè)明顯的波動(dòng)過(guò)程。此外空調(diào)通風(fēng)口的出風(fēng)量也會(huì)有明顯變化。 （2）通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)N1 極限驗(yàn)證組件是否跳開(kāi)。 組件跳開(kāi)會(huì)導(dǎo)致“組件流量控制和關(guān)斷活門(mén)”關(guān)閉。此時(shí)檢查CDU的N1 LIMIT頁(yè)面，你會(huì)發(fā)現(xiàn)組件跳開(kāi)一側(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)N1 極限高于另一側(cè)。卸去空調(diào)負(fù)載一側(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)推力更大，這里借用了“無(wú)發(fā)動(dòng)機(jī)引氣起飛”的思路。 如果機(jī)組仍不確定組價(jià)是否跳開(kāi)，還可以將故障一側(cè)的組件電門(mén)關(guān)閉，觀察相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)N1 極限會(huì)否增加。 發(fā)動(dòng)機(jī)N1 極限不變，則說(shuō)明不論電門(mén)位置如何，組件始終處于跳開(kāi)狀態(tài)。 發(fā)動(dòng)機(jī)N1 極限能夠發(fā)生變化，則說(shuō)明是組件控制器故障，組件仍能向機(jī)艙供氣。
下面我們進(jìn)行測(cè)試，關(guān)閉右發(fā)動(dòng)機(jī)引氣電門(mén)和隔離活門(mén)電門(mén)。
需要注意一點(diǎn)，不論上述驗(yàn)證結(jié)果如何，只要兩個(gè)PACK燈同時(shí)亮，機(jī)組都應(yīng)按照檢查單要求下降至最低安全高度或10000英尺。座艙僅有的兩套供氣設(shè)備都出現(xiàn)故障，即使是控制器故障，繼續(xù)在高空飛行也是不安全的。我們不能將安全寄托在不可靠的設(shè)備上面。
編者注： 迄今為止，筆者尚未在模擬機(jī)中見(jiàn)到過(guò)“空調(diào)組件控制器故障”選項(xiàng)。 （五）事實(shí)的雙組件失效 除了組件本身的故障外，下列故障也會(huì)導(dǎo)致組件因喪失引氣而失效。 （1）引氣跳開(kāi) （2）翼身過(guò)熱 （3）發(fā)動(dòng)機(jī)失效 （4）機(jī)翼防冰活門(mén)失效在開(kāi)位 （5）35000英尺以上使用機(jī)翼防冰 （6）煙霧、著火或異味 單一組件失效時(shí)，座艙通常都能夠維持正常的增壓。但是如果兩側(cè)的氣源／空調(diào)系統(tǒng)均出現(xiàn)故障，則會(huì)導(dǎo)致座艙喪失全部供氣。 雙組件失效后，自動(dòng)增壓方式為了維持座艙高度會(huì)逐漸驅(qū)動(dòng)外流活門(mén)至全關(guān)位，但是速率較慢。如果機(jī)組有精力的話，可以考慮人工關(guān)閉外流活門(mén)，有助于減少座艙高度的損失。 由于座艙高度無(wú)法控制，機(jī)組應(yīng)當(dāng)綜合評(píng)估當(dāng)前高度、越障、天氣和航路限制等因素。APU供氣、串氣、下降或“緊急下降”都是可能的選項(xiàng)。總而言之，我們的目的是為了維持座艙高度始終低于10000英尺。 首先，機(jī)組應(yīng)當(dāng)人工關(guān)閉外流活門(mén)，盡可能的延緩座艙釋壓速度。 其次，機(jī)組應(yīng)當(dāng)申請(qǐng)下降高度到10000英尺以下或最低安全高度。必要時(shí)可以宣布“緊急下降”。 最后，當(dāng)飛機(jī)在安全高度改平后，機(jī)艙溫度會(huì)由于缺少通風(fēng)而快速上升。不論飛機(jī)是由何種故障導(dǎo)致的“雙組件不工作”，機(jī)組都應(yīng)當(dāng)參考《組件檢查單》中的雙組件不工作項(xiàng)目處理：
（六）串氣 如果一側(cè)的氣源失效，而另一側(cè)的組件失效的話，機(jī)組可以考慮通過(guò)“串氣”的方式，打開(kāi)隔離活門(mén)將可用的引氣和空調(diào)組件連通，恢復(fù)座艙的增壓（高空）和通風(fēng)（低空）。 例：左組件跳開(kāi) 右引氣跳開(kāi)，打開(kāi)隔離活門(mén)，利用左引氣為右組件供氣。 在評(píng)估“串氣”與否時(shí)，機(jī)組應(yīng)當(dāng)考慮下列幾項(xiàng)因素： （1）“串氣”前應(yīng)當(dāng)將失效的引氣和組件關(guān)閉，避免出現(xiàn)一個(gè)引氣向兩個(gè)組件供氣的情況。 （2）“串氣”應(yīng)當(dāng)避免觸發(fā)或二次觸發(fā)現(xiàn)某些故障。例如“翼身過(guò)熱”故障，除非特別緊急的情況，否則不推薦重新觸發(fā)警告。 （3）“串氣”應(yīng)當(dāng)考慮引氣和組件管道中殘存煙霧的可能，例如如“發(fā)動(dòng)機(jī)火警”和“煙霧著火和異味”。 （4）“串氣”并非強(qiáng)制要求，如果機(jī)組對(duì)“串氣”的效果和風(fēng)險(xiǎn)存在疑慮，下降至安全的高度會(huì)是一個(gè)更加穩(wěn)妥的選擇。 （5）飛行高度17000英尺以下，可以使用APU 向空調(diào)組件供氣，但應(yīng)注意避免雙引氣現(xiàn)象損壞APU。 未完待續(xù)．．． 轉(zhuǎn)自藝不壓身航佳技術(shù) 航佳技術(shù)（AERO-EXPERT）,您身邊的飛機(jī)維修交流平臺(tái)，最專(zhuān)業(yè)的航空技術(shù)平臺(tái)，無(wú)數(shù)精彩原創(chuàng)的平臺(tái)，眾多專(zhuān)家參與的平臺(tái)！ 您的關(guān)注會(huì)鼓勵(lì)我們繼續(xù)前行，您的參與會(huì)令我們更加專(zhuān)業(yè)，謝謝閱讀到這里。 我們的公眾號(hào)：AERO-EXPERT |
