飞机空调系统原理及故障探究

付妍

昆明长水国际机场有限责任公司

飞机空调系统原理及故障探究

付妍

昆明长水国际机场有限责任公司

空调系统可以满足机组乘客舒适性要求，为飞机提供一个可调节的内部环境，其包括制冷分配、加温温度控制以及设备冷却增压等多个子系统，各子系统之间协调作业，确保可以满足实际运行需求。为减少空调系统运行故障，需要就其运行进行分析，确定各常见故障发生原因，然后有针对性的采取措施进行优化，本文对此进行了简单分析。

飞机空调系统；运行原理；故障排除

空调系统作为飞机重要组成系统之一，可以满足飞机客舱以及驾驶舱在飞行和地面上对空气参数的要求。为提高飞机空调系统运行可靠性，需要基于其运行原理，对常见故障问题进行分析，确定原因后及时排除，保证其可以维持最佳运行状态，减少延误或停飞情况的发生。

一、飞机空调系统运行原理

1.流量控制与关断活门

由气源系统给出的引气通过流量控制与关断活门（FCSOV）进入到主交换器，且FCSOV可以对进入组件的引气流量进行调节和控制。其作为电控气动活门，一般被安装到空调舱内与龙骨梁和空气循环机接近的位置，并且设置有位置指示器，可以用于后期活门故障排查。

2.热交换器

主交换器通过FCSOV接收到引气，然后利用冲压空气对引气进行降温处理，最后冷却后的扛起进入到ACM压缩机部分。次热交换器则对来自ACM的压缩空气进行接收，高温压缩空气在次热交换器通过冲压空气再次降温后，将会变成冷却压缩空气，最后经过水分离器管道回到ACM[1]。对于主、次热交换器来讲，均设置有通风/扩散组件，能够促使空压空气通过相应热交换器，然后从机体内将冲压空气废气全部排出。一般将主次热交换器和相应通风/扩散组件安装到空调仓外后侧位置，并且要将主热交换器安装到次热交换器后面位置。

3.空气循环机

空气循环机可以通过涡轮内的膨胀做功，对空气温度进行降温处理，多被安装在空调舱内部。其在动作时需要高速旋转，且同根轴上共有涡轮、压气机、叶轮风扇三个部分，并由有箔托空气轴承进行支撑作用，空气轴承可以保证在空气循环机高速旋转作业时，维持最小摩擦力状态，降低对设备构件的磨损，延长服务寿命。如果运行中出现反向旋转动作，将会对空气轴承产生损坏，而影响空调系统的正常运行。

4.冲压空气系统

冲压空气系统可以对进入两级热交换器的外界空气量进行有效调节，主要包括冲压空气管、冲压空气进气门组件、冲压空气作动筒以及冲压空气温度传感器等几部分。其中，冲压空气管可经过进气门促使冲压空气流向热交换器，然后经过排气口排出，多安装在空调仓外侧位置；冲压空气折流门以及冲压空气调节板可以组成冲压空气进气门组件，主要对进入热交换器的冷却气流进行控制；通过冲压空气作动筒可以促使折流门与调节板进行移动动作，且作动筒为交流马达驱动的线性作动筒[2]。另外，冲压空气温度传感器向组件可以与ACM压缩机以及次热交换器进行连接，能够向组件/区域温度控制器提供温度数据，然后根据所提供的温度值，对冲压空气进气调节板位置进行调节控制。

二、飞机空调系统运行故障与排除措施

1.运行故障确认

如果飞机空调系统出现运行故障后，需要及时判断确认该信息是否准确可靠，然后再采取相应措施及时处理，在控制故障影响范围的同时，避免信息错误造成资源浪费。通过复位相关跳开关、断电、通过中央故障显示系统等来进行温控测试便可确定故障信息真伪，及时排除假故障。对于确认的故障信息，需要确定故障发生部位，并根据故障表现形式，参考排故手册进行故障排除。其中，飞机综合数据系统的ALPHACALL UP功能可以对空调系统各项关键参数进行有效调取，可便于故障的有效隔离。例如压气机出口温度、组件出口温度、旁通阀开度、组件流量以及冲压空气进气门开度等参数，可以通过参数来实现对空调系统运行状态的全程监控，便于及时发现并处理运行故障。

2.FCV故障

FCV为电控气动活门，其主体为一个文氏管，利用压差传感器和压力传感器对文氏管喉部压差以及入口处压力进行测量，然后计算空气流量，并利用ACSC通过力矩马达操纵FAC主控制腔放气，对空气流量进行控制。在这过程中，如果FAC压差与压力传感器出现故障，将会直接造成所测量空气流量出现错误，导致系统无法有效控制流量，影响空调系统运行效果。其中，电控与气控均可造成FAC关闭：第一电控关闭[3]。压气机出口温度过高、发动机火警电门按出、发动机启动以及水上迫降电门在ON位等，通过发动机接口组件可以将发动机启动电门信号传输给ACSC，用于电门启动，如果存在故障将会造成FCV无法开启，而造成系统故障。第二，气控关闭。主要是因为引气压力过低，或者部分飞机装有压气机启动过热传感器，压气机运行温度达到230℃后，过热传感器与FCV之间气路可利用金属之间缝隙给FCV控制腔放气，如果气路漏气则会造成FCV无法启动。排故时需要将FCV相关CB拔出，确定气控部门是否正常，判断故障原因，然后采取对应措施处理。

3.压气机故障

主要为压气机出口温度过高，一般在达到215～260℃时，ACSC便会通过控制FCV开度来减少PACK流量。当COT温度超过260℃后，便会发出超温警告，ACSC直接控制FAC关闭。另外，如果COT温度过高，还会造成FAC故障全开位。故障原因是冲压空气进去们关闭会造成冲压空气不足，热引气无法有效降温，因而COT温度过高。排故时需要确定冲压空气进气门是否为开启状态，且此部分常见故障为进气门作动筒故障以及卡阻而导致打开失败，因此需要及时检查并确认，争取及时发现并处理问题，恢复冲压空去进气门正常运行。

结束语

飞机空调系统组成部分较多，并且各子系统之间联系密切，任何一个环节出现问题均会影响整个系统的运行状态。因此在对其运行故障进行分析时，需要基于各子系统运行原理，分析不同故障发生原因，然后有针对性的采取措施进行优化处理，确保整个系统维持在最佳运行状态。

[1]陈成.飞机空调系统原理及故障分析[J].科技创新导报,2016, (15)：9-11+13.

[2]王真寅.波音737飞机空调系统与故障排除方法研究[D].郑州大学,2015.

[3]崔传捷.SR20飞机座舱空调系统原理及故障简析[J].科技创新与应用,2015,(06)：45.

付妍（1984-），女，云南昆明人，学历：大学本科，研究方向：电气工程、设备维修与管理。