B737-800型飞机空调系统故障特例及分析

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图1 空调制冷组件气动流程
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2、空调组件制冷及区域温度控制的基本原理： B737-800型飞机空调组件制冷及区域温度控制与B737300/500/700型飞机大不相同。B737-800型飞机采用两个 组件/区域温度控制器分别控制空调组件制冷和三个区域 温度控制，根据不同工作状态，采用三种模式来进行区 域温度控制。
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4、类似故障在组件/区域温度控制器上是没有任何故障显 示，FIM也会存在局限性，所以，对系统及原理的充分了 解是分析和解决问题的先决条件。
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2、由于在地面空调组件使用APU气源，受引气压力及环 境影响，即使缺陷存在故障也未必反映，给排故工作会 带来片面影响，因此，排故时应深刻分析故障再现的各 方因素。 3、参照AMM相应章节，可在地面检测TCV、STCV、掺 混空气活门的工作状况，因这些活门蝶阀气动封严受工 作环境和时间影响，一定时间后会失去封严性能，导致 热空气泄露，影响组件制冷，但不足以形成组件温度过 高。按FIM理想的组件温度应低于5℃，否则应更换TCV 或STCV，而实际上受居多因素影响，组件温度实际值往 往在30℃以内。这些信息收集，无疑有利于故障排除。
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（3）非平衡平均模式 当客舱掺混空气系统失效时，组件/区域温度控制采用 非平衡平均模式。驾驶舱区域温度控制与分离模式一样， 而前后舱区域温度控制将以前后舱区域温度选择的平均 值作为右组件控制的管道指令，通过控制右组件TCV来 实现前后舱平均管道指令的需求。 在正常情况下，TCV控制组件出口温度，STCV不起控制 作用。当正常温度控制失效时，STCV将替代TCV工作。 另外，无论何种工作状况，STCV都将起到防冰除冰的作 用，以防止冷凝器结冰。
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图2 正常平衡模式控制原理
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（2）非平衡分离模式 当驾驶舱掺混空气系统失效时，组件/区域温度控制将 采用非平衡分离模式。驾驶舱区域温度选择与驾驶舱备 用温度传感器差值确立管道指令，控制左组件以满足驾 驶舱温度选择。而前后舱区域将以最低管道指令控制右 组件提供较低组件温度输出，较高区域温度选择通过打 开相应区域掺混空气调节活门来实现。
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至于STCV，基本原理部分已有所提及，除作为TCV的备用控制外， 还具备冷凝器防冰除冰功能，STCV是电控、气控/气动活门，正常 情况下，电控不起作用，气控部分随时监控冷凝器的结冰状况，当 感受到冷凝器双路因结冰堵塞压差达到一定值时，STCV气动活门 打开，提供热空气用于冷凝器防冰。图3所示，STCV内两伺服活门 分别感受冷凝器两路的堵塞压差情况，有四根气压信号管分别探测 冷凝器热路堵塞和冷路堵塞状况。如果两根下信号管出现堵塞、松 脱或裂纹，STCV伺服活门就会感受到压差，模拟冷凝器结冰状况 而打开STCV，使热空气直接进入ACM出口，导致组件温度超过 100℃，区域温度剧增。以上两起特例故障分别是由STCV下游信号 管松脱所致，飞机在地面使用APU提供气源时，因引气压力低，且 脱开下游信号管感受环境压力较高，压差不足以打开STCV气动活 门，故在地面时空调工作正常。而在起飞爬升和巡航时，上游发动 机引气压力增加，下游环境压力降低，压差足以全开STCV，形成 故障。 2013-2-6 14 EDP原理及排故
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故障分析及排除
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B737-800型飞机空调系统无论空气流程还是区域/温度控 制都较B737-300/500/700型飞机复杂。在以往的维护经验 中，常见的空调系统故障有组件制冷效果差、区域温度 不可调节、组件/区域故障灯亮等，而前面提及的两起故 障现象实属特例。 参照FIM21-62TASK849，导致此故障现象的原因分别有： 空气循环机ACM失效、TCV/STCV失效在开位、混合室 温度传感器发生漂移、组件温度传感器发生漂移、STCV 信号管错接。
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（1）正常平衡控制模式 组件/区域温度控制器根据驾驶舱各区域温度选择与各区 域实际温度的比较差值，确立管道指令温度，管道指令 温度控制组件TCV和掺混空气调节活门。三个区域最低 管道指令作为组件指令，同时控制双组件TCV提供制冷 量以满足最低管道温度指令需求。混合室温度传感器监 控混合室温度，控制TCV以防混合室结冰。对于较高区 域温度选择，管道指令给该区掺混空气调节活门提供掺 混指令，打开活门，使热掺混空气与最低管道温度空气 混合，以满足所选择温度需要。
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1、气动流程简介： 如图1所示，气源系统调压调温后的热空气（巡航压力为 42±8PSI、温度低于440℉）通过流量控制关断活门（FCSOV） 后进入空调系统，经FCSOV的热空气分成四股气流流程。 （1）制冷组件气流经主级热交换器、空气循环机（ACM）压 缩机、次级热交换器、再加热器热路、冷凝器热路、水分离器、 再加热器冷路、ACM涡轮、冷凝器冷路、组件出口单向活门后 进入混合室。 （2）正常组件温度调节气流经温控活门（TCV）后与ACM涡 轮出口冷空气混合，以调节组件出口温度，满足所需的供气管 道温度。当出现管道温度过热（大于190℉）时，TCV全关， 以确保组件提供全部制冷量。
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根据故障现象，飞机在起飞爬升和巡航阶段，机组反映组件 温度到100℃，因温度指示器最大量程是100℃，实际上组件 温度已超过100℃。飞机在起飞和巡航时，发动机引气温度接 近199℃（390℉），一般状况组件温度低于30℃，能导致组 件温度超过100℃，说明有热空气直接进入ACM出口与制冷空 气混合。即使ACM失效，因有冲压空气的冷却，不可能导致 组件温度超过100℃的故障现象。混合室温度传感器或组件温 度传感器发生漂移会导致TCV打开，但是，这两个传感器发 生漂移以及TCV/STCV失效在开位导致的故障现象在空中和地 面都将同时存在，而这两起故障特例却仅出现在空中，地面 使用APU气源时空调又使用正常，因此，可以排除这三项失 效的可能性。
故障现象
1、2006年7月，B2695飞机机组反映左空调组件不可调 节，在起飞爬升时，左管道温度超过80℃，机组只能按 程序关断左组件，单组件降高度飞行。 2、2006年12月，B2694飞机反映右空调组件出口温度 超过100℃，客舱温度超过40℃，不可调节。
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B737-800型飞机空调系统工作原理
图3
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STCV工作原理
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维护建议
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因左组件直接供驾驶舱，当出现左组件温度高温时，即 使将区域温度选至人工全冷位，驾驶员也会难以忍受， 本能地会关断左组件。右组件出现高温时，虽然与左组 件冷空气有所混合，但客舱温度也会很高。组件关断， 一方面飞机降高度飞行，影响航路，另一方面会影响增 压，甚至导致座舱失压的事故征候。故此，应加强维护 检查。 1、加强对空调舱管路检查，尤其是STCV感压信号管， 因管接头安装力矩不够、附件振动以及检查的局限性， 会导致管接头的松动和脱落，如是下游信号管，将会产 生组件高温，而上游信号管松脱，STCV无法探测冷凝器 结冰，影响空调组件的正常工作。
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（3）备用组件温度调节气流经备用温控活门（STCV） 后与ACM涡轮出口冷空气混合，当正常温控系统失效时， STCV起到与TCV同样的作用，来调节组件出口温度。另 外，STCV还起到气动热防冰的作用，当探测到冷凝器结 冰时，STCV打开，引进热空气以达到除冰或防止结冰的 目的。 （4）第四股气流用于区域温度控制，接通掺混空气 （TRIM AIR）电门，电动打开掺混空气压力调节关断活 门，给掺混空气调节活门提供调压热空气，三个掺混空 气调节活门根据三个区域温度选择（驾驶舱、前舱、后 舱）来满足所对应的温度所需。