淺談A319/320/321飛機APU自動關車故障排除

王國志

（廣州飛機維修工程有限公司，廣東 廣州 510470）

0 背景

Auxiliary Power Unit輔助動力裝置，簡稱APU，其作用是向飛機提供電力和壓縮空氣，也有少量的APU可以向飛機提供附加推力。飛機在起飛前，APU提供電力和壓縮空氣，保證客艙和駕駛艙內的照明與空調；當飛機準備起飛時，由APU供電和供氣來啟動主發動機；在飛機起飛階段，APU繼續提供電力和壓縮空氣，讓發動機功率全部用于地面加速和爬升，改善起飛性能。通常在飛機爬升到一定高度（5000米以下）APU關閉。但在飛行中當飛機主發動機空中停車時，APU可在一定高度（一般為10000米）以下的高空中及時啟動，為發動機重新啟動提供動力。飛機降落后，仍由APU供應電力照明和空調，使飛機主發動機提早關閉，節省燃油，降低機場噪聲。

當APU故障不能啟動時，對一些無地面電源和氣源保障的機場，APU故障的飛機不能飛，影響航空公司的航班計劃。同時APU又是保證飛機停在地面時，客艙舒適的必要條件，這會影響旅客對航空公司的選擇和評價。在空中，APU是保證發動機空中停車后再啟動的主要裝備，它直接影響飛行安全。因此在現代化的客機上，APU成為飛機上一個重要的不可或缺裝置，快速、準確地排除APU自動關車故障，保障APU持續可用值得深入研究和探討。

在現代民航A319/320/321客機中，最常用的APU型號為APS3200，僅中國南方航空公司就有165架飛機使用了此型號APU。本文將以APS3200型號APU為例，研究和探討APU自動關車故障現象、故障原因、故障排除和預防措施。

1 APU自動關車故障現象、故障可能原因和排除參考

根據飛機制造廠家、航空公司和飛機維修公司的經驗，表1較全面地總結出了APS3200型號APU自動關車的故障現象、故障可能原因和排除參考。

2 APU自動關車故障排除

2.1 故障現象

2014年3月16日，南航B-2366飛機APU啟動不成功，出現ECAM警告信息：“APU AUTO SHUT DOWN”，航后報告有：“IGNITION UNIT”和“FUEL CTL UNIT”維護信息，故障代碼：“042”（點火失敗）。

根據上述故障描述，對應表一的序號5“APU自動關車-無火焰”故障現象，可能的故障原因為：點火嘴、線路、點火組件、點火導線、ECB、燃油分配器、FCU、Pilot燃油噴嘴、APU等，下面根據表一提供的TSM排故參考進行排故。

2.2 APU啟動工作原理

排除上述故障，首先必須了解APU啟動工作原理，如圖1。

圖1 APU啟動工作原理

表1 APS 3200型APU自動關車故障現象、故障可能原因和排故參考

APU啟動程序：當 MASTER SW電門接通后，ECB完成自檢，APU進氣門打開，接通START電門，ECB供電給啟動電流接觸器，控制啟動機開始運轉帶動APU轉動，同時ECB控制點火組件供電給點火嘴開始點火，APU進入啟動加速。當APU轉速達到55%時，ECB控制啟動機脫開，切斷點火，APU進入自加速啟動階段，直至啟動成功。在這個過程中，ECB提供控制，維修人員可以打開APU艙門在外部觀察，APU啟動時啟動機有沒有工作，由此來判斷啟動機是否工作正常。

2.3 點火故障排除

當判斷為點火故障時，首先，要檢查APU空氣進氣口有無堵塞，如果空氣進氣口堵塞，無法將充足的空氣提供給燃燒室燃燒，此時APU就會出現自動關車。第二，如果APU進氣口無堵塞，檢查點火嘴，如點火嘴有問題參考AMM更換點火嘴。第三，如果更換點火嘴故障還存在，參考ASM和ESPM手冊檢查從ECB到點火組件的線路，如線路故障，修理或更換線路。第四，如果線路沒問題，故障還存在，檢查點火組件，發現問題時，參考AMM更換點火組件。第五，如果點火組件正常，拆下點火導線，檢查導線端頭有無磨損、燒蝕，如果點火導線損壞，參考AMM更換點火導線。如果完成以上步驟后，故障還存在就需要考慮燃油系統故障的可能性了。

2.4 APU然油系統工作原理

排除燃油系統故障，必須了解APU燃油系統工作原理，如圖2。

在APU啟動過程中，燃油系統提供持續供油。APU燃油通常由飛機左發油路提供，當APU供油壓力低于22PSI時，APU燃油泵會自動工作來保持穩定的供油壓力。APU燃油供給是通過ECB控制FCU來完成的。ECB通過對APU工作參數（轉速、EGT等）的監控以及負載需要控制FCU進行合理的調節，并將燃油通過燃油流量分配和排放活門組件分配給PILOT燃油噴嘴和主燃油噴嘴，供給燃燒室。在APU初始啟動過程中，燃油流量分配和排放活門控制燃油通過PILOT噴嘴給燃燒室供油。當APU啟動好后，主燃油噴嘴開始加入工作，給燃燒室持續供油。在這個過程中，如果FCU或者分油活門出現故障，都會導致供油出現問題而影響啟動。初始啟動過程中由三個PILOT油嘴噴油，油嘴堵塞也可能造成供油量不足，導致啟動不成功。

圖2 APU然油系統工作原理

2.5 燃油系統故障排除

根據燃油系統工作原理，排除上述故障現象.首先，要檢查燃油流量分配活門，如果有問題，參考AMM更換燃油流量分配活門。第二，如果燃油流量分配活門沒問題，故障依然存在，檢查PILOT燃油噴嘴，如有問題，參照AMM更換PILOT燃油噴嘴。第三，如果PILOT燃油噴嘴沒問題，故障還存在，檢查FCU，如FCU故障，按照AMM更換FCU。第四，完成上面三步工作后，故障如果還存在，詢問CFDS，找出故障代碼并評估APU的速度，假如速度低于15%，按照TSM49-00-81-810-900執行排故工作，假如速度大于或等于15%，按照AMM更換ECB。

除了以上可能的因素外，ECB以及APU內部也是導致啟動不成功的可能因素。如果除上述故障現象和代碼外，還伴隨有081/083的故障代碼，此時應該首先考慮按照AMM更換ECB。如果完成上述所有排故步驟，故障依舊存在，那就應該是APU本身內部故障，只有按照AMM 49-11-11-000-003更換APU，送OEM廠家維修。

3 APU自動關車故障預防措施

1）針對APU自動關車故障，有時短停時間不足，可以先自檢得到故障的詳細信息，按MEL進行保留放行，確保航班準時。然后針對故障信息，按照上述排故措施，在停場時間充足的情況下進行徹底排故。

2）定期做測試，發現有維護故障信息，盡量馬上排除，避免發展到APU自動關車。

3）總結維護經驗，對APU的主要部件進行定期檢查和維護，發現有問題部件，及時修理和更換。

4）做好航材備件，針對APU可能出現故障的部件，做好備件庫存，一旦發現有部件故障，能夠馬上更換，避免因航材缺件導致APU自動關車，不能使用。

5）做好維修人員的培訓，尤其是APU工作原理和排故培訓，當APU出現故障時，維修人員能夠準確找到故障原因，故障件位置，快速排除故障，盡量不出現因APU自動關車影響飛機使用和航班計劃。

APU：Auxiliary Power Unit

TSM：Trouble Shooting Manual

BAT：Battery

ECB：Electronic Control Box

IGV：Inlet Guide Vane

FCU：Fuel Control Unit

P/B：Pushbutton

EGT：Exhaust Gas Temperature

ECAM：Electronic Centralized Aircraft Monitoring

AUTO：Automatic

SW：Switch

AC：Alternating Current

AMM：Aircraft Maintenance Manual

PMG：Permanent Magnet Generator

VLV：Valve

DPI：Differential Pressure Indicator

LP：Low Pressure

CFDS：Centralized Fault Display System

OEM：Original Equipment Manufacturer.