C172飛機真空系統組成及典型故障分析

摘 要：介紹了C172飛機的真空系統的組成結構以及經常出現的故障現象，并對故障展開了分析并給出了解決此類故障的措施方案。

關鍵詞：飛機 真空 壓力 電門

中圖分類號：V263.6文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（c）-0063-02

C172（SKYHAWK）是美國賽斯納公司的經典之作，累計生產達35000架之多。共有三種構型：NAVⅠ，NAVⅡ，NAVⅢ，三種機型機載設備各有不同，為便于介紹，我們以NAVⅠ型真空系統為該文介紹藍本。

1 C172飛機真空系統概述

C172飛機真空系統包括：兩個干式真空泵，兩個真空壓力警告電門，一個真空壓力調節活門，一個真空度表，一個中央進氣濾，以及由真空系統驅動的姿態儀和航向儀，具體結構組成[1]。

2 172真空系統結構組成

2.1 干式真空泵

件號：RAC215CC/RAC216CW[2]

安裝位置：發動機后部。

C172飛機所安裝的真空泵為目前通航飛機廣泛使用干式真空泵。干式真空泵為容積式葉片泵，它是由發動機通過花鍵驅動剪切尼龍軸，然后驅動真空泵內的石墨轉子和安裝在轉子滑槽中的石墨葉片在鋁質真空泵殼體內高速旋轉，高速旋轉的葉片在離心力的作用下緊貼橢圓形鋁質真空泵殼體滑動，將真空泵內部空間分為相互隔離的吸氣和排氣腔，在偏心殼體內旋轉的葉片通過改變吸氣腔局部容積，使吸氣腔抽真空（壓力小于外界大氣壓力）在系統內產生真空度。

正常情況下兩個泵同時工作，在其中任一故障時，另外一個可以獨立維持系統的工作。兩個真空泵安裝的位置不同，且旋轉方向不同，但外形一樣，在更換時需要特別注意件號，以免誤換。

2.2 真空壓力警告電門

件號：F7-16-4[2]

安裝位置：真空總管上

其為一撥片電門，真空管路內氣流將其打開，當某一邊真空泵抽吸的真空度值低于3.0汞柱/英寸時，電門回彈觸動，駕駛艙內的琥珀色真空度低警告閃亮。“L VAC”代表左泵；“VAC R”代表右泵；“L VAC R”表示兩個泵都故障。

2.3 真空調節活門

件號：AA2H3-2[2]

安裝位置：防火墻駕駛艙側頂部

用于調節真空度，使真空系統管路內的真空度保持在合適的真空范圍內。是真空系統中唯一可人工設定的部件。

2.4 真空度表

件號：S3280-1[2]

安裝位置：儀表板左側

真空度以英寸/汞柱為單位，指示用于姿態儀和航向羅盤的可用真空。理想范圍：4.5～5.5英寸/汞柱。指示超出范圍表明真空系統故障或調整不正確。由于高空氣壓較低，在20，000英尺高空最低可指示4.0英寸/汞柱，也能使系統工作正常。

2.5 中央進氣濾

件號：C294502-0201[2]

安裝位置：駕駛艙防火墻壁左下部

用于過濾進入真空管路內的空氣，防止空空氣中漂浮的雜質將高速旋轉的陀螺轉子打壞。它是真空系統中唯一的時控件，飛行600 h必須更換，以確保進氣量的充足及進氣質量達標。

2.6 姿態儀（地平儀）

2.7 航向儀（陀螺半羅盤）

件號：S3330-1[2]

安裝位置：左儀表板中間。

由真空驅動的陀螺。通過羅盤上一個固定的小飛機模型和指針來指示飛機的航向。指示器工作一段時間以后會產生輕微的進動。因此，起飛前要用磁羅盤進行校準，并且長時間飛行中還需重新校準。指示器左下角的旋鈕用于修整羅盤的進動，右下角的旋鈕用于移動航向游標。

3 典型故障分析

3.1 真空度低警告燈亮

真空度低警告燈亮即L VAC或者VAC R警告燈常亮，提示左泵或者右泵性能差或者失效。為了滿足飛機上安裝的氣動儀表的需求，真空泵產生的真空度通過真空度調節器調整到4.5～5.5汞柱/英寸，C172飛機維護手冊優選5.3汞柱/英寸。

干式真空泵的核心部件（轉子和葉片）均由石墨制成，葉片在轉動中與橢圓形的鋁質殼體摩擦而磨損的同時，產生的石墨粉塵又對葉片起到潤滑作用，降低葉片的磨損和溫度，即泵具有自潤滑作用。但是機械磨損的客觀事實是葉片會越來越短，這將使得空氣在葉片旋轉時，從葉片的另一端泄漏，不能很好的隔離空氣，最終導致真空泵性能變差。當真空泵抽吸的真空度值低于3.0汞柱/英寸時真空度低警告燈亮[3]。

由于真空泵對熱、滑油、灰塵、水、振動、機械應力等非常敏感，時常會出現剪切尼龍軸被擰斷，葉片折斷，甚至出現轉子崩裂的故障，這些都將導致真空泵失效，此時真空度低警告燈亮[4]。

另外在維護中，也出現過真空壓力警告電門粘連的誤警告，此時更換電門即可。

3.2 真空調節活門失效

故障現象表現為：發動機轉速增加，真空度指示值上升；反之則下降；而且調節真空調節活門沒有效果。這是由于真空調節活門長期處于一種張弛狀態，其旁通縫隙被空氣中的塵埃，油污等堵塞且上下粘連，即使調節真空調節活門的彈簧張力也不能很好的將其分離。沒有旁通進氣，真空調節活門失去了調壓功能，真空度也就隨著發動機的轉速變化而變化[5]。此時，真空度對發動機轉速的變化還非常敏感。當稍一推油門，真空度指示值上升至最大；收油門又使得真空度減小至最低。

4 結語

在通用小飛機上，真空系統一般用于驅動陀螺儀表，在C172飛機上也是用于驅動地平儀和方位儀兩個陀螺儀表。氣動陀螺一般工作轉速為14000 r/min，在如此高轉速下，如果真空度還不穩定，導致流經陀螺轉子的氣流忽大忽小，必然使得轉子轉速時刻在做加速運動。這樣的直接后果是轉子軸承加速磨損，影響轉速，故障現象就是陀螺扶不正，或者穩不住，甚至沒反應，這些都是由于陀螺轉速不足造成的。真空度的大幅擺動將嚴重影響姿態儀和航向儀的工作性能，減少其使用壽命。據某飛行學院統計，氣動陀螺儀表的更換72%伴隨著真空調壓活門更換，也就是說大部分氣動陀螺儀表的損壞是真空度不穩定造成的。

參考文獻

[1]Cessna Aircraft Company. CESSNA 172R（SKYHAWK）Maintenance Manual.April 2008.

[2]Cessna 172R飛機機型培訓教材.中國民航飛行學院，2006.

[3]杜仲，閻成鴻.飛機真空泵故障模式分析[J].真空，2011（3）.

[4]王飛只.西門諾爾飛機真空泵使用壽命短原因分析及解決方法[J].裝備制造，2010（4）.

[5]王丹.Cessna172R飛機全靜壓系統故障以及危害淺析[J].科技創新導報. 2012（32）.