A320飛機空調組件工作原理及故障分析

吳巍，夏柯

（深圳航空有限責任公司廣州維修分部，廣東 廣州 510470）

A320飛機空調組件工作原理及故障分析

吳巍，夏柯

（深圳航空有限責任公司廣州維修分部，廣東 廣州 510470）

本文簡述了A320空調組件工作原理和組件超溫故障現象以及故障處理經驗。

空調組件PACK；超溫OVHT；故障分析

空調系統對飛機安全運行至關重要，主要有保證座艙擁有足夠新鮮空氣和對座艙的溫度和壓力進行控制兩大功用。但由于從飛機引氣系統得到的氣體溫度遠高于滿足座艙安全性、舒適性要求所需的客艙溫度，因此空客公司采用了兩部空調冷卻組件（PACK）來降低供入座艙的空氣溫度，從而滿足對座艙安全與舒適度的要求。MEL中對空調組件的保留也極為嚴格，單組件運行時，限高、不能飛高原及高高原機場這些運行限制對飛機的運行都極為不利，這使得日常工作中對空調系統的檢查維護及故障排除提出很高的要求。

1 PACK組成及工作原理

A320 飛機上共裝有完全相同的兩套空調冷卻組件，每一套由渦輪冷卻器（ACM）、水分離器、再加熱器、冷凝器、PRIMARY 熱交換器、MIAN 熱交換器、防冰活門、旁通活門、沖壓空氣進/出口風門及一系列的溫度、壓力傳感器組成，而每個PACK都由一個PACK CONTROLLER（PACK 控制組件）對其水分離器出口溫度和冷卻用沖壓空氣流量進行控制和監控。其工作原理如圖1所示。

組件的主要制冷原理是通過兩個部件來制冷的，一是APU或者發動機的引氣通過主級和次級熱交換器與沖壓空氣進行熱交換，從而散發熱量；二是通過ACM制冷，高溫引氣先通過壓氣機對經過次級熱交換器進行熱交換的引氣進行增壓，再通過空氣對渦輪進行膨脹做功釋放能量從而達到降溫的目的。

2 組件超溫故障分析

2.1 故障現象

一是ECAM有警告信息:PACK 1(2) OVHT,相應組件FAULT燈點亮，并且做溫控測試有相關故障代碼；二是沒有駕駛艙效應，機組反映駕駛艙或客艙很熱。

2.2 故障分析

空調系統的目的是為機組、乘客和設備提供飛機內部的環境控制。空調性能差在夏季主要反映為客艙溫度高，在ECAM上顯示組件出口溫度高。通常是組件性能的衰退體現，但是又不會到了觸發警告的程度，警告溫度為95℃。由于夏天外界溫度比較高，熱交換和做功的效果不好就會出現組件出口溫度高。這就是組件性能的衰退體現。

圖1 空調冷卻組件工作原理圖

只要通過測量沖壓空氣的流量、分析熱交換器的溫降和ACM的進口與出口之間的溫度差值，就可以判斷空調性能是否衰退，制冷效果是否良好的目的。

（1）對于沖壓系統的性能，我們可以通過測量沖壓空氣流量來判斷沖壓系統性能的好壞。由于沖壓系統的排氣風扇與ACM同軸，從而判斷ACM的性能。如果在地面把空調打開，沖壓空氣門已打開，但是沒有沖壓空氣或者沖壓空氣流量小，就可以得出大概3個故障源。第一，排氣風扇與ACM的軸有卡阻，從而導致ACM性能衰退。第二，排氣風扇與ACM的之間的軸斷了。在地面性能差，但是在空中能正常制冷。第三，排氣風扇那邊有卡阻，從而導致整個ACM不能運轉。測量方法，用風速計在沖壓空氣進口測量流量。

（2）對于熱交換器，主要通過測量入口和出口的溫降來判斷熱交換器的性能。如果組件出口溫度高，在地面檢查沖壓空氣和引氣正常，可用紅外溫度計對熱交換器入口和出口之間的溫降進行測量，如果問題溫降差減少也會出現組件出口溫度高，是因為熱交換的性能降低了，所以降溫的效果也會相應的低了。

（3）對于ACM，也可以通過測量壓氣機入口和出口的溫降和渦輪入口和出口的溫降。因為如果壓氣機和渦輪內部的葉片有損傷或者穿孔的情況，也會導致ACM性能的衰退。也可以用外先溫度計對比左右組件壓氣機入口和出口的溫降和渦輪入口和出口的溫降進行比較。還有ACM的裝機時間是對排故有幫助的。工具：用紅外先溫度計，測量結果是比較準的。

（4）還有旁通活門的位置，旁通活門是跟著出口溫度變的，它是通過ACSC控制的。需求溫度低，活門就會往關的方向移動。需求溫度高，活門就會往開的方向移動。如果旁通活門故障卡在某一位置，就會出現溫度不能調節的情況。在活門本體上，就有旁通活門的位置指示。

（5）壓氣機進口漏氣，導致進入壓氣機的空氣減少，也會降低ACM的性能。由于空氣少了，渦輪做功的就減少了，溫度的溫降也會相應的減少。所以出口溫度就會升高。B-6352左組件出口溫度高，就是這個故障導致的。所以以后反映組件出口溫度高，可以把空調打開，先檢查一下壓氣機進口有沒有漏氣的現象。

（6）FCV的性能衰退。可以對比左右FCV的流量來判斷FCV的性能。在MCDU進AIDS也可以看到FCV的流量。方法MCDU→AIDS→ALPHA CALLUP→輸入：PF。

2.3 排故方法

2.3.1 在MCDU上做A/C TEMP CTL測試

2.3.2 測量各個部件的參數

（1）APU引氣壓力P1和外界大氣溫度T10。（2）次級級熱交換器的入口溫度：T1。（3）次級熱交換器的出口溫度：T2。（4）計算次級熱交換器入口和出口的溫差：ΔT12=T1-T2（ΔT1能反映次級熱交換器的性能）。（5）主級熱交換器的入口溫度：T3。（6）主級熱交換器的出口溫度：T4。（7）主級熱交換器入口和出口的溫差：ΔT34=T3-T4（ΔT2能反映主級熱交換器的性能）。（8）沖壓空氣系統的進氣流量Q1。（9）ACM壓氣機部分的入口溫度：T5。（10）ACM壓氣機部分的出口溫度：T6。（11）ACM壓氣機部分的入口和出口溫度差：ΔT65=T6-T5(ΔT3能夠反映ACM壓氣機的性能)。（12）ACM渦輪部分的入口溫度：T7。（13）ACM渦輪部分的出口溫度：T8。（14）ACM渦輪部分的入口和出口溫度差：ΔT78=T7-T8(ΔT4能夠反映ACM渦輪的性能)。（15）組件出口溫度：T9（反映組件的性能）。（16）旁通活門的開度α1，防冰活門的開度α2（A319有防冰活門）。（17）旁通活門出口溫度：T11。（18）FCV開度α3(在ECAM上可以看到)。（19）空客為FCV進口溫度：T13（APU引氣溫度）。

3 案例分析

案例：2017年6月11日，B6316飛機機組反映空調地面制冷效果差。

處理措施：過站參考AMM21-00-00完成溫控測試無代碼,詢問機組空中組件工作正常, 出風口出氣良好,地面測試空調左組件出口溫度20,右組件10,組件工作正常。

航后測試地面溫度30℃，溫度選擇器全冷位，左組件出口溫度15℃，右組件0℃，右組件功能正常，對左組件進行空調性能測試，發現熱交換器出口溫度高，使用氮氣瓶清潔熱交換器后左組件出口溫度變為0℃，測試無滲漏。

原理分析：由于熱交換器臟或者堵塞，同時在地面環境溫度比較高，導致在地面沖壓進氣不能很好的對引氣進行冷卻，到時組件出口溫度高但又不至于產生警告。

故障處理思路：詢問機組故障時段（地面/空中）→溫控測試有無代碼→打開空調組件檢查出風口出風是否正常，對比左右組件出口溫度→通過以往經驗，以及溫度、風速的測量，滲漏檢查，鎖定故障源或導致組件性能衰退的原因，從而排除故障。

[1]AIRCRAFT MAINTENANCE MANUAL(DB/OL)．FRANCE．空中客車公司．FEB 02/16．

[2]TROUBLE SHOOTING MANUAL(DB/OL)．FRANCE．空中客車公司．FEB 02/16．

V245.3+4

A

1671-0711（2017）09（上）-0047-02