波音737飛機(jī)設(shè)備冷卻系統(tǒng)某設(shè)計(jì)缺陷的探討

許敬遠(yuǎn) 吳坤恒 許鵠展

摘要：本文從一起罕見的波音737NG飛機(jī)設(shè)備冷卻系統(tǒng)供氣OFF燈點(diǎn)亮故障引出其邏輯設(shè)計(jì)缺陷，簡單介紹了設(shè)備冷卻系統(tǒng)原理，并探討了設(shè)備冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷。

關(guān)鍵詞：波音737飛機(jī)；設(shè)備冷卻系統(tǒng)；低流量傳感器；設(shè)計(jì)邏輯

Keywords：B737 aircraft；equipment cooling system；low flow sensor；design logic

0 引言

現(xiàn)代飛機(jī)高度集成化、智能化，電子電氣設(shè)備廣泛應(yīng)用。隨著電子電氣設(shè)備功率的日益增長，產(chǎn)生的熱量也隨之增多，如何為這些設(shè)備提供冷卻是飛機(jī)設(shè)計(jì)的重要課題之一。波音737飛機(jī)的設(shè)備冷卻系統(tǒng)利用供氣風(fēng)扇、排氣風(fēng)扇及管道等部件形成空氣循環(huán)，為飛機(jī)駕駛艙及電子艙的各類設(shè)備提供冷卻，保證即使在高溫環(huán)境下這些設(shè)備也能可靠地工作。設(shè)備冷卻系統(tǒng)有著舉足輕重的作用，其日常維護(hù)和故障排除也顯得尤為重要。

1 故障描述

某航一架波音737NG飛機(jī)航前通電后設(shè)備冷卻供氣OFF燈點(diǎn)亮，檢查供氣正常位和備用位風(fēng)扇都不運(yùn)轉(zhuǎn)。數(shù)分鐘后風(fēng)扇自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)，但OFF燈依舊點(diǎn)亮。更換相關(guān)流量傳感器和風(fēng)扇后均無法排除該異常現(xiàn)象。

設(shè)備冷卻系統(tǒng)使用機(jī)艙內(nèi)空氣循環(huán)帶走駕駛艙和電子艙設(shè)備產(chǎn)生的熱量，通過供氣系統(tǒng)（送氣）和排氣系統(tǒng)（抽氣）完成。每個(gè)系統(tǒng)都有一個(gè)正常位風(fēng)扇和一個(gè)備用位風(fēng)扇，兩個(gè)低流量傳感器分別監(jiān)控供氣和排氣管道里氣流的溫度和流量情況（見圖1）。在地面，機(jī)外排氣活門完全打開，將氣流排到外界環(huán)境中；在空中，機(jī)外排氣活門根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)打開或關(guān)閉，氣流通過單向活門排向前貨艙用于加溫。當(dāng)管道中流量不足時(shí)，低流量傳感器給出的警告信號(hào)送到駕駛艙點(diǎn)亮相應(yīng)OFF燈。

3 故障排除

參考FIM21-27《TASK807＼808EQUIP COOLING SUPPLY OFF Light On Fault Isolation》手冊(cè)排故，檢查相關(guān)線路和供電電壓均正常，更換相關(guān)低流量傳感器和風(fēng)扇，仍無法排除故障。

排故過程中發(fā)現(xiàn)一個(gè)異常現(xiàn)象：飛機(jī)每次重新通電后供氣風(fēng)扇不工作，持續(xù)時(shí)間約5min左右，期間復(fù)位低流量傳感器及風(fēng)扇的供電無效。5min后供氣風(fēng)扇自動(dòng)恢復(fù)工作，但供氣OFF燈仍不熄滅，此時(shí)再次復(fù)位低流量傳感器的供電跳開關(guān)，則可以熄滅供氣OFF燈。

查閱波音手冊(cè)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備冷卻系統(tǒng)的排煙模式可能與該異常現(xiàn)象有關(guān)。排煙模式是指當(dāng)艙內(nèi)存在燃燒或煙霧時(shí)飛行員設(shè)置排煙構(gòu)型，供氣風(fēng)扇停止工作 5min以減少電子艙的空氣供給。由此，檢查空調(diào)面板，發(fā)現(xiàn)空調(diào)面板確實(shí)處于排煙模式要求設(shè)置的構(gòu)型（左組件或右組件電門置于HIGH位，且右再循環(huán)風(fēng)扇電門置于OFF位）。將電門恢復(fù)正常構(gòu)型后，被抑制的風(fēng)扇立即恢復(fù)工作。再次對(duì)飛機(jī)重新通電，故障現(xiàn)象消失。

4 故障分析

為了解釋上述故障現(xiàn)象，在多架飛機(jī)上進(jìn)行了驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)飛機(jī)通電后將空調(diào)面板設(shè)置在排煙構(gòu)型時(shí)，飛機(jī)不會(huì)出現(xiàn)任何異常現(xiàn)象；若飛機(jī)通電前就將空調(diào)面板電門設(shè)置在排煙構(gòu)型，則通電后5min內(nèi)正常/備用位風(fēng)扇均不工作，供氣OFF燈亮，期間復(fù)位低流量傳感器及風(fēng)扇的供電無效，5min后供氣風(fēng)扇自動(dòng)恢復(fù)工作，但供氣OFF燈仍舊不會(huì)熄滅，此時(shí)復(fù)位低流量傳感器的供電則可以熄滅供氣OFF燈。

雖然找到了導(dǎo)致異常現(xiàn)象的原因，但該現(xiàn)象與手冊(cè)描述的系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在很多矛盾之處，表現(xiàn)在：一、按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理，排煙模式僅在空中工作，但飛機(jī)在地面通電前設(shè)置排煙構(gòu)型卻導(dǎo)致通電后進(jìn)入排煙模式；二、按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理，排煙模式下低流量傳感器接收到抑制信號(hào)，供氣OFF燈不會(huì)點(diǎn)亮，但實(shí)際上OFF燈卻被點(diǎn)亮。

以上表現(xiàn)說明，該系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)邏輯以外的缺陷。排故人員參考手冊(cè)深入分析了該系統(tǒng)的工作原理。如圖2所示，供氣正常位風(fēng)扇（備用位風(fēng)扇同理）工作的必要條件包括：

1）駕駛艙供氣風(fēng)扇電門在NORMAL位；

2）正常位風(fēng)扇控制繼電器R347吸合，給風(fēng)扇提供3相115VAC交流電；

3）風(fēng)扇熱電偶電門閉合（未發(fā)生過熱）；

4）供氣系統(tǒng)控制中斷繼電器R645在NORMAL位（未吸合）。

如圖3所示，設(shè)備冷卻供氣OFF燈（排氣OFF燈同理）點(diǎn)亮的條件包括：

1）按壓OFF燈組件時(shí)，本體的地（GROUND）信號(hào)接通；

2）低流量傳感器發(fā)出低警告地信號(hào)，這里包含兩種情況，第一種情況是傳感器真實(shí)探測到低流量時(shí)給出低警告地信號(hào)，第二種情況是執(zhí)行駕駛艙燈光測試時(shí)，傳感器接收到測試指令時(shí)輸出地信號(hào)使OFF燈點(diǎn)亮；

3）正常/備用位風(fēng)扇同時(shí)斷電時(shí)，正常/備用位風(fēng)扇控制繼電器R347和R373同時(shí)在OFF位，燈組件從D11452插頭PIN7線路獲得地信號(hào)（見圖2）使 OFF燈點(diǎn)亮。

4.1 排煙模式設(shè)計(jì)原理

當(dāng)飛機(jī)在空中設(shè)置排煙構(gòu)型時(shí)，空地繼電器R592在AIR位，排煙控制繼電器R648通電吸合（見圖4），28VDC電源經(jīng)過R644、R945、R946后到達(dá)供氣系統(tǒng)，控制中斷繼電器R645，R645得電吸合，破壞了供氣風(fēng)扇工作的必要條件，供氣風(fēng)扇停止工作（見圖2），同時(shí)R645吸合使低流量傳感器接收到抑制信號(hào)，抑制OFF燈點(diǎn)亮（見圖3）。OEV（外流活門）指令繼電器R650得電吸合，使OEV進(jìn)入SMOKE模式，活門打開并向機(jī)外排煙。R645是一個(gè)5min延時(shí)斷開繼電器，5min后繼電器斷開，風(fēng)扇恢復(fù)工作。