某型水分離器空中分水效率低故障分析

宋 冬 葛 俊 施曉偉

關鍵字水分離器；分水效率低；故障分析

0 概述

該型水分離器位于飛機環(huán)控系統(tǒng)制冷子系統(tǒng)，由于渦輪冷卻器將環(huán)控系統(tǒng)的空氣進行散熱冷卻，渦輪冷卻器出口溫度低且含水量較大，一般安裝在制冷渦輪冷卻器的出口，其功用是排除渦輪冷卻器出口空氣中含有的霧狀水汽，保證進入座艙和設備艙的空氣含濕量符合技術要求。產(chǎn)品主要結(jié)構(gòu)由水分離器殼體、凝聚器、旋流器、安全活門、回氣管、縫隙管和排水管嘴等組成。

1 工作原理

該型水分離器的工作原理為從渦輪冷卻器出口進入產(chǎn)品進口的濕空氣到達凝聚器時，聚合成細散的水滴進到旋流器，通過旋流器氣體流向，在水滴的慣性力的作用下甩到水分離器的殼體內(nèi)壁上，繼續(xù)沿氣體流向螺旋線進入縫隙管，從縫隙管進到分離器的空腔，從那里流向排水管嘴，干燥后的空氣從產(chǎn)品出口進入系統(tǒng)。回氣管用以保證縫隙管必要的壓差，并促使能從氣流中比較有效的分離出水分。

當產(chǎn)品出現(xiàn)結(jié)冰的情況時，產(chǎn)生相當大的壓差使放氣活門打開，以保證順利放出空氣。

2 故障形式和分析

在產(chǎn)品實際使用過程中，通過多架飛機多時間飛行驗證，該產(chǎn)品故障率偏低，但出現(xiàn)最多的故障形式就是由于產(chǎn)品分水效率低，導致座艙人員感覺有水汽，并伴有感受座艙壓力下降，影響座艙駕駛員生理舒適環(huán)境。

通過對產(chǎn)品返修檢查，通過密封性試驗和檢查排水管嘴漏水情況可驗證排除產(chǎn)品出水效率不佳的故障原因。需對產(chǎn)品進行深層次的分水效率試驗以排除產(chǎn)品故障。

將產(chǎn)品安裝在試驗臺上，并保證產(chǎn)品排水管嘴垂直向下，在一定壓力、流量和溫度的試驗條件下，保證試驗臺管道中進入產(chǎn)品的壓縮空氣游離水含量分別為15 g/kg 和20 g/kg，在特定時間范圍內(nèi)收集從排水管嘴的排水量為G 收，根據(jù)理論參數(shù)設定計算出G水=τ·dcs·GIN/60 (τ 為特定時間，GIN 為空氣流量，dcs 為根據(jù)實際加水量計算的游離水含量）根據(jù)分水效率η=G收/G水的公式計算出返修產(chǎn)品理論的分水效率值。

對多件因分水效率低故障返修的水分離器進行返修檢查和分水效率試驗可判斷，該產(chǎn)品實際上技術性能參數(shù)良好，地面檢查未故障重現(xiàn)，未發(fā)現(xiàn)異常情況。從分水效率試驗過程來看，返修產(chǎn)品的分水效率為89%和91%，均滿足產(chǎn)品技術要求規(guī)定的分水效率不低于80%的要求。

基于產(chǎn)品工作原理和產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析，理論上來說，新品制造出來后，影響產(chǎn)品分水效率的關鍵組件只能是凝聚器，與其他組件無關，由于凝聚器的功能是聚集水滴，所以凝聚器的好壞決定著產(chǎn)品的分水效率。

而在飛行過程中，出現(xiàn)座艙人員感覺有水汽，并伴有感受座艙壓力下降的情況，故障無法在地面復現(xiàn)，可能有兩個原因，一是由于飛機飛行狀況不佳，飛機在穿云層飛行過程中，云層水汽環(huán)境濕度大，可能超過了該型水分離器設計的最大分離水能力20 g/kg 的指標，導致產(chǎn)品來不及分離大量水汽，產(chǎn)品出現(xiàn)故障，二是由于該飛機環(huán)控系統(tǒng)存在設計缺陷，在高空低溫飛行環(huán)境下易出現(xiàn)安全活門出現(xiàn)凍堵，座艙供氣被切斷，座艙余壓下降的情況。

3 結(jié)論

通過對該型水分離器分水效率低故障檢查點的查找和分析，結(jié)合產(chǎn)品分水效率試驗的試驗結(jié)果，判斷出影響產(chǎn)品分水效率的關鍵部件。可以有效地控制水分離器類產(chǎn)品在修理過程中的重點修理部位，降低產(chǎn)品分離水效率低的故障率。并對飛機飛行過程中出現(xiàn)故障的原因進行了初步分析。