SR20 飛機空調(diào)系統(tǒng)概述及故障分析*

劉貝貝/中國民用航空飛行學院洛陽分院

1 概述

洛陽分院擁有40 余架西銳SR20 飛機，該型飛機自2011 年引進以來，飛行時間長，使用頻率高，是洛陽分院日常訓練任務的主力機型。與其他初教機相比，該型飛機選裝了空調(diào)系統(tǒng)，旨在提高駕駛員和乘客的舒適性。但由于飛機自身結構特點，日常飛行訓練中常出現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)故障，導致飛行訓練中途換機，不僅增加了飛機的停場率，還加大了飛機的日常維護和排故工作量，降低了飛機的訓練效率。為了在保證舒適度的同時減少該型飛機的停場率，決定對該型飛機空調(diào)系統(tǒng)的結構組成、工作原理、故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計以及故障原因進行分析，并針對各項故障提出規(guī)范的解決方案，為維護人員提供參考。

2 空調(diào)系統(tǒng)工作原理

SR20 飛機空調(diào)系統(tǒng)由發(fā)動機驅(qū)動的壓縮機、擁有鼓風機和接收—干燥器的冷凝器和帶有膨脹閥的蒸發(fā)器以及相關的管道和控制機構組成，采用的制冷劑為環(huán)保型R134A。蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)的工作原理是：低溫低壓的制冷劑氣體被壓縮機壓縮成高溫高壓的氣體，流過冷凝器后散熱冷凝成液體，然后通過節(jié)流閥等熵節(jié)流后變成低溫低壓的液體，最后進入蒸發(fā)器吸熱蒸發(fā)成為低溫低壓的氣體，再次進入壓縮機繼續(xù)下一次循環(huán)[1]。其工作原理圖如圖1 所 示。

3 空調(diào)系統(tǒng)高頻次故障分析

表1 所示為洛陽分院40 余架飛機在2019 年全年飛行過程中空調(diào)系統(tǒng)故障情況統(tǒng)計。

1）制冷劑含量過低

該空調(diào)系統(tǒng)采用的制冷劑為環(huán)保型R134A，無毒、無刺激、不易燃且對臭氧層不起任何破壞作用，其沸點為－26.1℃[2]。但是，該制冷劑的溶水性較高，即使有少量的水分存在，在潤滑油的作用下易產(chǎn)生酸、二氧化碳或一氧化碳，將導致空調(diào)系統(tǒng)制冷劑含量過低。另外，壓縮機上高低壓管路的接頭處易發(fā)生制冷劑滲漏，這也是該系統(tǒng)制冷劑滲漏的主要原因。

圖1 空調(diào)系統(tǒng)工作原理圖

表1 故障信息統(tǒng)計

2）壓縮機皮帶故障

空調(diào)系統(tǒng)壓縮機由機匣附件齒輪箱帶動皮帶工作。飛機在高空時，發(fā)動機的振動會加劇皮帶的磨損；皮帶、壓縮機和發(fā)動機機匣附件齒輪箱在安裝過程中無法達到理想的三點一線；皮帶在傳動過程中有正常的磨損量，皮帶的力矩值無法實現(xiàn)標準要求。以上這一系列原因都會導致皮帶故障。

3）空調(diào)冷凝器臟

該飛機空調(diào)冷凝器位于機身中后部，飛機排氣管的尾氣在排放過程中流經(jīng)冷凝器，再加上空氣質(zhì)量差，空中大量的灰塵聚集于此，導致冷凝器臟，從而影響空調(diào)系統(tǒng)的正常工作。

4 空調(diào)系統(tǒng)高頻次故障排除方法

1）空調(diào)系統(tǒng)不制冷或制冷效率低

首先檢查壓縮機皮帶是否斷裂或是否存在皮帶力矩不足的情況。該型飛機的空調(diào)壓縮機由機匣附件齒輪箱直接傳動，導致壓縮機皮帶易出現(xiàn)斷裂或松動，同樣壓縮機的接耳也容易產(chǎn)生裂 紋[3]。出現(xiàn)上述問題時壓縮機無法再正常工作，應更換相應損壞的部件。如果壓縮機和皮帶無異常，應檢查壓縮機上高低壓管路接頭是否有腐蝕痕跡，若有則說明制冷劑滲漏。壓縮機和軟管連接處內(nèi)部有一個O 型圈，其作用是阻止制冷劑的滲漏，O 型圈損壞將導致制冷劑滲漏并腐蝕接頭，該故障的發(fā)生頻次最高，為34.7%。如果接頭處無腐蝕痕跡，應進一步檢查是否存在空調(diào)冷凝器過臟或其他不合乎飛機維護手冊要求的情況，然后按手冊要求來保證飛機的持續(xù)適航 性。

2）空調(diào)不制熱

該型飛機是通過整流罩右前方上的通風口使沖壓空氣經(jīng)由座艙控制的冷風活門進入環(huán)繞著消音器的熱交換器中，沖壓空氣與尾氣在此進行熱交換，被加熱的沖壓空氣通過座艙內(nèi)的出風口分配到座艙的各個區(qū)域，實現(xiàn)座艙內(nèi)的溫度提升，可通過調(diào)節(jié)座艙內(nèi)冷風活門的開度來實現(xiàn)溫度的控制。出現(xiàn)空調(diào)不制熱時，應首先檢查冷風活門操縱鋼索是否斷裂，或者冷風活門操縱鋼索與活門連接是否因未處于同一條直線而導致冷風活門失控。冷風活門如果關不嚴，沒有被加熱的冷空氣會進入座艙，將大大減弱空調(diào)的制熱效率。如果冷風活門沒有故障，應按照飛機IPC 手冊對各個通風管口進行目視檢查，按手冊要求保證飛機的持續(xù)適航性。

3）座艙內(nèi)CO 濃度高

該型飛機PFD 下方搭載了CO 探測器，其工作原理是利用傳感器與被測氣體接觸時產(chǎn)生電阻等電學性質(zhì)變化來表征氣體成分或測量氣體濃度[4]。當座艙內(nèi)CO 濃度過高時，MFD 上會出現(xiàn)紅色警告。按照AMM 手冊，座艙內(nèi)CO濃度過高的原因是由于廢氣滲漏到熱交換器的熱交換室中，廢氣中含有的CO隨著空調(diào)通風口進入座艙，導致座艙內(nèi)CO 濃度過高。排除方法是檢查熱交換器和排氣尾管，找到滲漏點并更換損壞的部件。該型飛機的冷凝器在行李艙下方，冷凝器罩子和行李艙緊密貼合。飛機尾氣隨著機身下腹部向后流動，飛機速度增大，排出的氣體越多，氣體流經(jīng)機身下腹板冷凝器罩子的流速也越大。維修過程中發(fā)現(xiàn)，當冷凝器罩子出現(xiàn)裂紋時，廢氣會通過裂紋進入座艙，導致座艙內(nèi)CO 濃度偏高。該故障雖然統(tǒng)計數(shù)據(jù)不高，但在首次發(fā)現(xiàn)后還是對整個機隊進行了普查，發(fā)現(xiàn)另有8 架飛機的罩子出現(xiàn)了不同程度的裂紋，咨詢廠家后按照程序進行了相應的維修更換工作。

4）蒸發(fā)器噪聲大

有時打開空調(diào)系統(tǒng)后，隨著制冷等級的提升，座艙內(nèi)會有很大的噪聲，且副駕駛踏板還時常出現(xiàn)振動。應首先確定是否為蒸發(fā)器葉輪變形后與蒸發(fā)器罩子產(chǎn)生摩擦，蒸發(fā)器葉輪在蒸發(fā)器的帶動下高速旋轉，葉輪長時間工作后可能出現(xiàn)形變，進而產(chǎn)生噪聲。如果葉輪工作正常飛機仍有振動感，則應考慮更換蒸發(fā)器。

5 總結

本文對西銳SR20 飛機空調(diào)系統(tǒng)的工作原理進行了較為詳細的說明，并對空調(diào)系統(tǒng)一年使用過程中發(fā)生的故障進行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計和總結，基于工作中已經(jīng)接觸到的排故方法，為以后該型飛機空調(diào)系統(tǒng)的日常維護提供參 考。