A320飛機(jī)座艙增壓系統(tǒng)技術(shù)分析

李世林 羅文東

摘要：座艙釋壓直接影響到飛行安全，也一直是局方和航司使用困難報(bào)告（SDR）重點(diǎn)管控項(xiàng)目。本文系統(tǒng)闡述座艙增壓系統(tǒng)原理，建立座艙增壓失效模型，通過空客廠家可靠性數(shù)據(jù)，以及X 航A320機(jī)隊(duì)故障及拆換件統(tǒng)計(jì)分析，為機(jī)隊(duì)管控措施的制定提供依據(jù)。并針對座艙增壓故障提出了一些維護(hù)提示，提高機(jī)隊(duì)運(yùn)行品質(zhì)，以供同行借鑒。

關(guān)鍵詞：增壓系統(tǒng);技術(shù)分析;空客320;故障

中圖分類號：V267 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）07-0160-02

1 ?座艙增壓系統(tǒng)原理

A320座艙增壓系統(tǒng)的原理是通過空調(diào)系統(tǒng)向座艙源源不斷地供應(yīng)空調(diào)氣并保持供氣量基本不變。增壓系統(tǒng)控制從外流活門（OFV）排出的空氣流量，座艙壓力控制器（CPC）以座艙高度、內(nèi)外壓差、座艙高度升降率為調(diào)整量，從而達(dá)到控制座艙高度的目的。

座艙增壓控制系統(tǒng)包括2個(gè)CPC（座艙壓力控制器）、1個(gè)外流活門和兩個(gè)安全活門。系統(tǒng)工作方式分為自動(dòng)控制方式和人工控制方式。巡航時(shí)座艙高度最大8000英尺;超過8800英尺，ECAM上的數(shù)字指示閃動(dòng);超過9550 英尺，ECAM上的指針和數(shù)字為紅色，觸發(fā)警告：CAB PR EXCESS CAB ALT。

在自動(dòng)控制方式下，CPCs 使用來自飛行管理和制導(dǎo)系統(tǒng)（FMGS）的數(shù)據(jù)和大氣數(shù)據(jù)/慣性基準(zhǔn)系統(tǒng)（ADIRS），工作的 CPC 發(fā)送控制信號經(jīng)過RS422 總線到外流活門（OFV）。外流活門中包含電子盒、自動(dòng)馬達(dá)、人工馬達(dá)、齒輪箱，反饋組件經(jīng)由電子盒給出外流活門位置信號到 CPCs用于控制和在電子儀表設(shè)備系統(tǒng)（EIS）的指示。同一時(shí)刻只有一個(gè)CPC 操作整個(gè)增壓系統(tǒng)，另一個(gè)CPC備用。在每個(gè)航段著陸時(shí)間后7秒后，工作的CPC自動(dòng)切換到另一個(gè)。如果其中一個(gè)控制系統(tǒng)有故障或部分故障，系統(tǒng)也將切換。

2 ?失效模型分析

A320座艙釋壓失效模型如圖1所示，分為供氣端故障、密封性故障、排氣端故障和增壓系統(tǒng)部件故障。

座艙供氣端故障：飛機(jī)在正常飛行過程中使用兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)引氣通過空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)溫度與供氣量供給座艙，由于發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)的故障導(dǎo)致座艙供氣量減少或喪失，會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)座艙高度上升，甚至觸發(fā)飛機(jī)緊急下降。

密封性故障：有了穩(wěn)定可靠的供氣，還要有良好的座艙密封性，影響座艙密封性的因素主要有一些活動(dòng)艙門、風(fēng)擋窗戶、余水活門等。還有地面空調(diào)接口邊緣的漏氣也是導(dǎo)致增壓系統(tǒng)故障的一個(gè)因素。此外氣源系統(tǒng)接頭單向活門被外來物卡滯造成氣源壓力較低，也會(huì)給增壓系統(tǒng)帶來問題。

座艙排氣端故障：外排活門（OFV）在不同的方式下接收從增壓控制器來的信號，通過作動(dòng)交流或直流馬達(dá)調(diào)節(jié)其自身的開度以保持合適的壓差或座艙高度變化率，外排活門的失效會(huì)導(dǎo)致不同的故障現(xiàn)象，如壓差過大或壓差不足、座艙高度保持不住，座艙高度變化率不正常等現(xiàn)象。電子艙通風(fēng)蒙皮入口、出口活門的故障也會(huì)導(dǎo)致客艙釋壓。

3 ?廠家可靠性分析

空客從2017年3月到近期收集的客艙釋壓的案例統(tǒng)計(jì)，從廠家提供的數(shù)據(jù)來看，有60%的空中釋壓事件并不是由于故障引起的，剩余的空中釋壓事件中雙引氣失效的案例占21%，雙空調(diào)組件失效的情況占了6%，自動(dòng)增壓系統(tǒng)故障的案例占了13%。根據(jù)空客廠家提供的數(shù)據(jù)，這些部件的故障在造成空中釋壓的發(fā)生中起到了比較大的影響：

Skin air valve malfunction/蒙皮活門失效;

OFV malfunction/外流活門失效;

Excessive cabin air leakage/客艙漏氣;

CPC malfunction/客艙壓力控制器故障;

Air conditioning pack ducts damage/空調(diào)組件管道破損。

4 ?X航A320機(jī)隊(duì)增壓系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)分析

2017年8月至2021年2月，X航A320座艙增壓系統(tǒng)相關(guān)故障統(tǒng)計(jì)如圖2所示：①引氣系統(tǒng)故障101起，其中，雙引氣失效1起，單引氣失效10起，其余故障均為出現(xiàn)ECAM、CFDS信息或報(bào)文監(jiān)控;②空調(diào)組件過熱、故障20起，均沒有造成空中釋壓;③管路/封嚴(yán)破損17起，但大多數(shù)管路和封嚴(yán)（管路封嚴(yán)）破損不會(huì)直接導(dǎo)致空中釋壓，僅會(huì)間接影響空調(diào)組件;④座艙增壓控制系統(tǒng)故障4起，地面測試均正常，對串部件后續(xù)監(jiān)控;⑤座艙氣密性故障，艙門異響2起，地面測試正常。

可能造成空中釋壓的部件非例行換件情況：蒙皮空氣出口活門8個(gè)，蒙皮空氣進(jìn)口活門3個(gè)，外流活門（OFV）和座艙壓力控制器（CPC）無更換記錄;引氣系統(tǒng)部件拆換情況：OPV 10個(gè)，HPV 5個(gè)，PRV 4個(gè)，F(xiàn)AV 3個(gè)。

5 ?維護(hù)提示

①客艙增壓系統(tǒng)可靠性較高，導(dǎo)致客艙壓力不能保持的故障較少，而由于引氣和空調(diào)系統(tǒng)導(dǎo)致客艙壓力不能保持的情況較多。

②由于客艙增壓系統(tǒng)故障導(dǎo)致座艙壓力不能保持時(shí)，主要故障件是：CPC、外流活門和線路等部件。（參考TSM TASK 21-31-00-810-827）

③針對 ECAM 警告CAB PR EXCESS CAB ALT，且座艙壓力不能保持，但沒有相關(guān)故障信息，主要因素是：座艙壓力控制系統(tǒng)、空調(diào)艙管路漏氣、引氣系統(tǒng)、電子艙蒙皮出口活門、結(jié)構(gòu)損傷、客艙和貨艙封嚴(yán)等方面;也需考慮測試FWC，檢查CPC到FWC和SDAC之間的線路。（參考TSM TASK 21-31-00-810-809）

④每年3月1日至4月15日夏季換季工作進(jìn)行A320空調(diào)性能檢查，減少引氣及空調(diào)系統(tǒng)故障的發(fā)生，降低單引氣或單空調(diào)運(yùn)行狀況出現(xiàn)可能性。

6 ?建議的措施

6.1 對客艙釋壓出現(xiàn)影響較大的部件

根據(jù)空客廠家的數(shù)據(jù)，對客艙釋壓造成比較大影響的部件，諸如蒙皮活門，外流活門，客艙壓力控制器，增加備件，減少因備件不足造成飛機(jī)對于此類部件故障時(shí)的長時(shí)間保留，以減少因其故障導(dǎo)致釋壓情況出現(xiàn)的可能性。密切關(guān)注此幾個(gè)部件的改裝升級信息，對可能對部件可靠性提升有益的改裝第一時(shí)間執(zhí)行。

由于A320機(jī)隊(duì)在運(yùn)營中出現(xiàn)過電子艙蒙皮活門的故障，而根據(jù)局方2017年的SDR數(shù)據(jù)來看，蒙皮活門的故障有可能造成飛機(jī)空中釋壓，所以針對此類部件除了嚴(yán)格按照維修方案的間隔對其進(jìn)行返廠維修外，另需明確此類部件的送修皆應(yīng)送OEM廠家進(jìn)行維修。

6.2 飛機(jī)外部滲漏及空調(diào)管道損傷

結(jié)合維修方案，在空調(diào)組件艙區(qū)域的區(qū)域檢查工卡內(nèi)，增加提示在空調(diào)組件區(qū)域工作時(shí)注意對相關(guān)管道損傷的檢查，以及注意保護(hù)相關(guān)的空調(diào)引氣管道。

結(jié)合未來換季檢查的執(zhí)行，在換季檢查中添加對引氣及空調(diào)系統(tǒng)的檢查項(xiàng)目，爭取將引氣及空調(diào)故障消滅的萌芽狀態(tài)，減少引氣及空調(diào)系統(tǒng)故障的出現(xiàn)，從而降低單引氣或單空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行狀況出現(xiàn)的可能性。

6.3 針對會(huì)導(dǎo)致雙空調(diào)或雙引氣組件故障

減少單空調(diào)或單引氣組件或單增壓系統(tǒng)故障，提高保障等級，通過增加備件，限制備件原因外的其他原因保留等措施降低單空調(diào)、引氣或增壓組件的影響。根據(jù)廠家TR80407089的建議，空客并不建議增加額外的維護(hù)動(dòng)作以降低客艙釋壓事件發(fā)生的概率，并且建議運(yùn)營人嚴(yán)格按照維修方案的要求執(zhí)行空調(diào)管道及部件的檢查任務(wù)。

7 ?結(jié)論

A320機(jī)隊(duì)因排氣端及座艙密封性導(dǎo)致的座艙釋壓故障發(fā)生率不高，非例行拆換件也較少。重點(diǎn)關(guān)注供氣端（引氣和空調(diào)系統(tǒng)）失效，尤其引氣系統(tǒng)失效造成的座艙無法增壓。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，目前A320ceo飛機(jī)間隔7500h執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)進(jìn)行健康檢查，及夏季換季執(zhí)行的A320空調(diào)性能檢查，后期應(yīng)根據(jù)機(jī)隊(duì)狀況，評估是否調(diào)整間隔或執(zhí)行季節(jié)。技術(shù)支援在日常監(jiān)控中應(yīng)關(guān)注A320機(jī)隊(duì)引氣和增壓系統(tǒng)的ECAM、CFDS實(shí)時(shí)報(bào)文信息的監(jiān)控，及時(shí)處理引氣和空調(diào)系統(tǒng)的CFDS CLASS 3 信息。

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