淺談S76C+直升機引氣加溫系統(tǒng)原理及排故經(jīng)驗總結(jié)

付大鵬

摘要：直升機引氣加溫系統(tǒng)是寒冷運行環(huán)境下，客艙內(nèi)部環(huán)境溫度調(diào)節(jié)的關(guān)鍵保障，近年來隨著我隊直升機的服役年限增大，引氣加溫故障愈發(fā)頻繁。尤其是對于長期執(zhí)行海上救助任務(wù)的航空器，相關(guān)零部件長期吸入高鹽、高濕度的低空海洋大氣，故障問題尤為突出。因此，對于引氣加溫系統(tǒng)原理的探討、排故經(jīng)驗總結(jié)、相應(yīng)檢查控制措施的提出，對保障救助直升機飛行安全有相當(dāng)重要的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：直升機;維修

1概述

引氣加溫系統(tǒng)雖然不屬于適航限制項目，但也一定程度上影響著機組的操作舒適度，關(guān)乎著飛行安全。因為是純機械控制可靠程度較高，加之不屬于關(guān)鍵系統(tǒng)，維修方案中對于引氣加溫系統(tǒng)并沒有規(guī)定定期檢查項目，然而隨著直升機老舊，加溫系統(tǒng)的故障也越來越多的出現(xiàn)。

2系統(tǒng)原理概述

2.1電子器件控制

電子器件通過關(guān)斷閥門，壓力開關(guān)，實現(xiàn)對加溫氣流從初始節(jié)點的控制，保證發(fā)動機正常運行。功率裕度充足時，關(guān)斷閥門斷電打開，輸出熱空氣到后方氣動溫度控制回路。當(dāng)發(fā)動機功率裕度不足時（發(fā)動機壓力開關(guān)或系統(tǒng)總壓力開關(guān)感受到壓力小于7PSI，或發(fā)動機運行狀態(tài)下N1>99%），關(guān)斷閥門通電關(guān)閉，此時發(fā)動機引氣被節(jié)流，無法到達(dá)后方氣動控制回路，引氣加溫系統(tǒng)停止工作，以保障直升機飛行安全。引氣咨詢警告（ENGBLEEDAIR）是系統(tǒng)在駕駛艙的唯一指示，在系統(tǒng)總壓力正常時點亮。

2.2氣動控制回路

由發(fā)動機輸出的熱空氣分為兩路，一路小氣流用于控制，另一路大氣流用于輸出供氣。用于控制的小氣流首先通過壓力調(diào)節(jié)器，實際上是一個減壓閥，將壓力減小到適當(dāng)大小，并保持一定基礎(chǔ)壓力不變后通過過客艙頂部氣路的ON/OFF開關(guān)，當(dāng)開關(guān)在ON位時，氣體得以通過進入溫度控制回路，并為溫度調(diào)節(jié)管路和閥門控制管路供壓。溫度調(diào)節(jié)管路通過頭頂部的溫度調(diào)節(jié)開關(guān)與外部相連，當(dāng)選擇溫度調(diào)調(diào)大時，與外部相連的通孔變小，管路中壓力在供壓壓力的作用下變大，同時作用于溫度傳感器的上段。溫度傳感器插入消音器中，感受氣體溫度，并把溫度轉(zhuǎn)換為壓力，該壓力作用于溫度傳感器的下端和溫度調(diào)節(jié)管路中的壓力在溫度傳感器中反方向作用，在阻尼彈簧的作用下控制外部空氣對閥門控制壓力管路中氣體的摻混，形成的閥門控制壓力直接作用于混合活門，控制管道中熱空氣的進氣量。

溫度傳感器在氣路溫度控制中發(fā)揮閉環(huán)負(fù)反饋控制作用：當(dāng)發(fā)動機運行功率增大造成引氣溫度升高，管道內(nèi)空氣溫度高于目標(biāo)溫度時，溫度傳感器原有的內(nèi)部力平衡被打破，外部空氣進入量增大，閥門控制壓力降低，熱空氣進入量減小，管道溫度降低，溫度轉(zhuǎn)換壓力變小，最終在管道溫度降低后形成新的平衡;反之亦然。以此來保障管道內(nèi)氣體溫度基本恒定，不會大幅度跟隨發(fā)動機功率變化。

2.3誤差分析

溫度控制是典型機械傳感器實現(xiàn)的模擬控制，全程沒有任何計算機參與，溫度傳感器內(nèi)部的彈簧阻尼結(jié)構(gòu)就造成了在進氣溫度變化時，初態(tài)和末態(tài)的形變量不同，也就造成了彈簧力不同，在末態(tài)達(dá)到平衡時與之對應(yīng)的壓力平衡也不一樣，造成了溫度調(diào)節(jié)的誤差。此外彈簧壓緊力也影響著系統(tǒng)調(diào)溫表現(xiàn)，壓緊時系統(tǒng)靈敏度降低：

經(jīng)Matlab模擬仿真可以發(fā)現(xiàn)，靈敏度越高，目標(biāo)值和輸出值越接近，但是達(dá)到穩(wěn)態(tài)時間就越長，系統(tǒng)超調(diào)量，穩(wěn)定時間也會越大，震蕩幅度也越大，實際應(yīng)用中可能會失控。

就單純的目標(biāo)與輸出反饋相比較，如果傳感器轉(zhuǎn)換壓力等于溫度調(diào)節(jié)管路中的壓力，則彈簧彈力就會直接產(chǎn)生最小形變，得到最大的管道溫度，管道溫度也會使轉(zhuǎn)換壓力升高，所以不可能形成穩(wěn)態(tài)。也就是目標(biāo)與輸出反饋的差值驅(qū)動著混合閥門的作動，穩(wěn)定狀態(tài)下二者無法相等，這就是系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。

除此之外，還有溫度傳感器輸入輸出是否線性，混合活門開度與控制壓力是否成正比等方面同時制約著溫度控制的精確。系統(tǒng)溫度控制是一個非精密的氣動閉環(huán)負(fù)反饋自動控制回路，存在固有誤差。

4排故經(jīng)驗總結(jié)

排故首先應(yīng)該同飛行員溝通確定故障現(xiàn)象，了解故障發(fā)生的時間，飛機運行狀態(tài)，有無其他異常情況等信息，目視檢查連接管路等重要節(jié)點。如果都無異常，則通過地面試車，檢查是否有引氣咨詢警告，拔出系統(tǒng)控制跳開關(guān)，電子系統(tǒng)在加溫控制中只起保護切斷作用，從有無熱風(fēng)可以看出氣路故障還是電路故障。如果有熱風(fēng)：則可以確定是電子系統(tǒng)非法干預(yù)，排故方案應(yīng)傾向于更換低壓開關(guān)、相關(guān)繼電器、電子線路測量等，例如單發(fā)壓力開關(guān)故障，導(dǎo)致系統(tǒng)認(rèn)為單發(fā)壓力不足，關(guān)斷了整個加溫系統(tǒng)氣路;有風(fēng)不熱或者沒有風(fēng)：則可以確定為氣路控制管路或控制元件故障，或者兩個引氣關(guān)斷活門常閉（幾率很小），例如：B-XXXX直升機曾發(fā)生控制氣體進入控制回路的On/Off開關(guān)后方管路斷裂，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作的故障。排故對策：再次檢查主減艙，行李艙消音器上，各個元件管口連接處管路，確認(rèn)無泄漏后，根據(jù)引氣咨詢警告情況，確定系統(tǒng)壓力狀態(tài)：壓力不足，則大概率為管路泄露，重點檢查相關(guān)管路接口部位氣密情況;壓力充足則著重對氣動元件進行更換排故。

5維護建議

引氣加溫故障通常有一定隱蔽性不易排出，且隨著機型老舊不斷頻發(fā)。建議在《機型維修方案》中增加定期檢查項目：結(jié)合飛機年檢對系統(tǒng)中管路進行定期檢查，對消音器內(nèi)部情況進行內(nèi)窺鏡孔探，更進一步也可以按照維護手冊排故圖解，準(zhǔn)備相關(guān)能產(chǎn)生固定壓力氣體的工具，定期對氣動元件進行功能測試。

參考文獻：

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[2]劉金錕.先進PID控制及其Matlab仿真.北京：電子工業(yè)出版社，2003.59-176.