空客A330引氣故障排故分析

李玉成

摘要：引氣故障是發(fā)動機上的常見故障之一，但究其原因卻種類繁多，近年來參與了多次引氣故障分析和排故，本文對一起典型的引氣疑難故障進行了研究與總結(jié)，提出了具有針對性的維修建議，為維修人員在該系統(tǒng)故障的排除上提供了借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：引氣壓力;故障分析;風(fēng)扇閥;過壓閥

中圖分類號：TN9;TP3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）06-0107-03

0? 引言

發(fā)動機引氣是飛機最重要、也是最主要的氣源，用于發(fā)動機啟動系統(tǒng)，機翼和發(fā)動機防冰系統(tǒng)、液壓油箱水箱增壓系統(tǒng)、以及客艙增壓和空調(diào)系統(tǒng)等，具有諸多敏感部件的A330飛機TRENT700發(fā)動機引氣系統(tǒng)故障呈現(xiàn)多發(fā)性、重復(fù)性和復(fù)雜性的特點。有鑒于此，對引氣系統(tǒng)的疑難故障分析和總結(jié)顯得尤為必要，從而使該系統(tǒng)的維護和故障隔離更為高效、科學(xué)。

1? 事件背景

一架A330空中出現(xiàn)警告信息 AIR ENG 1 BLEED FAULT，故障信息 THRM（5HA1）/FAN AIR-V（12HA1）/SENSE LINE，且一發(fā)引氣溫度高，先后更換了5HA1，風(fēng)扇閥 12HA1，溫度傳感器 10HA1，sense line，預(yù)冷器，C 涵道預(yù)冷器波紋管及 BMC1，但故障依舊，最后更換了 OPV后故障消失。

2? 原理介紹

①發(fā)動機低功率時使用高壓壓氣機引氣，高功率時使用低壓壓氣機引氣。PRV 起壓力調(diào)節(jié)作用，其開關(guān)受電磁閥 7HA 控制;OPV 防止下游超壓，為純機械結(jié)構(gòu);發(fā)動機引氣通過預(yù)冷器降溫，其冷氣氣源由風(fēng)扇閥 FAV（12HA）控制，F(xiàn)AV開度受熱敏控制器 5HA 控制;5HA 在預(yù)冷器下游，向 FAV提供作動氣源，從而打開 FAV。

②調(diào)節(jié)壓力傳感器8HA 用于 ECAM 上壓力指示，該傳感器在 PRV 和 OPV 之間;溫度傳感器 10HA 用于 ECAM上溫度指示，該傳感器位于預(yù)冷器下游，預(yù)冷器下游溫度在 257-270°C 之間超過 55 秒就會觸發(fā)引氣故障警告。

③風(fēng)扇閥 FAV（12HA）：FAV 不工作時由彈簧力使蝶形閥保持在關(guān)位。當(dāng)5HA提供壓力信號達(dá)到 4.35PSI時，F(xiàn)AV開始打開，壓力信號達(dá)到 7.9PSI時，F(xiàn)AV 到達(dá)全開位。但是由于實際工作中會受到風(fēng)扇引氣壓力或其他部件阻力的復(fù)雜影響，故 CMM地面測試時會讓控制腔壓力達(dá)到 10-18PSI 來確保FAV 可以全開。

④風(fēng)扇閥溫度調(diào)節(jié)器（5HA）：5HA 通過兩根熱探頭來感受預(yù)冷器溫度，分別對應(yīng) 150℃和 200℃，到達(dá)預(yù)定的溫度級別后探頭移動，將預(yù)冷器的引氣經(jīng)過調(diào)節(jié)后輸入到 FAV 的控制腔。當(dāng)溫度到達(dá) 250℃后，電磁閥上電，使輸出壓力增大到 14-21PSI，使 FAV 可以保證全開，防止溫度繼續(xù)上升。簡單講，5HA 就是一個根據(jù)溫度輸出控制壓力的部件。關(guān)于 5HA 測試的時候，要求輸入的 5HA 的壓力要到 42PSI，才能保證在250℃時 5HA 輸出到 FAV 的壓力有 14-21PSI，而 FAV 實際工作能保證全開的壓力也在 10-18PSI。

⑤過壓閥 OPV（13HA）：OPV 是一個氣動工作的蝶形閥，通常由彈簧保持在開位，當(dāng)引氣上游壓力超過 82PSI關(guān)閉。當(dāng)壓力上升到活塞關(guān)閉壓力時，活塞向下移動，靜封嚴(yán)逐漸離開殼體，此時壓強不變的情況下，面積變大，所以活塞向下移動會加速，使 OPV 快速關(guān)閉。通氣孔則是防止活塞在向上移動的時候因壓力原因不能到位，如圖1所示。

3? 排故過程

使用AGS對發(fā)動機引氣參數(shù)進行分析，發(fā)現(xiàn)飛行過程中HPV打開就會造成一發(fā)引氣溫度快速上升，從而觸發(fā)引氣故障警告，如圖2所示。通過圖2能看出：①雙發(fā)HPV開關(guān)動作一致;②雙發(fā)引氣壓力基本一致;③中壓級引氣時一發(fā)引氣溫度低于二發(fā)，HPV打開后雙發(fā)引氣溫度都會快速上升，但是一發(fā)引氣溫度上升更快，會快速超越二發(fā)。

因此懷疑是FAV提供的冷氣量不足，造成HPV打開時引氣溫度偏高，所以在排故過程中先后更換了FAV和5HA1 故障依舊，更換預(yù)冷器，故障依舊。檢查冷氣管路和sense line，都發(fā)現(xiàn)了一些缺陷，但是修復(fù)缺陷以后故障仍然依舊。最后參考TSM更換了OPV，譯碼顯示故障排除。圖3為更換OPV后AGS相關(guān)參數(shù)曲線。從圖3可看出HPV打開后，沒有出現(xiàn)一發(fā)引氣溫度超過二發(fā)引氣溫度的情況。

4? 故障分析

我們將遇到的故障現(xiàn)象和排故過程與空客溝通，空客認(rèn)為是OPV有缺陷，其開度較小，造成下游引氣壓力較低，這會影響FAV的開度，從而影響冷卻效果，所以造成HPV打開時容易出現(xiàn)引氣故障。

從原理可以看出，F(xiàn)AV開度完全受5HA提供氣源壓力控制，5HA提供氣源壓力越大，F(xiàn)AV開度越大。5HA安裝在OPV下游管路上，它將OPV下游管路空氣引入FAV作動腔，如果OPV下游管路壓力較低，引入FAV作動腔的空氣壓力也會較低，從而影響FAV開度，所以O(shè)PV能影響FAV開度。

由于330機型AGS沒有能指示OPV下游引氣壓力的參數(shù)，為了尋找原因，我們使用了AVIATAR系統(tǒng)，我們利用AVIATAR系統(tǒng)的ACMS EXPLORER模塊，讀取OPV更換前后發(fā)動機巡航報。以圖4分別是排故前觸發(fā)警告航段發(fā)動機巡航報、排故前未觸發(fā)警告航段發(fā)動機巡航報、排故后發(fā)動機巡航報。對比這三個巡航報能發(fā)現(xiàn)更換OPV前PACK1流量明顯低于PACK2流量，更換OPV后PACK1/2流量變?yōu)橄嗤Ｓ捎谡麄€過程中，沒有PACK相關(guān)的故障，也沒有做過與PACK相關(guān)的工作，因此可以確認(rèn)PACK1流量改變是由于更換OPV造成的，如圖4所示。

排故過程中，中壓級引氣時一發(fā)引氣溫度正常是因為發(fā)動機中壓級引氣溫度要遠(yuǎn)低于高壓機引氣溫度，F(xiàn)AV雖然只能處于一個相對較小的開度但這個開度已經(jīng)能提供足夠的冷氣，而在使用高壓級引氣時FAV提供的冷氣量就不足了。結(jié)合AGS，我們發(fā)現(xiàn)在飛行過程中減少推力HPV會打開，在發(fā)動機推力逐漸增加過程中，HPV會一直保持打開，直到N1轉(zhuǎn)速超過63%甚至更多，而警告都是在N1相對較高而HPV又處于打開位時觸發(fā)，在地面慢車時高壓引氣溫度也是偏低的，所以排故期間試車過程中HPV引氣未能重現(xiàn)故障觸發(fā)警告。而當(dāng)使用單二發(fā)引氣，打開交輸活門后兩側(cè)引氣壓力相差不大的原因，有可能是OPV正向時影響比較明顯，開度較小，反向工作是受影響比較小，OPV開度還是處于相對全開位。在看了OPV實物后印證猜測，當(dāng)在正向工作時，驅(qū)動氣源小孔在OPV FLAP上游，F(xiàn)LAP動作不會影響小孔的進氣量，反向工作時驅(qū)動氣源小孔在OPVFLAP下游，F(xiàn)LAP往關(guān)方向移動會影響進入小孔的氣量，驅(qū)動氣量減少，所以反向工作時受影響較小。

5? 排故總結(jié)

①充分結(jié)合AGS和AVIATAR數(shù)據(jù)，分析故障原因。

②對同類故障，優(yōu)先分析引氣壓力有無異常，若有異常先考慮熱氣通道部件，若引氣壓力正常，先考慮冷氣通道部件。

參考文獻：

[1]Airbus.A330 AMM36-11-00.2020.

[2]Airbus.A330 CMM36-12-69.2020.

[3]Airbus.A330 TSM36-11-81.2020.