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737NG气源系统原理及常见故障分析 1. 系统概述 发动机引气主要用于机翼及进气道热防冰和空调系统。引气系统的控制原理主要涉及两个方面的内容：温度控制和压力调节。 1.1 温度控制 引气系统的温度控制可分为两级温度控制和过热保护。第一级温度控制涉及预冷器、预冷器控制活门和390℉温度传感器，温度控制范围为390℉~440℉；第二级温度控制包括450℉温度传感器、BAR和PRSOV，温度控制范围为450℉~490℉。过热保护则由490℉过热电门来实现。实际上这是一个三级温度保护系统，可避免下游管路受到高温引气的损伤。 （1）一级温度控制 预冷器利用发动机风扇空气来冷却PRSOV下游的引气，预冷器控制活门控制来自风扇引气的冷却空气量。发动机未引气时，预冷器控制活门处于全开位，当发动机启动有引气压力时，由于初始引气温度低，无需冷却引气，控制活门处于关闭位。当PRSOV下游引气温度高于390℉时，390℉温度传感器内球形活门打开，释放部分控制压力，从而打开预冷器控制活门，加大进入预冷器的冷却空气量。该级温度控制范围为390℉~440℉，随着PRSOV下游引气温度的升高，390℉温度传感器内球形活门开度逐渐加大，预冷器控制活门也逐渐打开，在440℉时处于最大开位。 （2）二级温度控制 当一级温度控制失效，不足以控制引气温度时，二级温度控制则会起作用，从而保护下游管路不受高温引气损伤。二级温度的控制原理与一级类似，由450℉温度传感器和BAR来控制PROSV的开度，从而控制引气量，此时一级温度控制已失效，预冷器控制活门已全开，预冷器已满负荷工作，此时只有通过减少引气量才能降低引气温度。所以，二级温度控制实际上是通过控制引气量来控制引气温度的。 （3）过热保护 当一、二级温度控制都无法将引气温度控制在合理范围内时，此时490℉过热电门会传送信号给ACAU，ACAU发送信号给BAR内的电磁线圈直接关闭PRSOV，切断引气，保护下游管路。 1.2 压力调节 压力调节主要涉及两个方面：（1）引气来源的转换，采用5级引气还是9级引气；（2）PRSOV下游引气流量及压力的控制。 （1）引气来源转换 引气来源的转换是一个发动机自适应控制的过程，该控制过程无人工参与。在低转速时采用9级引气，当转速增加，5级引气压力足够大时，则转换成5级引气。由于不同的飞行阶段推力值不同，N1转速不同，所以不同的飞行阶段对应不同的引气来源。 1）低转速9级引气 在低转速时发动机采用9级引气，此时5级引气的压力较低还不足以冲开5级单向活门。9级引气到达HSR和HSV，利用HSR调节得到的控制压力与HSV弹簧力及下游管路引气压力相平衡，从而使HSV下游压力维持在32psi（理论值）。 2）高转速5级引气 当发动机转速逐渐增加，5级引气压力也逐渐增大，超过32 psi时，打开5级单向活门，HSR感受到下游管道压力大于32 psi时，关闭控制压力从而关闭高级活门。此时转为5级引气。 （2）PRSOV控制 PRSOV通过平衡来自BAR的控制压力、下游管路压力和自身弹簧力从而将PRSOV下游管路压力控制在42 psi。5级或9级引气有一部分通向BAR内的基准压力调节器，经过该调节器后级间引气转为控制压力通往PRSOV。BAR控制压力出口管路除了通向PRSOV外，还连接着450℉温度传感器。当温度高于450℉时，控制压力将被释放，控制压力降低使得PRSOV往关闭方向移动，减少引气量。当压力高于220 psi时，BAR内部过热电门闭合，切断控制压力的引气来源，从而将控制压力降为0，进而关闭PRSOV，中断引气。 2 常见故障分析 引气系统常见故障可以分为两大类：（1）管道压力异常；（2）引气跳开。其中管道压力低是一种最为常见的管道压力不正常现象。不论是管道压力异常还是引气跳开故障，进行故障分析隔离时，都要考虑故障发生时飞机所处的飞行阶段。对于引气系统而言，起飞、爬升、巡航等各个飞行阶段引气的来源、压力和温度都是有差异的。因此，在分析故障前，有必要梳理下在各个飞行阶段发动机引气的特性。 2.1 发动机引气特性 （1）地面慢车 地面慢车时，N1小，引气压力低，HSV打开，系统运行于9级引气。此时温度一般低于390℉，PCCV全关，PRSOV全开。 （2）滑行 在滑行状态中，高压系统继续供应引气，此时取决于油门位置，如果油门调定值高，压力会高于32psi，这时HSV会将压力调节为32psi，温度也可能上升到390℉以上，则PCCV打开，会使温度保持在390℉或以下。 （3）起飞爬升 当飞机起飞爬升时，发动机高速运转，此时5级引气压力会高于32psi，5级引气打开单向活门，同时关闭HSV，PRSOV将管道压力保持在42psi。若温度超过390℉，PCCV将打开。 （4）巡航 在巡航阶段，通常系统压力足够使5级单向活门保持打开状态，即使用5级引气，飞行高度的不同可能会使管道压力高于42psi，此时PRSOV会进行调节，使其保持在42psi。温度可能会达到390℉及以上，PCCV将打开进行温度调节。需要注意的是，在巡航期间，飞行员可能会不断收回油门，以便在飞机因燃料消耗而变得更轻时保持飞行速度和高度。所以，在某一时刻，压力可以下降到42psi以下，PRSOV处于完全打开状态，温度可能会低于390℉，PCCV关闭。 如果飞机货物人员装载量小，为了保持飞行高度和速度，油门位置小，5级引气压力不足以打开单向活门，此时HSV打开，则发动机会处于9级引气状态。故巡航阶段也可能会用到9级引气，打开HSV。 （5）下降 在飞机下降过程中，当油门处于空中慢车状态时，第九级引气压力将低于32psi，HSV和PRSOV完全打开，此时温度一般较低，PCCV处于关闭状态。 从FIM手册中，可以找到在不同飞行高度下发动机引气管道压力与N1大小之间的关系，利用该图表结合飞机的飞行阶段可以缩小故障排除范围。图表中曲线表示在相应的飞行高度下，不同的N1数值所对应的管道压力。在高级引气模式中，HSV将9级引气压力控制在32+/-6psi；在5级引气模式中，PRSOV将5级引气控制在42+/-8psi；在9级引气未稳定区域压力可能会显著低于26psi，但不应低于10psi；在收油门时，5级、9级过渡区域压力范围为25+/-5psi。 见图，以海平面和5000英尺飞行高度为例，实线为海平面，虚线为5000英尺。比如，当巡航高度为5000英尺时，airfase告警，N1推力值为90%时发生24psi低管道压力。可在表中标出该点，可以看出该压力值低于正常值。此外从图中可看出系统此时处于PRSOV调节的5级引气模式中，在这个飞行高度和N1转速下，HSR和HSV不参与控制，所以这两者与故障无关，无需查找这两者的故障。在该种情况下，则可能是PRSOV或者BAR的问题，因此可着力关注这两者的故障。但是如果冷却气体量不足，则450传感器可能打开，使PRSOV关小，也会导致管道低压。所以还需排查冷却系统问题，包括PCCV、390和450传感器问题。利用该图表结合译码数据是一种有效排查故障的方式。 2.2 管道引气压力异常 管道引气压力异常可分为四种情况：管道引气压力低、管道引气压力高、管道引气压力为零和左右管道引气压力不一致。 （1）引气压力为零 由于BAR、PRSOV等部件出现完全不运转或完全打不开的可能性很低，所以出现引气压力为零的故障通常是线路问题或是管道压力传感器故障。 （2）左右管道压力不一致 一般情况下如果机组报告左右管道引气压力不一致，如果有一发引气压力低于正常值，则通常归为引气压力低故障。所以，通常这种情况涉及的是一发引气压力正常，另一发引气压力高于正常值。这种情况与引气压力高可以归为一类。 可从以下几个方面判断故障来源： 1）检查管道压力传感器、指示表和线路有无问题； 2）如果引气压力高发生在慢车、滑行或下降阶段，则高压级系统部件故障的可能性较高，包括HSR、HSV；（控制管漏气、活门卡阻、弹簧力下降等导致引气压力高） 3）如果引气压力高发生在起飞、爬升或巡航阶段，则低压级系统部件故障的可能性较高，包括BAR、PRSOV；（控制管漏气、活门卡阻、弹簧力下降等导致引气压力高） 4）如果以上均未发现故障，则考虑冷却系统是否有问题，包括：PCCV、预冷器、温度传感器等。
案例分析：航后01:30接工作者报告，机组反映，起飞爬升及巡航阶段，左管道压力比右管道压力高。 管道压力高发生在发动机高功率阶段，所以初步判断故障可能是BAR或者PRSOV。但是当日在做气源健康测试时，BAR与PRSOV功能测试均正常，仅HSV测试不通过，与初步判断不符。根据当日的测试结果，管道压力高是由于起飞爬升及巡航阶段HSV漏气导致的。 次日，通过观察数据发现，左发在大功率阶段引气压力仍较高。再次做气源健康测试时，隔离出PRSOV故障，此时与初步判断相符。但是前一天测试时PRSOV功能正常，仅仅运行一天后PRSOV就出现故障，工作者在做气源健康测试时是否操作不当表示存疑。在更换PRSOV后，后续的压力数据均在正常范围内，故障得到排除。说明初步判断的故障与实际情况还是相符的，引气压力高是由于PRSOV本身卡阻或者复位弹簧弹力下降导致的。 （3）引气压力低 引气压力低大体可以分为三种情况：1）高功率超温低压；2）高功率未超温低压；3）低功率低压。 1）低功率阶段引气温度较低，一般不存在超温问题； 2）高功率阶段出现超温低压，可综合考虑BAR、PRSOV及冷却系统部件问题； 3）若是高功率阶段未超温出现低压则应将温度传感器的故障加以考虑； 4）低功率阶段出现引气压力低可优先考虑HSR、HSV故障。 案例分析一：高功率阶段未超温引气压力低 故障描述：airfase告警右发引气压力在大功率时偏低，温度未超温。 故障处理：当日航后完成引气健康测试通过，查看译码数据后判断为450温度传感器提前放气，更换450温度传感器，后续航班引气压力正常，译码无异常。 故障分析：故障发生在爬升大功率阶段，初步判断故障可能发生于BAR、PRSOV部件。引气健康测试包含3大部分：1) BAR、PRSOV和450健康测试；２）HSR、HSV功能测试；3)PCCV健康测试。引气健康测试通过说明部件功能正常，管道无漏气，温度传感器无漏气。虽然引气健康测试通过，但是这不足以判断各个温度传感器是否功能正常。 为了排查引气压力低的故障来源，联系故障发生时温度未超温的情况，需要判断温度传感器是否功能正常。通过查看译码温度数据，当温度升到430时压力开始下降，温度到427时压力恢复正常。判断为450温度传感器提前放气。 故障结论：450温度传感器提前在430时球形活门打开放气，使控制压力降低，PRSOV关小，引气压力降低，等气体冷却至427时，450球形活门关闭，控制压力恢复正常，PRSOV恢复到正常开度，引气压力恢复正常。在此期间引气无超温。 案例分析二：高功率阶段超温引气压力低 故障描述：airfase告警在爬升到巡航高度时左发短时超温低压。 故障处理：当日航后完成引气健康测试，PCV测试控制压力过高，HSR反流测试不通过，更换左发PCV和HSR。后续译码左发引气正常。 故障分析：引气超温说明冷却系统出现故障的可能性较大，又故障发生在高功率阶段，结合引气压力－Ｎ１图分析，其次可考虑BAR、PRSOV故障。在完成引气健康测试时，发现冷却系统确实存在故障，其中PCV控制压力过高，但BAR、PRSOV功能正常。同时还发现HSR反流测试不通过。HSR反流漏气的高温高压气流从管2经过管1流向PRSOV下游，由于该管路流量较小，不足以触发450，使PRSOV关小，导致引气低压。 所以，PCV控制压力过高是导致超温低压的主要原因。由于控制端压力过高，导致温度达到440时，预冷器控制活门还未完全打开，这时由于发动机处于高功率运转阶段，引气温度较高，冷却气体量不足，从而触发450，导致PRSOV关小，引气压力变低。短暂时间后，控制压力内的气体从390放空，预冷器完全打开，此时冷却气体供应量充足，从而引气温度恢复正常，450关闭，PRSOV开度恢复正常，引气压力恢复正常。 故障结论：PCV故障导致高功率阶段超温低压。 案例分析三：低功率阶段引气压力低 故障描述：左发引气压力在地面慢车阶段及下降阶段多次出现引气压力低，左发引气压力为18.63psi，右发为29.41psi。 故障处理：航后完成左发引气健康测试，HSV测试不通过，更换后测试正常。 故障分析：地面慢车及下降阶段属于发动机低功率阶段，根据引气压力-N1图分析，见图，以海平面高度示例，其他海拔高度类似，压力范围不变。该阶段引气压力正常值应处于32+/-6psi，压力下限为26psi。左发引气在该阶段压力明显低于正常值。此外，在下降阶段收油门时，5、9级转换压力范围为25+/-5psi，左发引气压力也低于该下限值。从图中可知，这两个阶段压力主要由HSR和HSV控制，引气压力低可优先考虑这两者故障。同时低功率阶段引气温度较低，所以基本可排除冷却系统故障。通过引气健康测试证实由HSV导致引气压力低。 故障结论：HSV故障导致低功率压力调节异常使引气压力低。
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安定面失控可以正常襟翼着陆，为什么失效只
发表于 2017-4-16 11:28:04
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