故障本身其实并不复杂,关键还是要把原理搞清楚,才能根据现象,快速锁定故障原因,减少不必要的工作量。
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某737-700飞机,从2021-07-23起连续多次反映冲压门全开灯空中全程亮,多次更换冲压进气门作动器,故障依然间歇性出现。
冲压空气系统调节进入两级热交换器的外界空气的量,它由冲压空气管、冲压空气作动筒、冲压空气进气门组件、冲压空气温度传感器等组成。
冲压空气折流门和冲压空气调节板组成了冲压空气进气门组件,该组件控制进入冲压空气系统热交换器的冷却气流。
▲Ram Air Inlet Deflector Door(折流门/挡泥板),Ram Air Inlet Modulation Panel(调节板)
折流门和调节板的移动是靠冲压空气作动器来完成的,作动器伸出冲压门关闭,作动筒缩回冲压门打开。折流门/挡泥板在地面伸出,防止冰、沙石等FOD进入。调节板调节冲压空气量。
作动器是115V AC的马达作动线性作动器。它包括马达、极限电门、电插头和丝杆。
作动器内部的极限电门也是马达作动的控制信号。内部有四个位置电门:
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S1:冲压门地面全开位(作动器全收上位)。收上限制电门,当作动筒完全收回后,S1打开
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S2:折流门全收回位(作动器在中间位)。在此位置,折流门收回到与机身齐平
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S3:冲压门空中打开位(作动器在校装位)。作动器内部的S3电门将空调/引气面板接地,可以使RAM DOOR FULL OPEN灯点亮。作动器伸出超过S3电门后,RAM DOOR FULL OPEN灯熄灭
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S4:冲压门空中全关位(作动器全伸出位)。伸出限制电门,当作动筒全伸出后,S4打开
作动器内的S3 和S4是巡航模式的控制极限。
马达作动一个线性丝杆,丝杆通过机械装置作动冲压空气进口调节板和折流门。
冲压空气温度传感器连接在ACM压气机和次交换器的管道中,向冲压空气控制器提供温度数据。巡航状态下(空中襟翼收上),冲压空气控制器根据该传感器提供的温度值,调节冲压空气进气调节板的位置。
冲压空气系统有以下三种模式:
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飞机在地面模式
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飞机在空中,但襟翼未收上模式
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飞机在空中且襟翼完全收上模式
冲压空气作动筒是从ACAU和冲压空气控制器得到控制信号(作动电源):
具体原理如下:
当飞机在地面时,PSEU提供离散的地信号,ACAU里的空地继电器K24、冲压模式控制器K23都得电激励,冲压空气作动筒的S1电门得电;通过S1电门向马达提供收回电源,直到作动筒完全收回使S1电门断开,此时,冲压空气调节板全打开,折流门全伸出。
当作动器轴在S1和S2之间的位置时,折流门在伸出位置。作动器内部的S3电门将空调/引气面板接地,可以使左RAM DOOR FULL OPEN灯点亮。
起飞爬升,襟翼未收上时,K23得电,K24掉电,115VAC被送往左冲压空气作动器,电被送往作动器伸出线圈。当作动器在S2位置时,折流门全收回让空气通过。这时,左RAM DOOR FULL OPEN灯亮。
当飞机在空中,襟翼收上时,K23/K24都未得电,115VAC电被送往左冲压空气作动器,冲压空气控制器接受冲压空气温度传感器的信号,传感器感受ACM压力机出口的温度。控制器将传感器信号用于一个控制电桥电路中。电桥将ACM压气机温度作为一个误差信号,太冷或者太热。
正常控制温度是230F/110C。当ACM出口温度在230F/110 C时,控制器不发出指令信号,作动筒就不作动了,保持原来的位置;而S3送出收回信号(太热)或者由S4送出伸出信号(太冷)。作动器内的S3 和S4是巡航模式的控制极限。
故障分析
从现场测试的故障现象看,是左冲压门作动有延迟:
故障的现象应该很明显,就是左冲压门作动器作动偶尔偏慢。怀疑是折流门卡滞的话,参考AMM TASK 21-51-22-200-802检查摇臂转动力矩:
其实最简单的办法脱开左右冲压门作动筒连杆,人工用手转动,左右对比一下就出来了。
检查结果也是正常的。
排除了机械卡滞的原因后,慢的原因应该是电机的功率不够,带不动门机构作动。这也能反过来说明为什么地面是偶尔慢,而空中是全程冲压门全开灯都亮。因为空中有气动力,地面门收起来都费劲,空中肯定是收不回来了。
电机功率不够通常是电压不够,而测量电压都是正常的:
▲作动器伸出电源,襟翼放下是PIN5,襟翼收上是PIN10
后续测量导线的通断也是正常的。
后续安排左右对调控制器后,测试故障转移到右侧,判断为控制器故障,更换后故障未再出现。
维护提示
从前面的原理分析可知,作动器的作动电源根据模式不同,来源不同:
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地面或空中襟翼未收上,电源来自ACAU
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空中襟翼收上时,电源来自控制器
利用这个,也可以快速判断出是不是控制器的原因。比如在上面的视频中,PSEU设置到空中模式后,发现作动作动延迟时,可以放出襟翼,看冲压门是否能够立即作动。
如果每次都是襟翼收上后冲压门才作动慢,基本上就可以判断是控制器的原因。
另外,平时为了让冲压门作动,通常都是PSEU上设置空中模式,需要拨出很多跳开关,比较麻烦。
研究了下原理图,发现其实还有更简单的办法,那就是直接在飞机地面通电状态拨出P6-4 A8(左冲压门控制)/B8(右冲压门控制)的跳开关,相应的冲压门作动筒就会在控制器的指令下到巡航模式:
原理其实也很简单:
拨出了28VDC的冲压空气控制跳开关后,ACAU里的K23和K24都直接断电不吸合了,115VAC直接通过K23 CLOSE触点到了冲压空气控制器,冲压空气控制器直接根据冲压空气传感器的温度(此时=OAT)来对作动器给出伸缩的控制指令。
OAT肯定会低于冲压空气调节的基准温度230F/110℃,所以正常作动器会给出伸出指令,冲压门也会作动到飞行关位。
当然,这个方法仅仅可用来判断故障,最终拆装测试还是要按AMM手册来。
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