[21空调] 空中桑拿：A320舱内过热的原理和处置

看到三年前（2019年9月17日）的一起事件，原文放到文末了。

大概是这样的：一架“单组件运行”的A321，在爬升期间（FL230）发现温度升高且无法控制，机组改平之后，无法解决问题，于是快速下降到FL100，随后在超重状态下返航了。

报道的标题有点刻薄：票价含桑拿（sauna included in fare price）。倒也很形象，如果驾驶舱或客舱的温度升高并且无法控制，结果就相当于要在空中洗桑拿了。

其实，对于A320系列客机，有两个ECAM告警与“空中桑拿”有关。但是，这个案例其实是第三种情况。我们先来看2个ECAM告警。

驾驶舱、前客舱或后客舱，如果其中任何一个区域的供气“管道”的温度超过了88℃，就会触发相应区域的ECAM告警（例如前客舱的 COND FWD CAB DUCT OVHT）。

88℃乍一听是不可思议的高温。毕竟在正常情况下，供气管道温度大约在20℃，与区域的真实温度比较接近。在下图中，左侧系统页面里的“18”、“18”、“16”即是3个区域各自的管道温度。

为了理解这个温度是如何可能达到这么高的，需要先知道一个公式：管道空气 = 调制空气 + 配平空气

调制空气（conditioned air）是AMM和FCOM里都正式使用的术语。（但是，一些中文版手册由于不理解这个词而给出了奇怪的译法……）

它指的是来自热引气、从组件中穿过的、被组件冷却之后的空气，因此在有些语境里也叫“冷却空气”或“冷却调制空气”。调制空气，在最终供到各个区域的空气中占有主要的流量，也提供基础温度。

调制空气的温度很低，在离开组件之前，通常可以达到10℃以下。例如在上面的图片里是5℃。

调制空气先进入混合室（mixer unit），然后在各个区域的供气管道里与各自的配平空气支流汇合。

配平空气（TRIM AIR），是从组件的入口（FCV）下游引出的热空气（HOT AIR），因此，它是没有经过组件调节的热引气。而热引气来源于发动机内部的温度更高的区域（高压压气机），风扇空气通过预冷器把最初的热引气冷却到了大约150℃至200℃，就得到了“预调制引气”。

在这里，配平空气=热空气=热配平空气=热引气=预调制引气（这些是同一个事物在具体语境下的不同表述），温度介于150℃与200℃之间。

不难想到，如果控制系统失效了，提供了过大的流量，就有可能导致：当配平空气叠加调制空气（得到管道空气）以后，温度仍然非常高。如果管道空气达到了88℃，就会触发ECAM告警。

当然，在驾驶舱得到告警之前，乘客们很可能已经先躁动了，毕竟空中桑拿不是很舒服。乘务组通过客舱内话报告了情况，机组很想说一句“稍安勿躁”，可是他们必须自己先平静下来。

熟悉与空调系统运行有关的几个系统页面（COND、BLEED以及CAB PRESS），特别是重要数值的正常范围，能帮助机组更轻松地处置ECAM告警。

至此我们已经知道，调制空气（温度过高）和配平空气（流量过大）都有可能导致管道空气温度过高，只不过在实际运行中，配平空气流量过大的可能性更大一些（例如：某个活门卡在了最大位置）。计算机（ACSC）会通过关闭配平空气系统来自动纠正问题，这很智能、也很……傻瓜。

配平空气被自动关闭以后，如果这是一个正确的纠正动作，那么管道空气会冷却下来，机组就……被“伺候”得跟傻子似的……根据厂家的设计，可以在管道空气冷却到70℃以下之后考虑重新使用配平空气：通过按出然后按回HOT AIR电门来完成重置。

复习公式：管道空气 = 调制空气 + 配平空气

如果提供主要流量的调制空气超温了，那么管道空气当然也会超温。调制空气的温度，由组件出口温度传感器来获取，如果达到了95℃，那么驾驶舱内会收到相应的ECAM告警，例如左组件是：AIR PACK 1 OVHT。

假设一个情况：ACM的涡轮部分叶片突然断裂。这会导致组件的冷却效果迅速变差，因此调制空气的温度上升。这可能会先触发三个区域的管道过热告警，然而配平空气的自动关闭无法过热情况，随着温度继续升高，组件过热告警也会被触发。

但是，ACM压缩机出口温度超过了260℃（正常情况下由冲压空气冷却到180℃）也可以触发组件过热告警。在ACM压缩机出口有独立的温度传感器。

下图标识出了刚刚提到的两个温度传感器，帮助专业读者理解前面的文字。3=comperssor discharge temp sensor；6=pack discharge temp sensor。

顺便提醒一下：FCOM 为组件超温告警写的解释是不完整的，书上只提到了ACM压缩机出口温度超过260℃这种情况。这是近期我们在手册里捉到的一条大虫（欢迎关注“手册捉虫”游戏）。

导致这里超温的原因，可能是ACM的压缩机部分发生了故障，或者是初级热交换器（PRIM HEAT EXCHGR）变脏。组件的其他部件（ACM旁通活门、冲压空气入口门、FCV等）的补偿性动作有可能可以使组件出口的温度得到控制。这样，超温情况就只被限制在组件内部，客舱里不会体验到空中桑拿。

但是，如果ACM压缩机出口温度达到260℃，表明组件内部的失效比较严重，计算机（ACSC）会对组件进行“保护性关断”。这很智能，也很……傻瓜。

这种情况下，机组就……被“伺候”得跟傻子似的……根据设计，只需要动动小指头，把组件电门按出来，这只是一个确认动作。然后，由于某些失效在运行中是可逆的，厂家还允许在过热消失以后恢复使用空调。

回到文章开头提到的那个案例。根据报道所提到的故障情况和维护工作，根据我们对空调系统的理解，来补充报道中没有仔细展开的技术细节。事情的全貌很可能是这样的：

右侧组件的FCV故障，因此已经办理保留，在空中不可用。这种情况下，左组件自动按照120%的流量工作，以确保座舱增压。但是，左组件出口和混合室之间的一段“波纹管”破漏。这意味着调制空气可以选择了一条力学上的捷径，泄露到空调舱，进而（通过盖板的缝隙）逃逸到大气中，这样一来，管道空气就失去了大部分流量。

在这个案例中，由于飞行高度比较低（爬升到FL230），座舱增压受到的影响暂时还没有成为最明显的后果。OFV很可能已经作出了补偿性的反应，自动设置到全关位。这样一来，已经进入客舱的调制空气（和配平空气）失去了出口，飞机就成了搭载大约200人（体温36℃+）的“闷罐子”，逐渐变成“桑拿房”。

在必须确保增压的前提下，以下是机组在控制面板上可能尝试的纠正动作（不管是否有效）：1）把温度调节旋钮逆时针转到最小；2）按出配平空气电门；3）尝试改变流量；4）关闭客舱风扇；5）使用APU引气替代发动机引气……

但是，从事后看，真正有效的纠正措施只能是恢复管道空气的供应（更换破漏的“波纹管”），而这也是机组在空中无法完成的。

机组在FL230改平，并尝试以上纠正动作以后，即使从BLEED页面中观察到左侧组件的参数非常健康，也只能考虑关闭左侧组件了；然而右组件已经被保留。放弃增压、确保健康，这是不得已的选择，这就是为什么要快速下降到FL100，然后紧急返航，这期间很可能还使用了面板上的RAM AIR电门来实现应急通风。

在这个案例中，单组件运行叠加另一侧的调制空气泄露，影响到了座舱增压，进而导致座舱温度升高且不可调节。由于组件本身以及配平空气系统都是好的，很可能没有触发任何驾驶舱效应，而只有桑拿房的体验。

而在其他一些类似的真实案例里，座舱释压可能是主要问题，这和调制空气泄露的具体情况以及飞行阶段有关。

以下是关于这个案例的报道原文。

Incident: Canada A321 near Toronto on Sep 17th 2019, sauna included in fare price