737-200的一个引气故障分析

wengqilin · 发表于 2011-2-12 22:30:41

737-200的一个引气故障分析

    前一段时间，B-2512号飞机频频反映在发动机大功率时右发引气压力太高，右侧管道压力指示器的指针常常指到极大点。为此，我们先后更换了右发引气压力调节器及13级调节和关断活门，但故障依然存在。最后更换了右空调组件活门后，故障消失。

我们知道，737-200型发动机引气是一个全气动的引气系统，由高压8级压气机引气和高压13级压气机引气组成。在起飞爬升及巡航功率时，飞机使用的是8级引气；当发动机处于小功率时，8级引气的压力输出不能满足空调等系统的需要，引气系统将自动转换至13级引气。

737-200型飞机的13级引气主要由调节与关断活门、压力调节器、预冷器和450度恒温器组成。它是全气动调节、自动工作的，不需要人工干预，在驾驶舱只能从P5板上的引气压力指示器观察其工作情况。压力调节器是一个可变压差调节器，它与调节与关断活门配合工作，调节13级引气的压力，使其满足系统的需要。从附图一可以看出引气调节器输入13级调节和关断活门上游的压力信号，经调节后输出到调节与关断活门作动器的打开腔，当作用到打开腔膜片上的压力大到足以克服活门内的弹簧力时，膜片便会带动活门向打开方向运动。13级引气开始供向飞机的气源系统，因为13级引气压力远远高于8级，所以此时8级引气口的单向活门被关闭，不能向系统供气。另外压力调节器还接受组件活门的控制压力和组件活门上游管道压力这两个信号，当这两个压力之一变大时，便推动调节器内的校准膜盒来移动阻尼膜盒，压缩调节器弹簧，来对调节器进行重新校准，使弹簧力对应于信号腔压力，从而控制输出压力。调节器的输出压力是控制压力的正函数，即控制压力越大，调节器的输出压力越大，调节与关断活门作动器膜片两端的压差相应增加，活门向打开方向移动，直到膜片上的力重新达到平衡。弹簧的最大压缩量由止动点控制。整个控制系统综合作用的结果是使13级调节和关断活门按程序工作。

在慢车时，压力调节器控制调节与关断活门全开，引气系统完全由13级引气供气。随着发动机转速地提高，关断活门的开度逐渐减小，从而保持引气压力在一定数值。当发动机功率达到其8级引气可以满足系统需要时，引气调节器的输入压力也逐渐提高到一定值，足以推动调节器内的球阀克服弹簧力向关闭方向运动，直到完全关闭。这样压力调节器就与输入压力切断了联系，其输出压力也就变为零，从而使得调节与关断活门作动器内膜片在弹簧力的作用下带动活门至关闭位。至此发动机的13级引气便退出了工作，而由8级引气接替。而在飞机使用8级引气时，引气压力是没有调节的，它只随发动机转速地变化而变化。

    由上述分析可知，在正常情况下，如果双发均处于高功率状态且油门一致，其引气压力会基本相同。因此大功率时双发引气压力不一致的故障一般都是由于某一发的13级调节和关断活门不能按规定程序关闭所导致的。此时13级压气机的引气进入气源管，引气压力自然会高于正常值。通常情况下，引起这个故障的主要原因是引气调节器失效或者13级引气活门卡在开位，更换这两个部件都能够排除故障。而这次我们通过换件、串件证实调节器和活门都是好的，最后却发现空调组件活门是导致这个故障的“元凶”。为什么空调组件活门可以导致引气系统故障呢？这要从737-200型飞机引气系统的工作原理来分析。

    737-200型空调与500型的区别之一是200型多了一根从组件活门到引气调节器的信号管（见图二），使得引气调节器可接受组件活门的控制压力信号。组件活门的控制压力从活门上游经领示调节器、线圈A控制的球阀，进入组件活门的打开腔，同时控制压力还与引气压力调节器和文氏管伺服控制机构相连。这样，组件活门就和引气压力调节器建立了联系。当8级引气压力降低或系统用气量增加，组件活门的文氏管内空气流速降低。根据伯努力定律，P+gv*v=C，其中C是常数，如果假设温度不变，g也可以看作常数。流速v降低，文氏管内的压力P会相应增大，这样文氏管伺服机构内的膜片两端压差增加，膜片带动球阀逐渐关闭以减少对控制压力放气，使得控制压力升高，组件活门开度增加以保持流量。同时控制压力也供到了13级引气调节器，当控制压力高于环境压力7PSI ，组件活门已开至全开位，进一步增加控制压力对组件活门的位置毫无影响。而此时控制压力的增加将导致引气调节器重新校准，使13级引气活门开始打开供气，以弥补引气不足，直至13级引气完全接替8级引气。当发动机引气压力增加或系统要求的压力降低时，便出现与此相反的程序。组件活门和引气调节器的配合保证了发动机在小功率时引气和空调系统的正常工作。

根据前面的分析，2512大功率时引气压力过高肯定是由于13级引气活门没有正常退出工作引起的。现在已经证实13级引气活门和引气调节器是好的，因此调节器的控制信号便成了怀疑对象。前面已经讲过，引气调节器是一个可变输出的调节器，其输出压力是组件控制压力的正函数，控制压力越高，调节器内弹簧力越大，由弹簧加载的球阀的开度也越大，调节器的输出压力就相应变大。如果组件活门内的领示调节器或文氏管伺服控制机构故障，导致组件活门控制压力过大，就会使得13级引气调节器内的球阀在发动机大功率时不能关闭，这样输入压力依然能够进入引气调节器，引起13级关断活门不能完全关闭，造成引气压力过大。组件活门控制压力过大带来的另一个后果是组件活门的开度大，容易引起过热断开，但因为此故障发生在冬季，空调不易出现过热，因此这个现象仅出现一次，未引起太多注意。

总之，由于737-200型飞机的组件活门和引气调节器有一条信号管路沟通，二者工作是有紧密联系的。因此排除引气故障时，一定不要忘了组件活门。