座舱环控热路失效典型案例分析

万引伟 程斌

摘要：座舱温度控制系统通过对供入座舱的冷热空气进行适当控制，平衡舱内热载荷，满足人体生理和机载设备正常工作的要求。本文通过分析飞机环控系统的组成与工作原理进行座舱环控热路失效的可能性分析，对故障进行定位并排除故障。研究此类典型故障，总结排故思路和排故流程，可为同类故障的处理提供参考。

关键词：超温保护；热路失效；孔探检查

Keywords：over-temperature protection；thermal circuit failure；bore-scope inspection

1 故障现象

某型飞机在空中飞行时飞行员反应座舱热路失效，调节座舱温度选择器置于手动模式和自动模式均无反应，且无任何告警信息和故障信息，落地后试车检查故障现象仍然存在。

2 环控系统概述

发动机在地面工作时，环控系统从发动机高压压气机第七级引气引出的高温高压空气，经过压力调节器将引气压力调至合适范围；从发动机引出的高温高压气体，经过第一级散热器压力调节与引气关断活门和超压指示器后分为“热路”和“冷路”，“冷路”经过初级散热器、环形散热器、方形散热器等三级散热器降温冷却后进入涡轮冷却器，通过涡轮降温，空气中的大部分水分析出，再经过水分离器除掉液态游离水，继而实现为座舱通风、调温、增压以及对机上电子设备进行冷却的功能，保持飞机环控系统的正常工作。

3 座舱温度调节原理

热路气体的来源是在初级散热器之前、引气关断活门之后引出的“热路”空气。“热路”上有热空气温度控制活门、热空气温度传感器、热空气超温恒温器。温度调节的控制中心是主控计算机。座舱温度调节的工作原理图如图1所示。

座舱温度选择器具有系统工作、关闭、排烟、除雾和座舱供气温度自动调节、手动控制等功能。环控系统正常工作时，主控计算机按照座舱温度选择器的设定温度，通过机电系统功率驱动盒对座舱入口温控活门的开度进行自动控制。座舱入口超温时，主控计算机收到座舱入口超温恒温器接通信号后，向机电系统功率驱动盒输出接地信号，机电系统功率驱动盒据此断开对座舱入口活门的控制信号，并关闭座舱入口温控活门。

手动控制时，座舱温度选择器有“加热”和“制冷”两个状态。此时，座舱温度选择器均向主控计算机发出开路信号，向机电系统功率驱动盒发出接地信号。座舱温度选择器在“加热”位置时，通过机电系统功率驱动盒断开主控计算机对座舱入口温控活门的控制，并打开座舱入口温控活门；座舱温度选择器在“制冷”档时，通过机电系统功率驱动盒断开主控计算机对座舱入口温控活门的控制，并关闭座舱入口温控活门。

4 热路失效原因分析及定位

4.1 热路超温保护

座舱温度选择器状态在“正常”档时，若热路超温，热空气超温恒温器接通，通过机电系统功率驱动盒立即向主控计算机发出热路超温信号。如果超温持续60s以上，机电系统功率驱动盒自锁。这时即使热空气超温恒温器断开，机电系统功率驱动盒仍然执行以下动作：

1）关闭引气关断活门；

2）向灯光告警计算机发送“环控关闭信号”；

3）停止氧气浓缩器供电，并关闭氧气电动活门；

4）向主控計算机发送“引气关断活门已关”信号。

通过地面观察，以上现象均未出现，因此排除热路超温保护的可能。

4.2 温控活门故障

飞机在静止状态下，通过操纵地面维护板进行活门开关自检检查，活门电限位装置运转正常，活门外观良好。使用万用表和外接直流电源对温控活门的针脚关系进行测量，检查结果如表1所示。通过以上排查，可以断定控制信号到活门电机部分相关电缆和插头未出现短路或断路的情况，暂时排除温控活门故障的可能性。

4.3 座舱温度选择器故障

对座舱温度选择器的安装固定进行检查，电缆插头和安装固定无松动。进行上电检查，查看故障清单，均无相关故障。对飞参数据进行分析，手动模式和自动模式信号正常，座舱温度选择器参数正常。初步判断座舱温度选择器无故障。

4.4 供气管路堵塞

在上述检查无果后，分别拆除涡轮冷却器至冷凝器、冷凝器至温控活门部分的环控管路。为了深入检查，将孔探仪探头以一定角度沿着管路进行检查，发现管路并无异常。飞机上电，进入温控活门自检程序，结合孔探检查，发现温控活门位置指示臂正常旋转，但温控活门阀门静止，多次试验后现象依旧。

综上所述，本次故障的起因是温控活门上的阀门不随电机旋转，导致环控热路气体无法进入座舱。球阀为机械机构，无角度指示和功能异常告警。同时，电限位装置的正常运转引发了一连串的后续操作，带来了额外的工作量。这为后续此类故障的排除奠定了基础。

5 故障排除及分析

5.1 故障排除

更换温控活门，安装后检查产品固定牢靠，保险完好，结合发动机试车进行验证，环控系统工作正常，气密性良好，座舱温度调节功能正常。

温控活门由直流永磁机带动，经齿轮减速器减速，通过电气限位装置控制，电动机输出轴带动球阀在规定范围内驱动。

5.2 疑点分析

球阀的位置并未与电机电限位装置的位置一致是本次排故的最大疑点。针对该温控活门进行电机检查时，电阻值正常，线路良好，电机可以正常工作，电机电限位装置指示正常，管路气密性良好。一切外在现象均表明活门电气控制均良好，但忽略了活门中机械部件的机械故障，机械缺陷增加了排故的难度。球阀卡死在关闭位置，导致热路气体无法正常进入座舱管路，进而出现除雾失效、调温失效的现象。

环控系统的故障存在诸多不确定性，因此在检查机上成品时务必从电气和机械结构的角度出发去确定设备是否工作正常。总的来说，此次排故的关键在于熟悉成品内部的工作原理，结合故障现象具体分析，理清思路，才能准确排故。

5.3 维修注意事项

针对事件中出现的座舱热路失效问题，应加强检查维护，及时彻底地排除故障，并排除此类现象中是否存在关联故障，以防止故障的再次发生。同时，日常维护中应加强对设备或成品机械结构活动部位的检查。

在进行线路检查时，务必确认飞机设备下电，结合设计原理图确认其测量的电阻或电压，必要时轻晃电缆、插头、活动接头处及周围区域，排除因飞机振动或线路接触不良而带来的测量误差。

6 总结

本文根据环控系统以及座舱调温工作原理，通过以上故障的分析和相应的排故方法，确定了此次热路失效的原因并排除故障，排故秉承“由简到难”的原则，通过分析故障现象，逐步排除各种可能性原因，最终准确定位。该故障非常特殊，排除过程中座舱故障清单以及维护清单上没有任何故障代码，管路检查也存在一定的局限性，所以，对系统及原理的充分了解是分析和解决故障的先决条件。同时，要在日常的工作中不断总结积累，不但可提高排故效率，还可加深对系统的理解，不断有新的认识。

参考文献

[1] 赵鹏，蔡忠春，李晓明. 某型飞机环控系统故障诊断系统设计[J]. 航空维修与工程，2015（4）：50-53.

[2] 葛俊，乐婷，宋冬. 某型飞机环控系统调节活门故障分析[J]. 科技视界，2019（29）：24-26，13.

作者简介

万引伟，助理工程师，主要从事飞机维修保障工作。

程斌，助理工程师，主要从事飞机维修保障工作。