空客A320飞机电子舱冷却系统空气滤更换周期的分析

■ 邵泽/新乡平原航空器材有限公司

1 研究背景

截至目前，中国大陆地区约有1200架空客A320系列飞机，随着机队规模的壮大，该系列飞机的可靠性与经济性越来越受到重视。电子舱冷却系统空气滤是A320飞机上的重要系统，如果空气滤出现堵塞问题，电子设备冷却效率降低，将增大风扇负荷，加快轴承等零部件的磨损，甚至引起计算机过热，加速计算机的老化，引发飞机故障。航空公司一般按照CMM手册确定A320飞机电子舱冷却系统空气滤的更换周期，但是通常情况下，按照手册建议的更换周期执行更换的报故率却比较高，导致空气滤经常需要提前更换，无形中增加了维修过程中的人力、物力成本。事实上，CMM手册中也提出此空气滤可以根据实际使用环境缩短更换间隔。就目前国内的空气质量环境而言，更换间隔缩短至何种程度是需要探讨的内容。

2 分析

A320飞机电子舱通风系统的工作原理如图1所示，当飞机在地面且环境温度高于12℃时，蒙皮空气进口活门与蒙皮空气出口活门打开，通过进气活门直接从外部引气，空气通过电子舱空气滤芯过滤后，经过风扇进入后电子架对电子设备进行冷却。当飞机在空中或地面环境温度低于9℃时，蒙皮空气进口、出口活门关闭，冷却空气形成内循环，通过蒙皮热交换器并利用飞机蒙皮的低温进行空气的热交换，气体冷却后通过空气滤芯的过滤，进入后电子架对电子设备进行冷却。当空气滤堵塞时，压力电门会检测到压差的变化，并将信号发送至航空电子设备通风计算机（AEVC)，AEVC收到信号后会发出鼓风扇故障（vent blower fault)或抽风扇故障（vent extract fault)等故障指示，待飞机落地后进行排故。如果确实是因为空气滤堵塞而造成的故障指示，需及时更换空气滤，若不及时更换，堵塞的空气滤在很短时间内流阻会陡然增加，进而加剧风扇及轴承的运转负荷，可能产生焦糊味等。

2015年某航空公司与新乡平原航空器材有限公司合作对一批使用过的A320电子舱空气滤进行流阻测试，以某北方城市为例，测试结果见表1。

经过测试，OEM件空气滤的新件初始空气阻力为1.21kPa，新乡平原航空器材有限公司生产的PMA件新件初始空气阻力为1.12kPa，此处的阻力值是指单纯滤芯的阻力，不包括壳体的结构阻力。从表1可以看出，当产品使用时间很短时，如表1中序号1、2的空气阻力增加很小，表明此时空气滤处于很健康状态；当空气滤使用时间增加至1361小时，阻力增加至1.53kPa；当使用时间再次增加至1774小时，阻力值突破2kPa，达到2.28kPa，是空气滤初始空气阻力的两倍；使用时间达到1875小时后，空气阻力达3.96kPa，是初始阻力三倍多；使用时间达到2044小时后，阻力值已经高达5.32kPa。

以上的数据分析表明，随着使用时间的增加，空气滤的空气阻力增大趋势明显，如果不及时更换空气滤，空气滤阻力值会快速上升，如图2所示，将影响电子舱的冷却效果，空气滤后方的风扇与轴承的负荷也将大幅增加，会缩短它们的寿命周期。

图1 A320电子设备通风系统工作原理图

表1 北方某城市机队空气滤阻力测试数据

表2 南方某城市机队空气滤阻力测试数据

图2 北方某城市空气滤测试阻力上升曲线

图3 南方某城市空气滤测试阻力上升曲线

采用相同的方法，对南方某城市的测试结果如表2所示。由表2可以看出，由于南方和北方的空气质量不同，使用时间相近的南方的空气滤阻力要比北方小一些。但数据变化的趋势相同，开始使用时阻力都属于平稳增长，当使用时间达到一定程度后，阻力急剧上升，如2101小时的阻力值急剧增加至4.68kPa，这说明空气滤堵塞后继续使用阻力值会直线增长，如图3所示，电子舱冷却效果受到影响，风扇与轴承的负荷也会急剧增大。

表3 北京机队某型号飞机空气滤阻力测试数据

在测试中，对一件在北京基地工作的空气滤进行检测，数据见表3。从中可以看出，虽然该空气滤的使用时间只有1388小时，但其空气阻力非常高，达到5.89kPa，已达报废程度，拆卸前系统已发出风扇故障警报。该飞机的工作地点北京的空气质量较差，春季又受到沙尘、杨柳絮等的影响，所以在很短的使用时间内空气滤就已达到寿命极限，需要及时进行更换。

3 结论

经过上述分析，判断A320电子舱空气滤的寿命极限大约是其阻力值增加到初始阻力的2.5倍的时间，再考虑壳体的结构阻力，并结合空气质量因素，建议将该型空气滤的更换周期定为1000飞行小时左右，该周期是其安全的使用时间范围。

某航空公司电子舱空气滤的更换周期较长，经常出现风扇故障问题，将其电子舱空气滤更换周期降低至1000飞行小时以内之后，风扇故障问题得到了很大改善。因此，缩短电子舱空气滤的更换周期，是保护A320飞机电子舱冷却系统最直接、维护成本最低的方式，重新评估此气滤的使用周期，可以保证电子舱冷却系统的正常工作，将飞机电子舱因空气滤堵塞出现故障的风险将至最低。