波音737NG飞机APU喘振故障研究

黄海

摘  要：波音737NG运行的过程中，APU是飞机辅助动力装置，直接决定了飞机起飞的平稳性和起飞质量，APU为飞机正常运行提供了一定的动力支撑。针对波音737NG飞机APU系统来说，喘振故障是相对较为常见的一种故障类型，想要有效保障飞机飞行安全，就应该严格把控波音737NG飞机APU系统的良好运行。文章将对波音737NG飞机APU系统进行详细分析，并针对波音737NG飞机APU系统喘振常见故障开展全面探析，并提出解决故障问题有效措施。

关键词：波音737NG;APU;喘振故障

中图分类号：V267         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）08-0065-02

Abstract： In the process of Boeing 737NG operation， APU is the aircraft auxiliary power plant， which directly determines the take-off smoothness and take-off quality of the aircraft. APU provides some power support for the normal operation of the aircraft. For the APU system of Boeing 737NG aircraft， surge fault is a relatively common fault type. In order to effectively ensure the flight safety of the aircraft， we should strictly control the good operation of the APU system of Boeing 737NG aircraft. This paper will make a detailed analysis of the Boeing 737NG aircraft APU system， and comprehensively analyze the common surge faults of the Boeing 737NG aircraft APU system， and put forward effective measures to solve the fault problems.

Keywords： Boeing 737NG; APU; surge failure

隨着我国经济不断发展，我国民航事业呈现出蓬勃发展态势。为了切实保障人们出行交通安全与顺畅性，民航客机检修工作必须要不断优化工作技能、累积客机检修经验，为我国民航事业的可持续发展保驾护航。波音737NG（Boeing 737 Next Generation）作为我国当前最为普遍的民航客机类型之一，是第三代737系列客机。客观来说，波音737NG飞机相比第二代737（737-300/400/500）系列飞机来说，更加具备安全性、便捷性、易维护性。波音737NG飞机是中短程喷气式飞机，在我国各大航空公司有所应用。结合当前波音737NG飞机APU系统喘振故障来看，造成喘振故障出现的主要因素有两个，分别是“负载压气机或者引气系统故障，造成压力摆动并且产生一定的喘振声”、“APU系统其他部件造成发动机故障，或者APU系统本体出现故障”。所以，本文将从以上两个层次，对波音737NG飞机APU喘振故障开展详细分析研究。

1 APU系统内涵概述

APU系统是飞机的动力装置，其本质是一台小型的燃气涡轮发动机。在一般情况下，APU系统设置在机身尾部的非增压舱当中，主要是在方向舵的下方（如图1所示），设置APU系统的主要目的是为飞机提供电与气。针对波音737NG飞机来说，选择APU系统时，其选装内容不尽相同，应该结合波音737NG飞机的实际情况，结合启动高度和供电高度等层面，实事求是的选择APU系统。在APU系统启动运行时，一般分成两个层面的内容，分别是“预启动阶段、启动阶段”[1]。针对预启动阶段来说，在预启动之前应该检查APU系统装置的电瓶电门开关是否开启，应该保障交流处于随时可以使用的状态。开启1号燃油增压泵，在增压燃油装置启动的过程中有效提供动力支撑。启动APU系统时，把握APU操控部件。并通过燃油将活门阻断，接着将活门开放。在以上一系列操作之后，直流电会进入到气门装置当中，发电机则会处于运转状态。结合飞机运行实际情况逐渐上升转速，一般情况下转速可以达到100%。随后将电门关闭，通过通电点火系统保障点火状态开启，随后开展燃油电磁阀门，联通引起与比例操纵活门。在以上操作之后，便可以完成APU系统启动工作，在APU系统的支撑之下，飞机便可以安全启动。

2 负载压气机、引气系统故障

出现负载压气机或者引气系统故障，直接会造成压力摆动问题。该问题一般都出现在寒冷、潮湿天气，若出现负载压气机或者引气系统故障，会引起APU系统出现运行不稳定、频率较小的喘振。一般情况下，针对负载压气机、引气系统故障来说，提供给开关引气电门与空调电门等措施，便可以将故障进行复位。

（1）在一般情况下，波音737NG飞机引气压力的大小取决于导向叶片（IGV）的角度而不是引气活门。与二代波音737-300机型存在较大差异。波音737NG飞机的引气活门只有简单的开关功能，导向叶片（IGV）角度与飞机引气模型、飞机结构、进口压力（P2）、空地状态、进口温度（T2）等因素，有着息息相关的联系[2]。SCV角度取决于负载压气机的气流状态，ECU是在压差、总压信号的基础上，通过计算得出负载压气机的气流量。在此基础上，严格把控导向叶片（IGV）角度、进口温度（T2）、引起模式、空地状态，并且计算出负载压气机喘振边界、喘振现象不出现的最小空气流量。

若APU系统正常运行情况下的最小空气流量小于喘振现象不出现的最小空气流量，那么便可以通过SCV加大开放气的形式，有效增大空气流量，以便于有效避免飞机APU喘振故障。

波音737NG飞机在实际运行时，因为飞机自身无法针对引起压力进行自主调节，通过导向叶片（IGV）角度、SCV在不同环境、不同角度配合之下所形成。若导向叶片（IGV）角度较为稳定，但是SCV体系出现故障、计算位置与信号源出现问题，那么则会出现气压摆动与偏离等问题，直接会出现APU喘振故障。此外，若导向叶片（IGV）作动筒出现故障问题，那么也会导致导向叶片（IGV）角度变化，导致引气压力摆动或者无引气等诸多问题。针对导向叶片（IGV）作动筒故障来说，波音公司在737NG-FTD-49-10002当中，针对该问题进行了明确提示。

虽然当前我国波音737NG飞机使用新件号9886188-3相对较多，但是在故障检修与故障排除工作时，若出现导向叶片（IGV）作动筒故障造成的引气压力故障，因代码显示49-52270或者49-52289状态时，便可以按照以下手段，对故障开展进一步验证。若出现故障因代码时ECU全关，IGV、SCV全开，如果APU引气电门处于打开状态时，那便可以按照FIM手册的相关要求以及说明，关闭APU引气电门，并且再次打开或者启动APU系统，以便于有效的恢复APU的供气功能。此外，还可以进入APU BITE程序当中开展输入监控，查找引气压力、IGV角度、SCV角度等相关参数，开展进一步严谨验证。

（2）在出现APU喘振故障之后，并且发现了PT与DP传感器信号、总管、上余水孔出现堵塞等问题时，并造成ECU计算负载压气机其流量偏小错误，那么则会造成SCV出现错误摆动问题，直接导致APU喘振放炮问题。在相对较为寒冷、潮湿的天气，还容易造成信号管堵塞，故障信号显示49-52270、49-52289等，导致PT与DP信号漂移。这对此类故障来说，会造成SCV全开、IGV全关，会导致APU系统无引气故障。

针对此种问题来说，可以通过以下形式进行故障解决。拆下PT与DP信号管，并用氮气将PT与DP信号管进行清洁。此外，针对波音737NG飞机来说，应该严格按照737NG-FTD-49-08002的要求与指示开展操作。进入到APU BITE程序当中开展输入监控，查找PT、DP、SCV角度等诸多参数，对故障出现的原因进行验证。

（3）当飞机APU自身并未出现任何故障代码时，但是在飞机APU系统启动时，出现转速上升较慢、一侧空调组件活门无法关闭现象时，导致飞机APU系统只有一侧空调可以正常运行时，也容易出现飞机APU喘振问题。

针对这一问题来说，在解决的过程中，应该严格按照飞机APU系统的运行原理进行分析。因为引气模式是由空调控制电门、发动机启电门、飞机APU引气电门、控制系统等各项内容所决定的，那么针对此种问题需要详细分析以上各个控制环节是否正常，明确各项控制系统参数。空调组件活门无法关闭，相当于ECU已知的引气模式与实际引气模式不符。应该通过译码结合APU BITE程序输入监控的形式，对飞机引气系统结构与工作原理进行分析，并开展有针对性的故障验证。

3 APU其他部件、APU系统本体出现故障

针对该类故障来说，故障发生的时间并没有明显的规律，但是该类故障往往在大负载和启动后更加容易出现。当APU其他部件、APU系统本体出现故障时，容易产生较大的异响与大幅度的压力摆动。按照故障当中常见的原因进行分析，主要有两种情况。

（1）启动无异常，并且APU BITE内的各项参数都未出现异常，只是在启动大发时出现无规律异常放炮喘振问题，并且APU BITE检查出现了ECU、燃油流量、引气压力等参数的巨幅摆动，这也是由于APU本体出现故障所造成的[3]。在实际开展故障分析的过程中，应该充分结合FIM49-55TASK808开展相关检查，航线在实际开展维护的过程中，应该重点检查进气区域外来物和尾喷区域最后一级涡轮的实际情况，并且严格按照FIM的相关要求，严格开展检查工作，建议更换APU本体，并且将APU本体送到厂家进行分解检查工作。

一般情况下，APU内部构件出现故障时，则会出现较大、较为尖锐的噪声。若出现了此种问题，必须要第一时间停止APU本体使用避免进一步损害问题导致维修成本增加。

（2）若燃油系统部件出现了大负载的故障，由于APU发动机转速不断下降，则会出现引气摆动喘振问题，针织出现断电关车问题。这对这一问题来说，便可以通过APU BITE程序当中开展输入监控手段，针对类似的历史事件故障代码进行详细分析。

结合故障实际情况，对本次出现的故障情况进行詳细分析。结合737NG-FTD-49-09002的提示分析燃油配器设计是否存在缺陷问题。在实际开展故障排除当中，针对各项燃油分配器的实际情况进行分析，第一时间分析，及时发现问题并且解决问题。

4 结束语

总而言之，波音737NG飞机APU系统当中，最为多发、最为常见的故障类型便是喘振故障。在实际开展客机检修工作的过程中，检修工作人员应该严格按照FIM故障分析手册当中的要求、故障概述、故障排除经验等相关内容，严格对喘振故障进行分析，并开展有针对性的故障检修工作，为我国民航客机检修工作发展进步提供微薄之力。

参考文献：

[1]刘益民.波音737NG飞机APU起动失败故障的研究[J].科技风，2019，377（09）：152.