波音737飞机设备冷却系统某设计缺陷的探讨

许敬远 吴坤恒 许鹄展

摘要：本文从一起罕见的波音737NG飞机设备冷却系统供气OFF灯点亮故障引出其逻辑设计缺陷，简单介绍了设备冷却系统原理，并探讨了设备冷却系统设计缺陷。

关键词：波音737飞机；设备冷却系统；低流量传感器；设计逻辑

Keywords：B737 aircraft；equipment cooling system；low flow sensor；design logic

0 引言

现代飞机高度集成化、智能化，电子电气设备广泛应用。随着电子电气设备功率的日益增长，产生的热量也随之增多，如何为这些设备提供冷却是飞机设计的重要课题之一。波音737飞机的设备冷却系统利用供气风扇、排气风扇及管道等部件形成空气循环，为飞机驾驶舱及电子舱的各类设备提供冷却，保证即使在高温环境下这些设备也能可靠地工作。设备冷却系统有着举足轻重的作用，其日常维护和故障排除也显得尤为重要。

1 故障描述

某航一架波音737NG飞机航前通电后设备冷却供气OFF灯点亮，检查供气正常位和备用位风扇都不运转。数分钟后风扇自动恢复运转，但OFF灯依旧点亮。更换相关流量传感器和风扇后均无法排除该异常现象。

设备冷却系统使用机舱内空气循环带走驾驶舱和电子舱设备产生的热量，通过供气系统（送气）和排气系统（抽气）完成。每个系统都有一个正常位风扇和一个备用位风扇，两个低流量传感器分别监控供气和排气管道里气流的温度和流量情况（见图1）。在地面，机外排气活门完全打开，将气流排到外界环境中；在空中，机外排气活门根据实际情况适当打开或关闭，气流通过单向活门排向前货舱用于加温。当管道中流量不足时，低流量传感器给出的警告信号送到驾驶舱点亮相应OFF灯。

3 故障排除

参考FIM21-27《TASK807＼808EQUIP COOLING SUPPLY OFF Light On Fault Isolation》手册排故，检查相关线路和供电电压均正常，更换相关低流量传感器和风扇，仍无法排除故障。

排故过程中发现一个异常现象：飞机每次重新通电后供气风扇不工作，持续时间约5min左右，期间复位低流量传感器及风扇的供电无效。5min后供气风扇自动恢复工作，但供气OFF灯仍不熄灭，此时再次复位低流量传感器的供电跳开关，则可以熄灭供气OFF灯。

查阅波音手册，发现设备冷却系统的排烟模式可能与该异常现象有关。排烟模式是指当舱内存在燃烧或烟雾时飞行员设置排烟构型，供气风扇停止工作 5min以减少电子舱的空气供给。由此，检查空调面板，发现空调面板确实处于排烟模式要求设置的构型（左组件或右组件电门置于HIGH位，且右再循环风扇电门置于OFF位）。将电门恢复正常构型后，被抑制的风扇立即恢复工作。再次对飞机重新通电，故障现象消失。

4 故障分析

为了解释上述故障现象，在多架飞机上进行了验证，发现飞机通电后将空调面板设置在排烟构型时，飞机不会出现任何异常现象；若飞机通电前就将空调面板电门设置在排烟构型，则通电后5min内正常/备用位风扇均不工作，供气OFF灯亮，期间复位低流量傳感器及风扇的供电无效，5min后供气风扇自动恢复工作，但供气OFF灯仍旧不会熄灭，此时复位低流量传感器的供电则可以熄灭供气OFF灯。

虽然找到了导致异常现象的原因，但该现象与手册描述的系统设计存在很多矛盾之处，表现在：一、按照系统设计原理，排烟模式仅在空中工作，但飞机在地面通电前设置排烟构型却导致通电后进入排烟模式；二、按照系统设计原理，排烟模式下低流量传感器接收到抑制信号，供气OFF灯不会点亮，但实际上OFF灯却被点亮。

以上表现说明，该系统存在设计逻辑以外的缺陷。排故人员参考手册深入分析了该系统的工作原理。如图2所示，供气正常位风扇（备用位风扇同理）工作的必要条件包括：

1）驾驶舱供气风扇电门在NORMAL位；

2）正常位风扇控制继电器R347吸合，给风扇提供3相115VAC交流电；

3）风扇热电偶电门闭合（未发生过热）；

4）供气系统控制中断继电器R645在NORMAL位（未吸合）。

如图3所示，设备冷却供气OFF灯（排气OFF灯同理）点亮的条件包括：

1）按压OFF灯组件时，本体的地（GROUND）信号接通；

2）低流量传感器发出低警告地信号，这里包含两种情况，第一种情况是传感器真实探测到低流量时给出低警告地信号，第二种情况是执行驾驶舱灯光测试时，传感器接收到测试指令时输出地信号使OFF灯点亮；

3）正常/备用位风扇同时断电时，正常/备用位风扇控制继电器R347和R373同时在OFF位，灯组件从D11452插头PIN7线路获得地信号（见图2）使 OFF灯点亮。

4.1 排烟模式设计原理

当飞机在空中设置排烟构型时，空地继电器R592在AIR位，排烟控制继电器R648通电吸合（见图4），28VDC电源经过R644、R945、R946后到达供气系统，控制中断继电器R645，R645得电吸合，破坏了供气风扇工作的必要条件，供气风扇停止工作（见图2），同时R645吸合使低流量传感器接收到抑制信号，抑制OFF灯点亮（见图3）。OEV（外流活门）指令继电器R650得电吸合，使OEV进入SMOKE模式，活门打开并向机外排烟。R645是一个5min延时断开继电器，5min后继电器断开，风扇恢复工作。