PW306C发动机引气超温排故分析

摘要：本文以飞机发动机引气“超温”常见故障为出发点，分析了引气系统工作原理与故障现象的内在联系，基于实践总结出有效的检修手段与安全操作程序，创新性地提出了模拟测试方法辅助故障隔离，有助于提升飞机维修水平，推进持续安全管理。

关键词：飞行校验；引气超温；故障隔离；持续安全管理

Keywords：flight inspection；bleed air overheat ；fault isolation； continued safety management

飞行校验飞机多在2000米场高以下低空复杂机动飞行，时间久，难度大，对飞机发动机性能要求高。奖状680飞机执行校验飞行时，机组经常反映机舱空调冷气不足，发生阶段常在地面等待或空中作业阶段。排查空调系统及部件工作均正常，故重点分析PW306C发动机引气系统。

1引气系统工作原理[1]

1.1 引气系统概述

发动机引气主要用于驾驶舱与客舱温度控制、座舱增压、防冰排雨、发动机控制等。引气分为发动机低压级引气和高压级引气。在发动机低转速时（TLA<33.5°），引气主要来自于高压级；在发动机高转速时（TLA >33.5°），高压控制关断活门关闭，由低压级提供引气。发动机引气气流受引气压力调节，与关断活门（PRSOV）控制进入气源总管，经安装在吊舱区域的预冷器调节进入客舱。

1.2 主要部件

PRSOV是电控气动活门，控制活门下游气源压力在65±15psi。發动机引气电门在“ON”位时，电磁阀作动、气源压力使PRSOV打开；当电门在“OFF”位时，PRSOV关闭。PRSOV关小，减少气流量从而降低引气温度，引气压力相应降低。

预冷器作为引气初级降温一种方式，采用的是对流交换原理，使用流经风扇后的外涵道冷空气换热，如图1所示。

温控蝶形活门，如图2所示，开度调节冷空气的流量，进而控制下游引气的温度。温控活门接受上游引气管路的温度传感器输出信号，作动线性马达，驱动活门改变开度。预冷器系统的工作是自动的，预冷器控制活门打开，使风扇外涵气流流向预冷器，以冷却发动机引气。它使发动机的引气温度保持在450°F～500°F。

气源系统的警告显示信号来自于引气温度传感器和活门状态。除此之外，涉及的主要部件还包括引气控制PCB等冗余控制组件。

温度传感器感受引气管路温度，转换输出随温度变化的可变电阻值。共有两个，其中一个输出信号作动线性马达；另一个输出信号至引气监控PCB，实时监控。当感受到560°F持续20秒，判断触发BLEED AIR OTEMP L-R CAS 信息，驾驶舱EICAS显示告警。

2引气系统故障分析

2.1 引气系统常见问题

引气系统的部件繁多、复杂，涉及的关联系统较多，对空调、增压、防冰、防火、发动机控制等系统都有密切的影响。一般来说，引气系统的易发故障很多，且不容易排查。

引气系统本身的常见故障有：引气超温、引气压力不足、高压活门失效、放气活门故障和引气探测线路故障等。其中，引气超温的情形较多，且一定程度上的温升如果未达到触发超温告警的门限之前，引发的问题极为隐蔽，不易被发现，给后续排故测试等工作带来不小挑战[2]。

2.2 故障隔离思路

分析引气超温的故障问题一般要首先区分“真超温”和“假超温”。

真超温：预冷器组件确是无法使发动机的引气得到足够地冷却，导致发动机引气的实际温度超过560°F，从而触发了引气超温的CAS警告信息。这种类型的超温往往伴随出现引气压力不足和其他系统的关联故障或影响，如引气超温、管路松动漏气会造成探测系统提示、防火系统故障等。这时可以通过正常的系统功能测试进行辅助判断。如调节空调系统查看管道温度显示，初步验证引气温度高低变化；提高发动机推力，观察比较发动机指示系统的涡轮级间温度（ITT）判断指示是否一致等。

假超温：即发动机实际引气温度虽未达到560°F的感温预警门限值，但监控PCB输出了引气超温告警信号。有时是由于PCB本身电信号离散输出误差，更多的情况是560°F感温传感器阻值产生漂移，导致感受温度的阈值降低，尤其易受过高过低温度变化或雨雪等湿度较大的环境影响，输出超温状态信号至监控PCB，触发警告信息[3]。

此外，由于发动机引气压力和流量还取决于发动机功率的大小，所以在分析故障时，认清了故障现象与后果，还要着重考虑故障发生时所处的飞行阶段，十分必要。

引气超温发生在飞行的任何阶段，首先怀疑的部件是传感器或预冷器控制活门。若预冷器系统出现故障，没有足够的冲压空气冷却引气，使得发动机引气温度不断上升，当达到560°F时，传感器工作，触发告警。例行检查要留意预冷器本身污垢或者有裂纹常导致冷却效率降低等。

引气超温只发生在大功率阶段（起飞、爬升、巡航）：要重点考虑的部件是高压级调节活门PRSOV。当TLA >33.5°，此时所使用的引气为压气机低压级的，如果高压级活门卡滞在开位，或者高压引气调节器调节功能失效，使高压级的空气同样经过PRSOV进入总管，则发动机引气温度会升高，这样的结果与预冷器控制系统失效时一样的。可通过观察发动机参数ITT变化趋势辅助初步判断[4]。

3排故测试实践

3.1创新测试程序

不具备专用测试盒的情况下，转变思路，考虑外接输入信号替代传感器，分段隔离问题。研习系统线路图，找到对应的I/O（输入输出）信号插钉，串联接入一个可变电阻器，模拟进行预冷器温度控制器功能测试。调定不同电阻值范围，查看预冷器控制器的响应与输入信号匹配程度。

为测试温度传感器在不同引气温度下的有效反应，开发合理测试方法，组合应用热风机、温度计、欧姆表和导线，模拟传感器在不同温度引气作用下的输出响应，绘制电阻值随温度变化的趋势图，进一步验证传感器工作状态。

3.2经验与注意事项

进行测试工作要尽量减少无关因素影响，以免影响主体判断。

在拆卸引气系统部件之前，须先释放引气管道内的压力，否则高热、高压的引气会导致人员受伤或设备受损。关联区域做好警告或提示标志。

在進行预冷器拆装程序时，要防止外来物进入管路引发其他损伤或者漏气。重点检查预冷器交换器内的鳞片，应该清洁畅通无损伤，不能阻塞气流。

应正确安装各管路接头法兰安装边的橡胶封严，特别留意安装方向，否则会发生泄露。

明确V型固定卡环紧固力矩限制。V型卡环不需垫片封严，但过紧力矩也易产生损伤，从而引发泄露。

通过监控发动机性能趋势，也能预先发现某些潜在问题，及时采取措施，提高运行效率[2，5]。

总之，发动机引气超温排故工作，要重视收集完备的信息，如飞行阶段、故障显示、关联信息等。全面分析系统工作原理，首先进行必要的功能检查排除一些部件，再合理地创新测试方法与实践，辅助故障隔离。快速准确地分析排故，有利于提高飞机的稳定性与可靠性，推进持续适航管理与维修安全发展。

参考文献

[1] PW306C Engine Training Manual[Z]. Pratt Whitney Canada，2019.

[2] 曲道武. 奖状680飞机故障统计分析及其补充维修措施[J]. 航空维修与工程，2020（9）：64-65.

[3] 马思宁. 飞机维修手册验证的研究[J]. 航空维修与工程，2015（9）：93-95.

[4] 叶茂，陈传锐.基于故障树分析法的某型飞机刹车控制系统排故[J].航空维修与工程，2017（1）：56-58.

[5] 孙敏，田哲.基于机务技术能力提升的故障隔离指南探索[J].科技创新导报，2019（26）：6-8.

作者简介

连喜贺，工程师，维修主管，长期从事King Air 300、奖状560xls/560xls+/ 680系列飞机的适航维修管理与安全管理。