浅谈S76C+直升机引气加温系统原理及排故经验总结

付大鹏

摘要：直升机引气加温系统是寒冷运行环境下，客舱内部环境温度调节的关键保障，近年来随着我队直升机的服役年限增大，引气加温故障愈发频繁。尤其是对于长期执行海上救助任务的航空器，相关零部件长期吸入高盐、高湿度的低空海洋大气，故障问题尤为突出。因此，对于引气加温系统原理的探讨、排故经验总结、相应检查控制措施的提出，对保障救助直升机飞行安全有相当重要的现实意义。

关键词：直升机;维修

1概述

引气加温系统虽然不属于适航限制项目，但也一定程度上影响着机组的操作舒适度，关乎着飞行安全。因为是纯机械控制可靠程度较高，加之不属于关键系统，维修方案中对于引气加温系统并没有规定定期检查项目，然而随着直升机老旧，加温系统的故障也越来越多的出现。

2系统原理概述

2.1电子器件控制

电子器件通过关断阀门，压力开关，实现对加温气流从初始节点的控制，保证发动机正常运行。功率裕度充足时，关断阀门断电打开，输出热空气到后方气动温度控制回路。当发动机功率裕度不足时（发动机压力开关或系统总压力开关感受到压力小于7PSI，或发动机运行状态下N1>99%），关断阀门通电关闭，此时发动机引气被节流，无法到达后方气动控制回路，引气加温系统停止工作，以保障直升机飞行安全。引气咨询警告（ENGBLEEDAIR）是系统在驾驶舱的唯一指示，在系统总压力正常时点亮。

2.2气动控制回路

由发动机输出的热空气分为两路，一路小气流用于控制，另一路大气流用于输出供气。用于控制的小气流首先通过压力调节器，实际上是一个减压阀，将压力减小到适当大小，并保持一定基础压力不变后通过过客舱顶部气路的ON/OFF开关，当开关在ON位时，气体得以通过进入温度控制回路，并为温度调节管路和阀门控制管路供压。温度调节管路通过头顶部的温度调节开关与外部相连，当选择温度调调大时，与外部相连的通孔变小，管路中压力在供压压力的作用下变大，同时作用于温度传感器的上段。温度传感器插入消音器中，感受气体温度，并把温度转换为压力，该压力作用于温度传感器的下端和温度调节管路中的压力在温度传感器中反方向作用，在阻尼弹簧的作用下控制外部空气对阀门控制压力管路中气体的掺混，形成的阀门控制压力直接作用于混合活门，控制管道中热空气的进气量。

温度传感器在气路温度控制中发挥闭环负反馈控制作用：当发动机运行功率增大造成引气温度升高，管道内空气温度高于目标温度时，温度传感器原有的内部力平衡被打破，外部空气进入量增大，阀门控制压力降低，热空气进入量减小，管道温度降低，温度转换压力变小，最终在管道温度降低后形成新的平衡;反之亦然。以此来保障管道内气体温度基本恒定，不会大幅度跟随发动机功率变化。

2.3误差分析

温度控制是典型机械传感器实现的模拟控制，全程没有任何计算机参与，温度传感器内部的弹簧阻尼结构就造成了在进气温度变化时，初态和末态的形变量不同，也就造成了弹簧力不同，在末态达到平衡时与之对应的压力平衡也不一样，造成了温度调节的误差。此外弹簧压紧力也影响着系统调温表现，压紧时系统灵敏度降低：

经Matlab模拟仿真可以发现，灵敏度越高，目标值和输出值越接近，但是达到稳态时间就越长，系统超调量，稳定时间也会越大，震荡幅度也越大，实际应用中可能会失控。

就单纯的目标与输出反馈相比较，如果传感器转换压力等于温度调节管路中的压力，则弹簧弹力就会直接产生最小形变，得到最大的管道温度，管道温度也会使转换压力升高，所以不可能形成稳态。也就是目标与输出反馈的差值驱动着混合阀门的作动，稳定状态下二者无法相等，这就是系统的稳态误差。

除此之外，還有温度传感器输入输出是否线性，混合活门开度与控制压力是否成正比等方面同时制约着温度控制的精确。系统温度控制是一个非精密的气动闭环负反馈自动控制回路，存在固有误差。

4排故经验总结

排故首先应该同飞行员沟通确定故障现象，了解故障发生的时间，飞机运行状态，有无其他异常情况等信息，目视检查连接管路等重要节点。如果都无异常，则通过地面试车，检查是否有引气咨询警告，拔出系统控制跳开关，电子系统在加温控制中只起保护切断作用，从有无热风可以看出气路故障还是电路故障。如果有热风：则可以确定是电子系统非法干预，排故方案应倾向于更换低压开关、相关继电器、电子线路测量等，例如单发压力开关故障，导致系统认为单发压力不足，关断了整个加温系统气路;有风不热或者没有风：则可以确定为气路控制管路或控制元件故障，或者两个引气关断活门常闭（几率很小），例如：B-XXXX直升机曾发生控制气体进入控制回路的On/Off开关后方管路断裂，导致系统无法正常工作的故障。排故对策：再次检查主减舱，行李舱消音器上，各个元件管口连接处管路，确认无泄漏后，根据引气咨询警告情况，确定系统压力状态：压力不足，则大概率为管路泄露，重点检查相关管路接口部位气密情况;压力充足则着重对气动元件进行更换排故。

5维护建议

引气加温故障通常有一定隐蔽性不易排出，且随着机型老旧不断频发。建议在《机型维修方案》中增加定期检查项目：结合飞机年检对系统中管路进行定期检查，对消音器内部情况进行内窥镜孔探，更进一步也可以按照维护手册排故图解，准备相关能产生固定压力气体的工具，定期对气动元件进行功能测试。

参考文献：

[1]Sikorsky.S-76C+/C++ Maintenance Manual[M].2019.

[2]刘金锟.先进PID控制及其Matlab仿真.北京：电子工业出版社，2003.59-176.