ARJ21飞机空调系统及常见故障

摘  要：随航空技术的发展和民用飞机的现代化、大型化，飞机空调系统的作用和地位日趋重要，一个良好的座舱环境关系到机上人员的工作条件和生命安全。然而空调系统故障时有发生且复杂多样，机务人员对空调系统的排故正确率以及熟练程度直接影响到飞机安全性和经济性。因此需要加强机务人员对飞机空调系统的重视，提高机务人员的专业素质。本文首先介绍了飞机空调系统的重要性，然后结合ARJ21飞机介绍空调系统原理，最后列举了常见故障以及排故方法。

关键词：飞机空调系统;座舱环境;故障;排故方法

1 绪论

1.1 引言

飞机作为一种交通工具，使用频率越来越高，而空调系统[1]直接影响着旅客和机上工作人员的舒适度，甚至生命安全。目前ARJ21正处在批产交付阶段，期间空调系统经常出现与其他机型类似的常见故障，如何快速定位故障、排除故障就成为技术与机务人员需要考虑的问题。因此，本文对ARJ21飞机自试飞以来空调系统出现的故障和排故方法进行了归纳总结，并以此加强机务人员的重视，提高专业素质。

2  ARJ21飞机空调系统基本介绍

2.1 空调系统的重要性

ARJ21新支线飞机的设计巡航高度为35，000ft（10，668 米），在此高度的空气相当稀薄，压力较低，大气温度也在-20℃以下。在这种环境下，人体会出现一系列不适应反应，如缺氧、高空减压症等，甚至危及到生命安全。一个良好的座舱环境不仅关系到机上人员的工作条件和生命安全，舒适的座舱环境还可以提高飞机的客座率。

2.2 空调系统的工作原理

2.2.1 空调系统的主要功能

空调系统（ATA21-700 飞机）主要功能有：

a） 在冷、热状态下控制客舱、驾驶舱的温度在适宜的范围内，同时为驾驶舱、客舱乘员提供充足新鲜空气量，保证所有乘员的正常需要;

b） 在APU 引气状态下，保证飞机的快速制冷、加热能力;

c） 为驾驶舱、客舱、驾驶舱综合显示器、航空电子设备舱、厨房、盥洗室提供通风;

d） 为飞行机组人员提供明显的告警显示或故障信息，保证飞机的应急和检修;

e） 为中央维护计算机提供足够的维护信息;

f） 当座舱烟雾出现时，有足够的排烟能力;

g） 当制冷组件失效时，有用冲压空气为飞机提供应急通风的能力;

h） 在整个增压飞行过程中通过排气活门自动控制座舱压力和座舱压力[2]变化速率;

i） 满足飞机12000 米升限的使用要求;

j） 为乘客及飞行员提供一个稳定的、舒适的乘坐环境;

k） 在地面状态时消除座舱内外压差;

l） 舱门未关闭并锁上时座舱不增压;

m） 限制座舱内外正负压差保证飞机结构的安全;

n） 在任何系统故障情况下保证座舱高度不会超过4500 米;

o） 安全高度下，不增压飞行;

p） 除雾和水上迫降功能。

2.2.2 空调系统在飞机上的安装

空调系统在飞机上的安装从驾驶舱贯穿至后附件舱，分为气源系统、温控系统、流量控制系统和空气分配系统四部分。

2.2.3 空调系统各系统的工作原理

（1）气源系统

ARJ21气源系统，气源系统空气的主要来源是发动机引气，它是飞机正常飞行时的主要气源;在地面和空中一定条件下可使用辅助动力装置引气;在地面还可以使用地面气源。发动机引气由压力调节和关断活门（简称“PRSOV”）控制。当人工控制引气电门向引气调节器发出控制信号时，PRSOV 活门打开，低压级引气经单向活门流向PRSOV，经下游的风扇遇冷器初步冷切，然后供向下游用气系统。当低压级引气压力不足时，高压级引气活门自动打开，从高压级引气。

（2）温度控制系统

座舱温度控制就是使座舱内的空气温度保持在要求的预定温度范围内。座舱温度控制系统采用微型计算机控制（IASC），为机上人员在各种飞行条件下提供适宜的座舱环境温度。从流量控制活门出来的一定流量的空气，通过温度控制活门分成两路：一路到制冷系统使其降温，称为“冷路”，另一路称为“热路”。在进入气密座舱前进行混合。温度控制器接受预定的温度和座舱反馈的实际温度，进行比较后输出与温度偏差成正比的电流，控制温度控制活门，调节冷热路流量，从而进行温度控制。

（3）流量控制系统

飞机座舱高度的变化直接影响乘坐飞机的舒适度，座舱高度通过驾驶舱控制板控制，座舱高度的变化通过空气流量控制，所有控制流量的传感器通过429 数据总线和相应的空调控制器（IASC）相连接，每个传感器的输出信号都被分为两个，分别进入空调控制器（IASC）的两个通道，作为系统设计冗余，提高系统设计的安全性。

流量控制活门的关闭由空调控制器（IASC）根据系统故障判断自动实现，也可以通过空调操作面板上的按钮手动关闭。空调操作面板对流量控制活门的控制是独立的，不受空调控制器（IASC）的影响。

（4）空气分配系统

ARJ21飞机的空气分配系统工作原理是：通过管路将来自制冷组件的冷空气、配平系统的热空气、再循环系统的客舱循环空气在混合腔内混合，然后经过客舱、驾驶舱分配管路将混合后的空气输送到客舱、驾驶舱的每个部位，实现座舱温度、压力的调节。后货舱从再循环系统的管路引气，由再循环风扇和货舱产生的压差实现后货舱的通风，如果再循环系统失效关闭，货舱通风将直接采用来自混合腔的混合空气。前、后货舱通过软管直接连接，前、后货舱通风通过货舱关断活门实现对系统的控制。

3 ARJ21飞机空调系统常見故障

3.1  ARJ21飞机空调系统的常见故障及排故手段

飞机空调系统故障具有多发性、重复性以及复杂性等特点，并且涉及的部件较多，因此该系统的排故工作比较复杂。但是熟练掌握空调系统及相关系统的原理，根据故障具体现象，结合排故经验，能较好的排除故障。ARJ2飞机空调系统常见的故障有“假”故障信息、流量控制活门故障、PACK故障、预冷器故障、传感器、继电器故障等。

3.1.1 “假”故障信息

在MFD上显示很多“ 假”故障信息。此类故障信息可能会自动消失，也可通过拔相应的跳开关或断电进行抹除。

3.1.2 流量控制活门故障

（1）流量控制活门非正常关闭或打不开

流量控制活门由电控起动，活门上装有一个马达和一个关断电磁阀。流量活门关闭的原因分别有电控关闭和气动关闭。

导致电控关闭的原因有：活门按钮电门置OFF位、发动机防火按钮释放、发动机开车等。

气动关闭的原因有：气源不足。

首先可拔出组件流量控制及指示的跳开关，以使电磁线圈断电，此时只要有气压，流量活门将肯定打开。否则，就是由气动原因引起的。

如是电控原因引起则首先检查线路是否正常，如线路正常则是电动马达失效引起，此时应更换更换流量控制活门。

如是气动原因引起则应在后附件舱检查流量控制活门是否漏气，如漏气则需重新安装流量控制活门。

（2）流量控制活门的開度不够

此类故障比较容易判断。较简单的方法是：接通APU引气，然后接通所需要测试的空调组件，待组件工作稳定后，如果FCV（风扇控制活门）壳体上的位置指示器是在全开位，说明活门的工作是正常的。另外，当空调组件工作稳定而且驾驶舱以及客舱的温度都稳定后，接通热空气电门，然后再将三个区域温度控制开关扳到全热位，组件流量也相应增大，如果增加量为0.2-0.3kg/s，则说明流量控制活门的开度基本正常。此外，对连接在FCV 作动腔上的压缩机出口过热温度传感器检查，如果传感器或软管出现漏气，也会使FCV开度过小。此时可断开活门一端的软管，并用堵盖堵住接头，这样便可以进行故障确认。

3.1.3 PACK故障

空调组件故障通常发生在管路和热交换器、ACM（空气循环机）、冷凝器以及再加热器等部件相连接的接头封严处。通常初级和主热交换器、再加热器和冷凝器等容易产生堵塞现象。此类故障出现时应检查PACK的电信号和IASC是否正常，如线路和IASC均正常则只能更换PACK组件。

3.1.4 预冷器故障

“引气过热”故障信息出现有两种原因，一种是引气超温，另一种是温度传感器失效，此时因检查引气温度传感器，更换传感器确认故障。如是传感器失效则更换传感器，如是预冷器故障则因制定相应排故措施。在ARJ21飞机试飞过程中，出现了因预冷器出口开度不够导致引气过热现象。

3.1.5 传感器、继电器故障

（1）在空调系统的整个控制过程中，控制器通过接受各个温度传感器传来的信号，进行处理，发出控制信号。一旦传感器故障，控制组件接受到的将是假信息，输出的也是错误信号，必然会影响整个系统的正常工作。对这类故障现象应仔细分析，以偏离值最大的参数为重点，按故障可能性大小对部件逐个排查。

（2）继电器故障主要包括左、右发启动继电器和冲压空气关闭控制继电器故障。左、右发启动继电器是在发动机启动时用来关闭空调组件的。当发动机启动好后才打开空调组件，以防止在发动机启动过程中空调组件打开而造成启动引气压力不足。当继电器故障时，有可能一直处于发动机启动状态模式，从而使流量控制活门一直处于关闭。

参考文献

[1]陆晶文.浅析飞机空调系统 [期刊论文].-中国科技信息2010.

[2]邱民.客舱压力渗漏测试[期刊论文]-航空维修与工程2005（1）

作者简介：

侯嘉伟，男，1992年7月6日出生。本人毕业于中国民用航空飞行学院电气工程自动化专业，于2015年8月进入试飞中心、2019年1月进入上海飞机制造有限公司。目前职称是助理工程师。工作中经常遇到ARJ21空调系统故障，对此十分感兴趣，便写了本篇论文。