A320飞机空调超温故障分析

A320飞机空调超温故障分析

黄建强

A320飞机的空调系统主要功用为：一是保证座舱有足够多的新鲜空气，二是对座舱的温度和压力进行调节控制。

A320飞机上共装有完全相同的两套空调冷却组件PACK，每一套由涡轮冷却器（ACM）、水分离器、再加热器、冷凝器、 次热交换器、 主热交换器、风扇涵道、防冰活门、旁通活门、冲压空气进 /出口风门及其作动器及一系列的温度、压力传感器组成，而每个 PACK都由一个 PACK CONTROLLER（PACK控制器）对其水分离器出口温度和冷却用冲压空气流量进行控制和监控。

我们以飞机在万米高空使用发动机引气为例，对空调冷却组件的基本工作状况进行描述：来自流量控制活门（ FCV）的引气首先进入的是 次热交换器进行第一次降温，从经过预冷器后的 200℃左右降到了约 135℃，再经过 ACM的压气机部分，引气的温度上升到 180℃左右，使其与外界的冷却用冲压空气的温差增大，从而能够更好地在主热交换器上产生一个较好的热交换效果，热交换器出口温度达到约 20℃左右，这一部分气流经过再加热器和冷凝器，在来自 ACM涡轮出口的冷气流的冷凝作用下，使热空气中的水汽凝结成液态，之后又在水分离器中利用离心力的作用将冷凝水分离出来，并将这部分水引射到冷却用冲压空气的进口管路中，与冷却用冲压空气混合后进入热交换器，利用水的比热相对较大的特性使热交换器的热交换能力得以有较大的提高，而被分离了水的气流进入再加热器加温，使其减少气流中的冰，再进入 ACM的涡轮机用气流的动能去驱动 ACM工作，同时，温度也降到了整个 PACK组件温度的最低点-50℃。再通过冷凝器后去进入混合器。完成了整个 PACK组件的冷却和水分离的功用。空调的冷却系统可以说是 A320飞机故障最多的部

分了，而超温故障又是最常见的故障现象，以下我们对空调冷却系统的故障进行分析和探讨：

一、故障现象的描述

要排除一个故障，首先我们要对故障现象有一定的了解,而对于空调冷却系统故障，由于整套系统工作的内外部环境变化较大和计算机监控能力的不足，所以故障定位较为困难，这就促使我们要去寻找更多的数据去分析、判断。我们在机组报告有空调冷却系统故障的情况下，应去收集以下信息：

1．ECAM警告和状态信息及 CFDS 信息

2．人工设定的空调工作环境：流量选择器的位置、各区域温度选择器的位置

3．外部环境：外界空气温度、发生的地点

4．内部工作状态：引气的压力和温度、流量控制活门的开度、压气机出口温度、 PACK出口温度、管道温度、座舱各区域温度、各热空气调节活门的开度

二、故障的确认

这一程序能够让你从主观上去了解故障的真实状况，它有别于上一步的从使用者的口中及 PFR的记录中得到的信息，也不仅是一种简单的故障再现，其能够使你更直观，更全面的去了解故障。由此，你在需要去了解上述现象的同时，还要知道冲压空气进出口风门的开度，感觉冲压空气进口压力的大小，空调的工作噪音是否正常、水分离器的引射管是否有足够的水排出以及做相应的系统测试（包括 CFDS测试和操作测试）。

三、故障的隔离和排除

这一过程是利用所得到的有效信息对故障进行分析、制定排故方案和方法的阶段，是整个排故的核心。对于空调冷却系统的故障，需要参照 TSM中相关的工作单去完成，一般需要了解在空调系统工作中旁通活门、防冰活门的工作是否正常，各温度传感器（尤其是压气机出口温度传感器和水分离器出口温度传感器）是否正常。

四、故障的跟踪

由于有时空调冷却系统排故所处的环境和故障发生时所处的环境的不一致，或由于某一部件的故障造成另一部件的故障，在更换了二次故障的故障件后故障现象消失，可实际并没有将主因找到，这就有可能会造成故障的反复，因此需要我们对故障进行相应的跟踪。

五、故障的总结

真正的排故是建立在经验的积累之上的，没有一个良好的故障总结机制，是不能够使排故工作做好的，完成了一个良好的总结之后才能说真正的排完了故障。这也将对以后的排故工作起到事半功倍的效果。以下是我对于空调冷却系超温故障的一些经验总结：

A.高空 PACK出口温度较高，但其余参数正常。ACM原因简析：在整个空调中 ACM是受高空性影响最大的部件，这是由于其采用了空气轴承，而高空的外部空气压力低，致使其气轴承的承托力小于低空状态，在气轴承区有磨损的情况下，高空时更容易导致 ACM的工作不正常。

B.仅高空压气机出口温度高。FCV、ACM 原因简析：在整个空调中 ACM是高空性影

响最大的部件，这是由于其采用了空气轴承，而高空的外部空气压力低，致使其气轴承的承托力小于低空状态，在气轴承区有磨损的情况下，高空时更容易导致 ACM的工作不正常，之所以怀疑 FCV,是由于在 FCV在开度过大时，造成 ACM超转，从而造成 ACM工作不正常。

C.地面 PACK出口温度高。主/次热交换器、再加热器、冷凝器（如当时冷凝水明显的减少，可优先怀疑冷凝器）原因简析：由于空调冷却系统工作受到的外部、内部环境的影响较大，这种情况的确很难去辨别，甚至很有可能是整体的工作效率下降。这里希望大家使用平常的经验去尽可能的找到更多的不正常状况。同时，我们建议先了解各部件的使用寿命，按照其最后一次修理或清洗后的使用时间去分析制定出更换这些部件的先后顺序，并通过多次更换的经验积累，制定出一个适合我们自己的部件清洗周期。在这里，我们没有去怀疑 ACM,并不是因为该部件不会造成 PACK出口温度高，而是一旦 ACM有故障的情况下，往往会有一些别的现象，较明显的就是冲压空气量的减少。

D.PACK出口温度超温。ACM 原因简析：这首先是由于 ACM是整个空调冷却系统的核心部件，他工作的正常与否对整个空调冷却系统的起到决定性的作用，而对于别的部件就是热交换件了，它们故障的原因是其内部堵塞或薄壁结构的破损，堵塞一般是一种渐进的过程，不会一下就造成 PACK出口温度超温，而薄壁结构的破损同样也不会一下子就全部打坏了大多数的热交换腔体去造成该现象。只有 ACM在突然卡阻或大幅度磨损的情况下由于 ACM压气机效率降低造成 MAIN热交换器冷热路温差减小使热交换器工作效率低，而涡轮的冷却作用也不足以体现，所以可以产生该故障现象。

E.地面压气机出口温度高、 PACK出口温度较高。ACM、FCV 原因简析： ACM:由于 ACM气轴承区域相当容易磨损，致使 ACM空气轴承的承托力不足或不均匀，使 ACM传动轴与底座磨损加剧，造成 ACM转速下降，不能与较大引气流量相匹配，形成能量的堆

积，造成压气机出口温度升高，同时也使得涡轮冷却效应不正常，造成 PACK出口温度较高。 FCV:由于 FCV开度的过大，也会造成引气流量过大，使 ACM没有足够的转速去匹配。

特别值得一提的是ACM风扇后压力腔破损也会导制PACK出口超温，我公司飞机多次出现过，故障现象类似ACM故障情况，请各位在排故工作中多加留心。

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