（通訊員?胡志穩(wěn)）概述：本文主要介紹A320飛機(jī)空調(diào)性能監(jiān)控方案，旨在提前預(yù)警空調(diào)性能下降趨勢，進(jìn)行預(yù)防性排故，避免空調(diào)突發(fā)故障造成的航班延誤/取消。該方案是通過分析空調(diào)原理和維護(hù)經(jīng)驗，設(shè)置性能參數(shù)下降的門檻進(jìn)行預(yù)警。根據(jù)參數(shù)預(yù)警進(jìn)行綜合分析判定，從而快速的找到故障源，提高排故效率。

一、?A320空調(diào)組成

A320飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)主要有4大部分組成：區(qū)域溫度控制、電子設(shè)備通風(fēng)、增壓系統(tǒng)、貨艙通風(fēng)/加熱（選裝）。其中冷卻空氣由兩個制冷組件來提供，組件是渦輪增壓制冷的原理，其性能的好壞直接影響客艙和駕駛艙的舒適度。

制冷組件主要包括：主、次級熱交換器、再加熱器、冷凝器、水分離器、ACM、流量控制活門（FCV）,旁通活門（BPV）,配平熱空氣壓力調(diào)節(jié)活門。

在夏季高溫天氣下，由于地面沖壓空氣溫度高，則需要有更高的制冷效率，才能確?？照{(diào)組件出口溫度滿足艙內(nèi)的需求。一旦飛機(jī)空調(diào)性能逐漸變差，雖然未出現(xiàn)故障信息，但造成客艙/駕駛艙溫度高，會導(dǎo)致飛機(jī)航前/過站航班延誤。因此需要必要的空調(diào)參數(shù)監(jiān)控和預(yù)警，預(yù)防性排故更換性能差部件，提高空調(diào)的制冷效率。

圖1 制冷組件原理圖

二、監(jiān)控參數(shù)

A320?空調(diào)組件的制冷效率主要在地面高溫的環(huán)境下體現(xiàn)，因此對于所有采集的參數(shù)需確保飛機(jī)在地面、APU/發(fā)動機(jī)引氣狀態(tài)下，并且環(huán)境溫度在25℃以上時才有效。

對于空客系列飛機(jī)空調(diào)參數(shù)主要來自于ECS 19報文，可通過ISI 21.00.00031查看相關(guān)參數(shù)所表示的意義。也可通過建立ACARS報文獲取實時參數(shù)，以及譯碼QAR參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。

圖2 ECS 19?主要參數(shù)

因空調(diào)組件內(nèi)各部件的性能與參數(shù)間沒有直接的聯(lián)系，無法通過參數(shù)直接判斷性能的好壞。則通過篩選主要參數(shù)，設(shè)置參數(shù)正常區(qū)間進(jìn)行監(jiān)控：

Precooler outlet temperature--PIT?（引氣溫度）

Pack Flow--PF???（空調(diào)流量）

Ram inlet --RI?????（沖壓空氣進(jìn)口）

Pack compressor outlet temperature-COT?（壓氣機(jī)出口溫度）

Pack water extract temperature-TW???（冷凝器出口溫度）

BY-PASS VLV ---BPV???（旁通活門活門）

Pack outlet temperature-TP? (空調(diào)出口溫度)

圖3 參數(shù)涉及的活門和傳感器

（一）TP監(jiān)控區(qū)間：? TP<15℃

因空調(diào)制冷狀態(tài)下的出口溫度由混合室的需求溫度確定，并且通過RI和PBV的開度進(jìn)行調(diào)節(jié),?當(dāng)條件為RI全開和PBV全關(guān)時為最大的制冷量，此時對于A320系列飛機(jī)正常流量下TP<15℃。

圖4 TP控制原理

（二）COT監(jiān)控區(qū)間：110℃ < COT < 180 ℃。

COT數(shù)值取決于RI的開度、次級熱交換性能及壓氣機(jī)做功。當(dāng)RI在正常開度的調(diào)節(jié)下，COT溫度小于180℃；反之若RI全開，仍無法確保COT低于180℃，則斷定上游部件性能下降。則COT監(jiān)控區(qū)間可設(shè)置110℃ < COT < 180 ℃。

圖5 COT控制原理

（三）PF?監(jiān)控區(qū)間：45% < PF < 65%

根據(jù)ISI 21.00.00031中的流量控制原理，空調(diào)流量隨著座艙高度的變化而變化，在地面狀態(tài)下基本處于一個定值。由于是在飛機(jī)在地面狀態(tài)下進(jìn)行參數(shù)取值，則區(qū)間45% < PF < 65%

（四）ΔT1?和?ΔT1?監(jiān)控區(qū)間

根據(jù)空客給出的理想狀態(tài)下，APU和發(fā)動機(jī)引氣時，熱空氣流經(jīng)各部件后的溫度分布，PIT、COT、TW之間的溫降可近似間接的反應(yīng)了次級熱交換器（PHX）和主級熱交換器（MHX）的性能（如下圖）。因此根據(jù)實際維護(hù)經(jīng)驗可設(shè)置：

ΔT1 =PHX= PIT – COT > 15 ℃

ΔT2 =MHX= COT – TW > 80 ℃

注釋：?1、通過ΔT1?和?ΔT2?間接反映?PHX?和?MHX性能?。

???? ? 2、以上數(shù)值均為參考值，需考慮當(dāng)時的OAT、濕度、引氣狀態(tài)等因素。

圖6? APU引氣時空調(diào)制冷參考值

圖7 發(fā)動機(jī)引氣時空調(diào)制冷參考值

三、根據(jù)參數(shù)預(yù)警判定故障

以上描述的是各參數(shù)正常的監(jiān)控區(qū)間，一旦超門檻可以設(shè)置相應(yīng)的預(yù)警。但是，某個參數(shù)的超限并非直接指向某個部件，需要綜合原理分析判定故障。以下為實際驗證案例：

（一）案例1：某飛機(jī)右側(cè)組件ΔT1<15℃預(yù)警，核實COT長期接近于180℃，其他參數(shù)正常，如下圖。判斷為PHX熱交換性能差，導(dǎo)致溫降低。更換PHX后，ΔT1出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，伴隨著COT降低。

圖8? ΔT1、ΔT2、COT 監(jiān)控曲線

（二）案例2：某飛機(jī)左組件地面工作時，流量PF=36(右側(cè)61）預(yù)警。核實RI全開，TP及其他參數(shù)均正常。經(jīng)分析PF在地面是個定值，正常情況下不會隨著客艙的條件進(jìn)行主動變化，因此可能為堵塞造成其被動的改變，熱空氣的堵塞通常在再加熱器和冷凝器（格柵相對較密集）。拆除冷凝器發(fā)現(xiàn)內(nèi)部毛絮堵塞。

圖 9? ECS 19及冷凝器堵塞

（二）案例3：某飛機(jī)左組件TP>15℃預(yù)警，核實ΔT1、ΔT2、COT均處于正常水平參數(shù)正常。經(jīng)分析TP降低是由于渦輪做功小，渦輪做功小原因可能是熱交換器下游的問題，結(jié)果檢查發(fā)現(xiàn)冷凝器與水分離器之間出現(xiàn)漏氣，更換封圈后，TP好轉(zhuǎn)低于15℃。因此，TP的異常主要體現(xiàn)在渦輪做功，由于ACM的可靠性較高，暫不考慮ACM故障的情況下，只有漏氣或堵塞造成耗損。但是由于PF也是正常，則主要原因為漏氣。

圖10? TP監(jiān)控曲線

圖11? ΔT1、ΔT2、COT?監(jiān)控曲線

綜合以上監(jiān)控案例，不同的參數(shù)預(yù)警反映了不同的故障類別：

ΔT1、ΔT2、COT通常指向的是PHX和MHX。熱交換器的性能主要體現(xiàn)在溫降的大小。其內(nèi)部很多細(xì)密的格柵，沖壓空氣流經(jīng)時，攜帶灰塵和雜質(zhì)被隔離吸附在上面，導(dǎo)致熱交換性能下降。通常經(jīng)歷了大的風(fēng)沙和柳絮季節(jié)時，表現(xiàn)較明顯。

圖12 熱交換器表面

PF通常指向的是再加熱器和冷凝器堵塞現(xiàn)象；流量的大小可以是下游決定上游，當(dāng)FCV正常時，地面狀態(tài)下PF受邏輯的限制會在固定的區(qū)間內(nèi)，即使漏氣也不會變化，因為FCV的控制，因此只有是堵塞導(dǎo)致變小的可能。再加熱器和冷凝器的格柵相對比較密集，較容易堵塞。

TP通常指向冷凝器、再加熱器、管路的內(nèi)漏/外漏。TP的升高，其他參數(shù)均正常時，說明渦輪做功的量小，導(dǎo)致渦輪出口溫度無法下降。根據(jù)熱力學(xué)原理，氣體的壓力、溫度和流量決定功率的大小，因此氣壓和流量的丟失可能是主要原因。再加熱器和冷凝器器的內(nèi)部格柵容易出現(xiàn)裂紋和穿孔，造成冷熱空氣混摻。并且外部殼體屬于焊接件，在焊接處常出現(xiàn)裂紋導(dǎo)致漏氣。都會造成渦輪做功降低，影響空調(diào)組件出口溫度。

圖13 殼體裂紋和方形封嚴(yán)破損漏

但是并非所有故障都包含在內(nèi)，需要CASE BY CASE?的分析。對于各參數(shù)之間存在必然的聯(lián)系，也可能會出現(xiàn)多個參數(shù)同時預(yù)警，則需要綜合原理分析找到真正誘因。

四、總結(jié)

當(dāng)前對于空調(diào)參數(shù)的采集、監(jiān)控和預(yù)警已逐步轉(zhuǎn)向自動化和智能化，各航空公司均開發(fā)了自身的監(jiān)控系統(tǒng)。簡單的設(shè)置參數(shù)門檻值就可以達(dá)到預(yù)警判斷故障的目的。但是門檻值的設(shè)置往往需要大量數(shù)據(jù)分析以及維護(hù)經(jīng)驗來驗證。如何設(shè)置更精確的預(yù)警門檻，如何準(zhǔn)確的定位故障源提高排故效率是一直以來研究的方向。

如果沒有監(jiān)控預(yù)警，航空公司為了避免突發(fā)故障帶來的運(yùn)行影響，往往需要定期更換熱交器、冷凝器、再加熱器等部件杜絕性能下降的隱患。通過有效的監(jiān)控預(yù)警，結(jié)合針對性的預(yù)防性排故，可以有效避免客艙和駕駛艙過熱，造成的航班延誤；同時大大的降低了部件拆換的維修成本。