737NG气源系统原理及常见故障分析B737系列机务在线
韩书令++唐国俊
摘 要：波音737NG飞机的空调系统通过对机舱内的温度和压力进行控制，为旅客提供舒适安全的乘坐环境。737NG飞机主要通过调节冷热空气的混合比例来调节客舱温度。来自发动机的高温高压引气不能直接使用，需要经过空调制冷系统的降温，因此，空调制冷系统的性能直接影响空调温度的控制功能。空调系统作为飞机的重要系统之一，它的好坏不仅影响着旅客的舒适感，而且飞机结构和飞行安全也有重要的影响。
关键词：空调系统 功能原理 故障分析 空调制冷
中图分类号：V241 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）09（c）-0012-03
空调系统的正常运行是保证飞行人员和乘客的正常工作条件和生活环境、设备的正常工作及货物安全的基本条件。以下就空调系统的功能原理进行分析。
1 系统原理
737NG空调系统为空气循环制冷系统。主要有两种构型，分别为低压除水循环制冷系统（见图1）和高压除水循环制冷系统（见图2）。
2 低压除水空气循环制冷系统
低压除水空气循环制冷系统的发动机、APU或地面的气源设备的引气经过FCSOV（流量控制关断活门）后分为冷热两路。热路空气路经过混合活门后直接供给到空调供气管道混合室。冷路气体先经过初级热交换器与冲压空气进行一次热交换，散去一部分热量，之后经ACM（空气循环机）的压气机压缩，之后经过次级热交换器，再次散去一部分热量，之后又经过ACM的涡轮部分，通过对涡轮的膨胀做功。冷路气体的内能再次降低，在涡轮出口处的空气温度达到最低。为了防止冷路气体温度过低在涡轮出口结冰，波音公司在ACM涡轮出口处安装了一个35°F温度控制活门可以对其进行有效的控制。
3 高压除水空气循环制冷系统
发动机、APU或地面的气源设备的引气经过FCSOV（流量控制关断活门）后分为两路：一路经过TCV（温度控制活门）与STCV（备用温度控制活门），为热路。而另一路为冷路，冷路气体的气路开始部分和低压除水空气循环制冷系统一样，先经过初级热交换器再经ACM（空气循环机）的压气机压缩，再经次级热交换器，又经过了一次热交换。从次级热交换器出来的气体经过回热器、冷凝器两次冷却，除去一部分水分后再经过回热器加热，最后到达ACM的涡轮部分，通过对涡轮做功，完成了由热能向动能的转换，温度再一步降低。通过TCV和STCV调节热路气体的流量按比例与冷路气体混合，就可以向飞机提供我们所需的、具有相应温度、湿度的空气。
4 空调常见故障及分析
4.1 故障现象一：PACK TRIP OFF
该公司飞机（B737-700型）在2016年7月18日到7月27日连续出现了“PACK TRIP OFF”灯亮的故障，并在8月7日和8日出现了地面制冷效果差的故障。
4.1.1 排故过程
7月18日和19日连续2天出现了左空调管道过热灯亮，左“PACK TRIP OFF”灯亮的故障，但是这两天航后检查结果都正常，20日航后更换温度控制组件，与B-XXXX飞机互串250°F过温电门，清洁驾驶舱温度传感器，检查水袋子无堵塞，更换左侧初、次级热交换器。地面高流量管道温度最低6℃，AUTO最低8℃。后续几天正常。在24号，25号，26号连续3天出现了左组件PACK TRIP OFF灯亮，为了隔离故障先后更换了左空调管道温度预感器和温度限制器，与B-XXXX飞机互串了ACAU，在26号出现了1次空调组件脱开的故障，航后对比左右两侧空调空气冲压空气排气格栅左侧偏小，将右侧的调节开度与右侧一致。27号故障现象就变成了在空中左侧冲压门全开灯亮，航后机组反映冲压门系统工作正常，操作测试冲压门系统工作正常，无卡滞现象，调节左侧冲压空气出口格栅开度与右侧一致，润滑做动轴，故障后面没有再现。
4.1.2 故障分析
如图3所示，PACK TRIP OFF灯亮是因为3个过热电门：压气机出口过热390F、涡轮进口过热210F、管道过热250F探测到了过热信号闭合，从而引发ACAU激活FCSOV的CLOSE线圈，导致空调系统关闭。
18～20号左侧PACK TRIP OFF灯亮频繁亮起，出现过热故障直到更换了250°F和驾驶舱温度传感器以及左侧初、次级热交换器后基本正常。说明这个故障主要是由于热交换器散热效果的下降造成了管道超温的情况的出现，更换后正常。
在24～27号，每天都有一次出现左侧PACK TRIP OFF灯亮的故障，飞机在定检时调整过冲压空气出口格栅，由于调整的开度过小在空中就会出现空气出口格栅完全关闭的现象，在通过27号最后对出气格栅的调节最终排除了故障。
在FIM手册给出的排故参考中，我们可以看到引起“PACK TRIP OFF”灯亮的故障，我們首先可以排除是由于引气系统问题引起故障，所以把最后的故障锁定在空调系统上，可能引起故障的原因有以下几种。
（1）散热器较脏，散热器的清洁度不足，将直接影响冷热空气的交流，从而导致热交换效率低。
（2）冲压门开度不够，造成用于冷却的冲压空气不足，散热器没有足够的冷却气体与引气进行热交换，从而引气过热现象。
（3）ACM损坏，ACM是空调系统的核心部件，空气中的微尘在经过ACM时会粘在叶轮上，在叶轮高速转动时，动不平衡加剧，造成ACM的叶片损伤或轴断裂。
（4）3个过热电门。压气机出口过热390F、涡轮进口过热210F、管道过热250F本身就有故障，无法给出正确的温度参数。
（5）混合活门失效混合活门作用即是按所需的一定比例调节冷热空气的进气量，若活门失效，热空气流入过多，会造成管道过热跳开。
（6）组件控制和关断活门（FCSOV）失效，FCSOV是整个空调的进气量总开关，若是它失效，卡在关闭位，整个空调系统就一点儿引气也没有了。endprint
（7）ACAU故障，ACAU是空调系统的主控中心，好比人的大脑，它吸收从各个部件传来的参数，通过计算再把指令发送给空调系统的各个部件，它如果挂了，整个空调系统就瘫痪了。
由此可以推断，第一次故障的出现是由于热交换器太脏引起的，第二次PACK TRIP OFF灯亮故障是由于冲压空气出口格栅开度太小引起空气不足所造成的。
4.2 故障现象二：地面制冷效果差排故过程及故障分析
4.2.1 排故过程
7号进行了空调地面测试，然后决定更换热交换器。8号白天机组反映相同故障航后更换左侧ACM，测试故障依旧，更换35°F控制活门和传感器无效，后确定35°F控制器故障，左侧最低降温为13℃左右。更换后故障排除。
4.2.2 故障分析
在35°F控制器进行测试的时候发现35°F控制活门无法关闭始终处于关闭位，最后经过串件处理发现是35°F控制器引起的。
可能引起空調制冷不足的故障为：（1）空气混合活门的故障；（2）冲压空气进口折流门或出口格栅的开度不够；（3）35°F控制活门故障；（4）ACM问题引起的冷却不足。这次故障最后确定为35°F控制器故障引起的35°F控制活门不能正常的作动，造成初级热交换器出来的热引气可以顺利地通过35°F控制活门到达下游的水分离器，进而造成到达引气总管的温度过高。至此，故障解除。
5 结语
总之，碰到飞机系统故障问题时，一定不要慌张，首先要做的就是详细了解故障现象，在结合相关部件的原理和功能，逐个进行故障的排除。通过后期的经验总结，维修水平一定会有所提高。
参考文献
[1] Boeing B737-600/700/800/900 Aircraft Maintenance Manual，手机维护手册（21）[EB/OL].（2010-08-20）.http：//www.plane.cn/heml/ziliao/jiwa/2010/0820/12278.html.
[2] Boeing B737-600/700/800/900 Fault Isolation Manual，故障隔离手册[EB/OL].（2011-08-16）.http：//www.aero.cn/2011/0816/26022.html.
[3] Boeing B737-600/700/800/900 System Schematics Manual[Z].2016-05-06.
[4] 张志坚，白乂.浅谈B737NG飞机空调制冷效果差的处理[J].军民两用技术与产品，2016（16）：44.endprint
