A320系列飞机通过空调组...集进行空调系统性能分析研究_宁小波.pdf

2 0 2 3年第8期A 3 2 0系列飞机通过空调组件数据采集进行空调系统性能分析研究宁小波,章正伟(浙江交通职业技术学院航空学院,浙江 杭州 3 1 0 0 0 0)摘 要:A 3 2 0系列飞机的空调系统主要起到调温、增压、通风的作用,保证了飞机座舱的舒适性,如果空调组件性能衰减,将会影响到服务质量,甚至影响航班的正常率。本文分析了空调系统的工作原理,并提出通过采集空调组件数据,评估各部件的工作性能,可以查出性能衰退或故障的部件,提前进行维护,从而保证了空调系统的性能良好。本文为空调组件的性能分析和故障排除提供了参考依据。关键词:飞机空调系统;数据采集;性能分析 中图分类号:TU 8 3 1.3+5 文献标识码:A 文章编号:1 6 7 4-9 5 7 X(2 0 2 3)0 8-0 0 8 2-0 3A 3 2 0S e r i e sA i r c r a f tC o n d u c tP e r f o r m a n c eA n a l y s i so fA i rC o n d i t i o n i n gS y s t e mT h r o u g hD a t aC o l l e c t i o no fA i rC o n d i t i o n i n gC o m p o n e n t sN i n gX i a o-b o,Z h a n gZ h e n g-w e i(A v i a t i o nC o l l e g e,Z h e j i a n gI n s t i t u t eo fC o mm u n i c a t i o n s,Z h e j i a n gH a n g z h o u3 1 0 0 0 0)A b s t r a c t:T h ea i rc o n d i t i o n i n gs y s t e mo f t h eA 3 2 0s e r i e sa i r c r a f tm a i n l yp l a y sar o l e i nt e m p e r a t u r er e g u l a-t i o n,p r e s s u r i z a t i o n,a n dv e n t i l a t i o n,e n s u r i n gt h ec o m f o r to ft h ea i r c r a f tc a b i n.I ft h ep e r f o r m a n c eo ft h ea i rc o n d i t i o n i n gc o m p o n e n t sw e a k e n s,i tw i l l a f f e c t t h eq u a l i t yo fs e r v i c ea n de v e nt h en o r m a l r a t eo f f l i g h t s.T h i sa r t i c l ea n a l y z e s t h ew o r k i n gp r i n c i p l eo fa i rc o n d i t i o n i n gs y s t e m sa n dp r o p o s e st h a tb yc o l l e c t i n gd a t af r o ma i rc o n d i t i o n i n gc o m p o n e n t sa n de v a l u a t i n g t h ep e r f o r m a n c eo f e a c hc o m p o n e n t,i t i sp o s s i b l e t o i d e n t i f yc o m p o n e n t st h a th a v ed e t e r i o r a t e do rm a l f u n c t i o n e d,a n dc a r r yo u tm a i n t e n a n c e i na d v a n c e t oe n s u r e t h eg o o dp e r f o r m a n c eo ft h ea i rc o n d i t i o n i n gs y s t e m.T h i sa r t i c l ep r o v i d e sar e f e r e n c eb a s i s f o rp e r f o r m a n c ea n a l y s i sa n dt r o u b l e s h o o t i n go f a i rc o n d i t i o n i n gc o m p o n e n t s.K e yw o r d s:A i rc o n d i t i o n i n gs y s t e m;D a t ac o l l e c t i o n;P e r f o r m a n c ea n a l y s i s作者简介:宁小波(1 9 8 7),男,河南洛阳人,硕士研究生,研究方向为飞机维修。0 引言空调系统向旅客、机组提供一个舒适的环境,将增压舱的空气维持在一定的压力、温度、新鲜水平上,主要起到调温、增压、通风三个方面作用。夏季机组和乘务组经常反映制冷效果不好,通常是夏季气温较高,对于空调的制冷需求很大,空调组件长期高负荷运行后导致性能衰退。性能衰退的空调系统会影响到航空公司服务质量,长期的性能衰退将会导致故障的发生,影响航班的正常运行。为保证A 3 2 0系列飞机座舱舒适性,防止空调组件制冷性能衰减,建议在换季前采集空调性能数据,以测评空调组件中各部件的工作性能,并依据所采集的数据对性能衰退的部件进行提前更换、清洗等,保证空调系统性能良好。1 空调系统的工作原理A 3 2 0系列飞机的空调系统有两套构造完全一样、可同时或独立工作的空调组件,而空调组件可以将高压、高温的发动机引气转变为低温、压力略大于座舱压力的可供座舱温度调节用的冷空气。空调组件是由流量控制活门(F C V)、热交换器、空气循环机A CM(包括压气机部分和涡轮部分)、冷凝器、再加热器、旁通活门、防冰活门、水分离器以及对空调组件进行监控的多个传感器和空调系统控制器(A C S C)组成,除A C S C外,其它部件都安装于空调舱内。通过流量控制活门的发动机热引气,先后经过初级热交换器、A CM的压气机部分以及空调组件的其它部件,如图1所示。热交换器连接在冲压进气口上,冲压空气进入冲压进气口后,通过主级热交换器降低A CM压气机出口的热空气的温度,然后再经过初级热交换器降低来自引气系统的热空气的温度。冲压进气门由冲压作动器控制开度,A C S C调节旁通活门和冲压进气门的开度以得到所需的组件出口温度。在全冷位时,冲压进气门全开,旁通活门全关;全热位时,冲压进气门几乎关闭,旁通活门完全打开。在起飞和降落阶段,冲压空气门关闭,以防止外来物进入。1.1 空气冷却引气系 统 的 热 空 气 经 初 级 热 交 换 器 降 温 后 进 入A CM压气机压缩,压气机对气体做功,压力和温度增加,进入主级热交换器,降低空气的温度,进入再加热器,升高空气温度,使空气中的水分气化,进入冷凝器把空气中的水分凝结成水滴,再由水分离器将水滴分离并引射排放到冲压空气扩散通道内,空气再次进入再加热器,使残留在空气中的水分在进入A CM涡轮前被气化防止损坏涡轮。空气进入A CM涡轮膨胀驱动涡轮的叶片旋转,对涡轮做28DOI:10.19475/ki.issn1674-957x.2023.08.031内燃机与配件 w w w.n r j p j.c n功,空气温度降低,再次经过冷凝器,对空气进一步降温。1.2 流量控制流量控制活门(F C V)为电控气动的蝶型活门,安装在整个空调组件的上游,A C S C控制F C V调节通过空调组件的热空气流量和压力。一个压力传感器安装在F C V的下游,测量并比对通过F C V热空气压力和环境气体压力,同时将电信号送到A C S C,A C S C计算出流过F C V的空气流量,从而给出信号控制F C V蝶型活门的开度,实现空气流量的控制。图1 空调组件系统原理图2 采集空调组件数据并分析空调系统性能及故障评定冲压系统性能的好坏,通过测量冲压系统的空气流量,由于冲压系统的排气风扇与A CM同轴,所以也能初步判断A CM的转速和性能。判断热交换器的性能,通过测量入口和出口的温度差实现。A CM压气机和涡轮的性能,通过测量压气机的入口和出口温度差,涡轮入口和出口温度差以及冲压进气的流量,来确定A CM性能是否衰退。空调组件的性能,可以通过测量冲压进气口开度、旁通活门的开度、组件出口的温度从总体上判断整个组件的性能。驾驶舱、客舱温度控制性能,可以通过配平空气压力调节活门P R V、配平空气活门、管道温度、混合室温度、区域温度判断驾驶舱和客舱温度控制性能。通过以下操作进行数据获取:(1)A P U启动后接通惯导系统并完成校准程序,在S D页面读取并记录T A T和S A T。首先做T EMPC T L自检测试,看看是否有当前代码或者历史代码。(2)将组件流量选择电门放在N O RM位,将三个区域温度电门放在最冷位,将客舱风扇电门放在自动位(O F F灯灭),将空调控制面板上HO T A I R电门放在自动 位(O F F灯灭)。分别开单组件测量,待每个单组件稳定运行1 0分钟后再进行测量。图2 S D的B L E E D页面(3)在S D的B L E E D页面读取并记录空调组件出口温度(P T 1)、预 冷 器 出 口 温 度(P I T)、压 气 机 出 口 温 度(C O T)和A P U引气压力,如图2所示。(4)在S D的C ON D页面读取并记录区域管路温度(C K P T、FWD、A F T),以 及 区 域 温 度(C K P T、FWD、A F T)。(5)在MC DU上人工打印A I D SE C S报告,如图3所示,读取空调组件出口温度(T P)、水分离器温度(TW)、冲压进气门位置(R l)、冲压出口位置(R O)、旁通活门位置(P B V)、压气机出口温度(C O T)、空调组件流量(P F)、区域选择温度(驾驶舱S C 1、前客舱S C 2、后客舱S C 3)、热空气调节活门位置(R V)、热空气配平活门(驾驶舱V F、前 客 舱VW、后 客 舱VA)。打 印 的 报 告 中P F/C O T/R I/R O/P B V/TW/T P的数据有两行,第一行为一号空调组件的数据,第二行为二号空调组件的数据,读取的时候选择所打开的组件的数据读取即可,由于每个组件单独测量,所以该报告需要打印两次。图3 环境控制系统(E C S)报告(6)使用红外温度计测量初级热交换器入口温度T 1和出口温度T 2、主级热交换器入口温度T 3和出口温度T 4、A CM压气机入口温度T 5和出口温度T 6、A CM涡轮入口温度T 7和出口温度T 8、空调组件出口温度T 9、旁通活门出口温度T 1 1、A P U引气温度T 1 3,如图4所示。使用风速仪在冲压空气进气门进口处测量冲压进气流量Q 1。空调舱部分管路温度较高,测量时注意避免接触温度较高的管路防止烫伤。测量温度时数值会呈现浮动状态,对于T 1、T 3、T 1 3的测量读取数值较大的稳定数据,对于T 8和T 9的测量读取数值较小的稳定数据,对于T 1 3的测量,部分飞机引气管路有隔热层包裹,测量时选择F C V上游裸露的引气管路测量即可。测量冲压空气进气量Q 1时将风速仪放在冲压进气门中间位置,测量时保持风速仪进气通道与气流方向平行。382 0 2 3年第8期(7)通过计算,算出 T 1 2=T 1-T 2,T 3 4=T 3-T 4,T 6 5=T 6-T 5,T 7 8=T 7-T