某型直升机加温系统无法正常工作故障分析_孟昭磊.pdf

中国科技信息 2023 年第 7 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023-36-航空航天系统组成与原理（1）通风加温系统。直升机飞行过程中发动机会产生大量的废气，这些废气都是一些高温高压的气体，而通风加温系统就是利用发动机工作中所产生的这些高温高压的废气，通过引气系统将其引入直升机，经过降低气体压力、和冷空气进行混合等一系列的操作，从而实现直升机的内部的通风、舱内环境加温以及飞行过程中风挡玻璃内表面的除雾。发动机引气系统、空气混合子系统、加温子系统、除雾子系统、座舱空气分配子系统等 5 个系统组成了通风加温系统。（2）发动机引气系统。发动机引气系统负责通过单向活门组、补偿软管、引气软管、绝对压力调节器和关断阀将来自发动机所产生的高温、高压气体输送到空气混合器中去。（3）空气混合子系统。空气混合子系统主要用于将发动机所产生的热气和外界冷空气进行混合，其工作原理是通过空气混合装置将混合空气的压力和湿度进行降低，以达到座舱所需的环境空气。空气混合装置的主要组成是：引射器、空气组合散热器、热路控制阀、水分离器和涡轮冷却器。（4）加温子系统。加温子系统主要是通过温度选择装置、温度控制装置和温度传感器来控制进入直升机内部的气体的温度，使其能达到环境所需的适宜温度。（5）除雾子系统的组成。飞行员在飞行过程中可以通过按压除雾按钮将除雾子系统喷射出来的热气去除座舱风挡玻璃上产生的雾气，其主要是由除雾转换阀和布置在前风挡玻璃下方的除雾通风口组成。（6）座舱空气分配子系统的组成。座舱空气分配子系统分配飞行员周围的空气流量，防止飞行员周围产生过大的温差，由座舱若干个喷管组件和喷嘴等组成。通风加温系统的原理通风加温系统的工作原理发动机产生的高温、高压气体通过引气系统在单向活门组中和外界冷空气进行混合，绝对压力调节器与关断阀负责对混合后的气体进行压力调节使其达到直升机所需的空气压行业曲线开放度创新度生态度互交度持续度可替代度影响力可实现度行业关联度真实度某型直升机加温系统无法正常工作故障分析孟昭磊孟昭磊航空工业昌河飞机工业（集团）有限责任公司-37-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023中国科技信息 2023 年第 7 期航空航天力，最终通过限流管路将进行座舱内部的空气总量限制在直升机空调系统所设计的范围内。直接由发动及引出的高温高压空气先经过热交换器，将压缩热传给冷却介质（热交换器的冷却介质一般是机外环境空气和燃油），然后流入涡轮中进行膨胀，并驱动涡轮旋转，带动同轴的压气机或风扇，将热能转化为机械功。空气本身的温度和压力在涡轮出口得到大大降低，由此获得满足温度和压力要求的冷空气，再与热路空气按一定的比例混合后就可以通向客舱提供舒适环境并增压。为了达到较好的制冷效果，热交换器外围的冷却空气流动得越快，热交换器中需要被冷却的发动机压气机引气的冷却效率越高，将涡轮同轴相连的风扇与热交换器串联在同一条冲压空气管道上，这样通过涡轮将热能转化的机械功驱动风扇转动，加速了热交换器周围冷却空气的流动，就刚好达到提高冷却效率的目的。具体的工作原理见图 1 所示。温度的控制和调节飞行员通过在温度控选择器上的手动和自动调节旋钮来设定所需的温度，自动调节通过温度传感器自动调节热路控制阀的开启来降低供气温度。飞行员设定好的温度后通过温度控制盒、温度敏感器等机上设备来控热路控制阀的开启度，热路控制阀控制进入涡轮冷却器防冰腔中热气的量，热气通过防冰腔后在涡轮冷却器的出口处和外界的冷空气进行混合，最终冷热气体混合后的气体温度为温度选择器上所设定的温度，混合后的气体通过舱内管路到达出风口，并通过出风口输送到机舱内各处。玻璃除雾处理飞行过程中由于舱内温度和舱外温度会有较大的温差，从而导致玻璃表面会有雾气产生。当玻璃表面上出现大量雾气的时候飞行员通过温度选择器上的除雾按钮控制除雾转换阀，将 60左右的热空气通过除雾管路喷射到驾驶员风挡玻璃表面，通过对风挡玻璃进行加温来达到去除风挡玻璃表面雾气的目的。常见的故障分析与处理常见故障事例 11）故障现象外界环境温度 5，进行地面开车试验，地面人员打开加温系统，接通温度控制盒电源开关，在温度控制盒上选择自动控制模式，同时在温度选择器上进行选择，将舱内温度设置在 28时，检查舱内空调出风口，发现直升机舱内空调出风口无热风输出。2）原因分析通过对故障现象的了解，结合通风加温系统本身的工作原理进行分析，得出了以下几种产生故障的可能性，并绘制了如下故障树，具体如图 2 所示。针对该故障树进行分析如下：更换温度选择器进行开车验证，接通温度控制盒电源开关，在温度控制盒上选择自动控制模式，同时在温度选择器上进行选择，将舱内温度设置在 28时，检查舱内空调出风口，发现直升机舱内空调出风口无热风输出，故障未消失，因此可以排除底事件 X1。更换温度控制盒进行开车验证，接通温度控制盒电源开关，在温度控制盒上选择自动控制模式，同时在温度选择器上进行选择，将舱内温度设置在 28时，检查舱内空调出风口，发现直升机舱内空调出风口无热风输出，故障未消失，因此可以排除底事件 X2。进行地面通电，将温度选择器上的空调控制开关设置在手动状态，并将温度设定到 70，检查热路控制阀的工作状态，当设定温度为 70时，热路控制阀正常打开时能听到阀动作的声音，当设定温度为 5时，能听到热路控制阀关闭的动作声。但由于检查时热路控制阀动作的声音时有时无，因此无法判断热路控制阀是否工作正常，因此我们将热路控制阀拆下按图 3 进行接线并按下表所示方法进行地面模拟通电检查。序号检测方法检测项目检测结果1将热路控制阀的 3 号点接电源正，1号点接电源负阀门能否正常打开正常2将热路控制阀的 2 号点接电源正，1号点接电源负阀门能否正常关闭正常3当活门在任意位置时，接通 2 号和 3号的电源，活门能在打开和关闭之间正常转换阀门能在打开和关闭之间正常转换正常图 3热路控制阀图 2故障树图 1 通风加温系统的工作原理中国科技信息 2023 年第 7 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023-38-航空航天通过以上试验可以得出热路控制阀能正常工作，因此可以排除底事件 X3。管型温度继电器是调节温度由于通风加温系统主要是通过引气系统将发动机的热气引入空调管路并通过热路控制阀送进空气混合装置，之前已经通过检查排除热路控制阀故障导致了加温系统无法正常工作的怀疑，所以控制线路及控制系统成为唯一导致该故障的原因，为进一步判断故障产生的原因，我们对机上控制电路进行了检查，由于热路控制阀是通过 3 号点进行供电，而 3号点是由机上控制转换继电器进行信号转换得来的，我们对控制转换继电器输入和输出的信号进行检查，发现输入继电器线圈的正信号正常的从温度控制盒输出，继电器线圈的负端未正常接收到负反馈信号，因此判断温度传感器未正常给出控制信号，我们对温度传感器到控制转换继电器之间的线路进行检查，发现该线路出现了断路的情况，更换该线路后进一步进行开车检查，故障消失。故底事件 X6 是导致该问题的原因。常见故障事例 21）故障现象外界环境温度 5，进行空中试飞，飞行员打开加温系统，接通温度控制盒电源开关，在温度控制盒上选择手动控制模式，同时在温度选择器上进行选择，将舱内温度设置在28时，检查舱内空调出风口，发现直升机舱内空调出风口无热风输出。2）原因分析根据图 1 通风加温无法正常制热故障树进行分析，导致手动模式下通风加温无法正常工作的原因由温度选择器、温度空中盒、热路空中阀、继电器盒及机上线路中的一种或几种原因导致。现对如下产生的原因进行分析：更换温度选择器进行开车验证，接通温度控制盒电源开关，在温度控制盒上选择手动控制模式，同时将温度空中盒上的温度设置到常用的 28，检查热路控制阀的打开情况，发现热路控制阀能正常打开，但制热管路中无热风输出，根据该现象我们可以排除底事件 X1 即温度选择器未导致该现象产生；更换温度控制盒，接通温度控制盒开关，在温度控制盒上选择手动控制模式，同时将温度空中盒上的温度设置到常用的 28，检查温度控制盒输出信号即绝对压力调节器和关断阀的输入信号，绝对压力调节器和关断阀的输入为28VDC，同时检查绝对压力调节器和关断阀的接地情况，发现其良好接地，空调口有热风输出，因此可以无法排除底事件 X2；我们进一步对温度控制盒进行检查，将原机的温度控制盒恢复装机，进行开车验证，检查温度控制盒的输出信号，发现绝对压力调节器和关断阀的输入电压为 0VDC，同时检查压力调节器和关断阀的接地情况，发现其良好接地，空调口无热风输出，所以我们可以得出是温度控制盒故障导致该现象产生；拆下原机的热路控制阀，按图 3 所示进行对热路控制阀进行地面通电检查，检查结果见下表。序号检测方法检测项目检测结果1将热路控制阀的 3 号点接电源正，1号点接电源负阀门能否正常打开正常2将热路控制阀的 2 号点接电源正，1号点接电源负阀门能否正常关闭正常3当活门在任意位置时，接通 2 号和 3号的电源，活门能在打开和关闭之间正常转换阀门能在打开和关闭之间正常转换正常根据上述实验结果可以得出热路控制阀能正常工作，因此可以排除该故障现象是由热路控制阀无法正常工作导致。对手动模式下的控制转换继电器输入和输出的信号进行检查，发现输入继电器线圈的正信号正常的从温度控制盒输出，继电器线圈的负端能正常接收到负反馈信号，可以得出机上线路和转换继电器能正常工作，因此可以排除底事件X6。结语直升机制热系统分手动和自动两种模式，自动模式下通过机上线路控制热路控制阀给机上提高热空气，热路控制阀通过控制热路空气流量，从而控制座舱供气温。空调系统不制热故障经常是由热路控制阀开启或关闭异常导致的。为快速定位故障，可通过检查管路热路流向情况初步定位故障是引气系统还是制冷系统或是温度控制系统。再通过地面通电步骤确定热路控制阀能否正常开启或关闭，进一步确定故障点。手动模式主要由温度控制盒来控制绝对压力调节器和关断阀的打开来将热空气引入机舱内，可以通过对温度控制盒的输出信号进行检查来判断故障点。