空客320飞机的空调与增压系统工作原理和保养维护的重要性.docx

1、空客320飞机的空调与增压系统工作原理和保养维护的重要性江苏城市职业学院毕业设计（论文）（2012 届）设计（论文）题目除办学点（系）江苏港城市职业学院（张家港办学点）专业汽车检测与维修班级09汽修学号090404350518学生姓名杨军指导教师刘慧职称高级讲师一、 飞机空调系统概述 31、 空调系统产生的原因 42、 空气循环制冷系统的优点 4二、 空调系统的组成与功用 51、 区域温度控制系统 62、 增压系统 63、 电子设备通风系统 64、 货舱通风/加热系统组成 6三、 对飞机空调及增压系统的要求 71、 对座舱温度的要求 72、 座舱压力的要求 7四、 A320空调系统常见故障维护

2、 71、 驾驶舱或客舱温度过高 72、 客舱异味故障分析与排除 83、 流量控制活门故障分析与维护 84、 由系统内气路漏气或堵塞造成的故障分析与维护 95、 传感器、继电器故障分析与维护 96、 气滤及类气滤部件的故障分析与维护 107、 空调系统活门的故障分析与维护 118、 空调系统其他故障分析与维护 12总结 12参考文献 13空客320飞机的空调与增压系统工作原理和保养维护的重要性Xxxx摘要：飞机空调系统是飞机中一个重要的系统，其基本任务是使飞机的座舱和设备舱在各 种飞行条件下具有良好的环境参数，与飞机在飞行过程中人员的正常工作和生活以及设备的 正常工作有着直接关系。空调系统颯布飞

3、机驾驶舱、客舱、货舱和电子设备舱等，管路、部 件、系统结构繁多，在使用过程中，很容易出现各种问题。关键词：空凋系统；工作原理；保养维护：Abstract: the air conditioning system is an important system in aircraft, its basic task is to make the aircraft cockpit and cabin equipment has good environmental parameters in various flight conditions, and the normal work of the

4、aircraft during the flight personnels normal work and life and equipment has a direct rela廿onship The air conditioning system throughout the cockpit the cargo, cabin, cabin and electronic equipment, pipeline, components and system structure are in use, it is easy to appear all sorts of problems.Key

5、words: air conditioning system; working principle; maintenance;一、飞机空调系统概述民航客机一般在对流层飞行，对流层的特点是：空气温度随高度增加而均匀 降低，平均梯度为6. 5C/km；空气湿度随高度增加而迅速减小。高度为6km时, 水蒸气含量只有地面的1/10,高于9km后，大气中含水量极少；大气中的固态 朵质也随高度增加而迅速减少。大气压力随高度增加而降低给飞行带来的主要困 难是缺氧和低压此外压力变化速率太大也会给人的生理造成严重伤害。不同高度人体生理反应高度含氧饱和度症8000 90以上无明显反应10000 90长期停留会出现

6、头痛、疲劳13000 81昏昏欲睡、头痛、嘴唇指屮发紫视力、 判断力减弱脉搏、呼吸加快22000 68出现惊厥25000 50不供氧则5min后失 去知觉。空调系统能够保证不断地提供新鲜空气并能在驾驶舱，前客舱和后客舱这三 个区域保持恒定的选择温度。主要是通过对进入客舱内部的空气进行调温，而进 入客舱的空气是由冷气和引气混合到合适的温度来调节的。空调系统中比较复杂 的就是得到调温调湿的冷空气。所以首先来介绍如何得到调节好的冷空气。为了确保飞行安全改善空中人员的生活和工作条件一般采用供氧装置和气 密座舱两种方式。置对于民航飞机来说供氧方式仅适用于低速的螺旋桨类飞机或 者为喷气客机气密座舱的一种补

7、充方式如给机组人员或病员补充供氧或者当座 舱失去气密时用氧气面罩作为应急供氧。气密座舱乂叫增圧舱是将飞机座舱密封 供气增压使舱内压力大于外界大气圧力并对座舱空气参数进行调节创造舒适的 座舱环境以满足人体正常生活和丄作的需要。这是一种高空飞行时安全有效的措 施是当代民用飞机普遍采用的一种方式。当座舱增压后机身结构承受拉应力。密舱的主要环境参数是座舱空气的供气量温度、压力、压力变化率、座舱余 压以及空气的湿度、清洁度等对它们的要求主要是基于满足人体生理卫生为乘客 和空勤人员提供安全舒适的生活和工作环境。1、空调系统产生的原因早在1909年8月法国的飞行员路易.布莱里奥成功飞越英吉利海峡，由于当 时

8、飞机的飞行高度不高，飞机的承载效率不高，飞机的技术不够成熟。因此在早 期的航空E行员与旅客只能裹着耳厚的保暖服E行，直至1936年空调系统开始 装载在飞机上，飞行员们和旅客才能从极端的飞行环境中解脱出来。由于空气是 有重量的，所以能产生压力，地球引力的作用是使空气分布很不均匀，越接近地 球表面空气的密度也越大，所以大气的压力也越大，随着高度的增加，大气的压 力下降。低气压对人体本身也有危害，随着大气压力的降低，人体会出现高空的 胃肠胀气、组织气肿等高空减压症。压力降低，体内的气体过饱和游离形成气泡, 阻碍血液流通并压迫神经，导致关节和头部疼痛，若高度升至19200米时，大气 压力为47m m

9、H g,水的沸点为37C,这等于人体的正常体温，如果人体暴露在 该环境下，体内的液体将会沸腾汽化导致皮肤水肿，人体温度将降低至难以生存。 高空环境的另外两个因素是缺氧和低温，平流层的温度大致在-56. 5C；飞行高 度增加，大气压力减少，空气密度减少，单位体积的空气含量减少至直接导致人 体血液中的氧气饱和度降低，从而导致高空缺氧。从6km高度属于严重缺氧高度, 会发生身体代谢功能严重障碍；到7km高度，人体的代偿活动已不足以保证大脑 皮层对氧的最低需要量，人大脑会迅速出现意识丧失，产生突然虚脱。从1903年莱特兄弟进行人类历史上的首次成功的将飞机飞离地面儿米高， 到今天的民航固定翼客机运行在一

10、万米高空左右的对流层到平流层底部。为使驾 驶员能够生存并提高驾驶时的舒适度以及提高座舱的舒适度，空调系统在E机上 的运用随着飞行高度、飞行速度的增加也在不断革新。空调系统的作用是：产生 压力、调节温度、提供氧气。2、空气循环制冷系统的优点飞机上使用的制冷系统有空气循环和蒸发循环两种基本类型：空气循环制冷 系统是以空气为制冷工质，以逆布雷顿循环为基础的；蒸发循环制冷系统是以在 常温下能发生相变的液态制冷剂为工质，是建立在卡罗循环的基础上的。空气循 环制冷系统通过压缩空气在膨胀机中绝热膨胀获得低温气流实现制冷，其理想的 工作过程包括等燔压缩、等压冷却、等爛膨胀及等压吸热四个过程，与蒸发循环 制冷的

11、四个工作过程相近。LI前飞机上制冷主流采用的都是空气循环,其优点在于：第一制冷工质的环 保和无变相变性。空气是天然的工质，无毒无害，对环境没有任何破坏作用，而 且可以随时实地自山获取。制冷循环中空气只起着传递能量的作用，无论是它的 化学成分还是物理相态都不发生变化，这是区别于其他匸质作为制冷剂的制冷循 环的最明显的特征。采用节能的直接冷却系统，空气即使制冷剂乂是载冷剂，供 冷无需热交换器，冷空气直接进入需要冷却的环境消除热负荷，系统正压。运用 在航空上，就地取材，省2去了单独的压缩机以涡轮喷气发动机的压气机代替， 同时也解决了客舱增压及换气的问题。笫二制冷范围宽，低温下运行性能优良。 空气制冷

12、循环可以满足零摄氏度以上负一白四十度的要求，尤其在-72摄氏度以 下时其制冷性能比蒸发循环系统好，而现代大型飞机运行时从地面到一万米高空, 温度变化很大从而空气制冷循环机较宽的温度制冷范围刚好满足其要求。第三空 气制冷设备可黑性高、维护方便，空气制冷装置结构简单，可靠性高，安全性好， 制冷剂可随时随地自山获得补充，不必担心泄漏问题：另外空气制冷循环装置拆 装、移动方便，无需回收制冷剂，便于维护。二、空调系统的组成与功用为了使旅客和机组成员能够安全舒适地生存于座舱中，A320系列飞机的空 调系统有两大主要功用：一是保证座舱有足够的新鲜空气，二是对座舱的温度和 压力进行控制。空调系统调节增压舱内的

13、空气温度、清晰度和压力，使之保持在 合适的水平。气源系统从发动机压气机、APU压气机或地面高压气源车向空调系 统提供高压空气。高压热空气经冷却、调节后，供给机舱，然后经外流活门排出 机外。在地面上，可通过地面低压空气接口直接提供空调气到空调分配系统。A320型飞机的空调系统主要由区域温度控制系统、增压系统、电子设备通 风系统及货舱通风/加热系统组成。它们的主要作用为：通过控制空气流量来控 制机舱压力及换气，控制驾驶舱及客舱的温度，用于通风的客舱空气再循环1、区域温度控制系统空调组件降低热引气的温度，减少含水量，分别提供相同温度的冷空气到混 合总管。为减少引气需求量，冷空气在混合总管内与客舱再循

14、环空气混合。在两 个空调组件失效的情况下，紧急冲压空气进门口打开，提供紧急冲压空气进行飞 机通风或除烟。空调气分配到三个主要区域，及驾驶舱、前客舱、后客舱，从混合总管出来 的冷空气，分别进入通向上述区域的管道。为获得精确的区域温度控制，需分别 加入不同流量的热引气。为保证热引气与冷空气混合，要调节热引气压力使其高 于客舱气压。空调气流量要求和各区域温度要求可以通过空调面板30VU上的流量选择旋 钮和温度选择旋钮输入。区域控制器吧最低的区域温度要求定为基本温度，将该 信号和流量要求传送给两个组件控制器。组件控制器根据此信号，分别控制相应 的空调组件，进行温度和流量调节。然后，区域控制器通过分别控

15、制三个区域的 配平空气活门，获得相应区域的选定温度。2、 增压系统增压系统调节增圧舱内的压力，确保使机组人员和乘客在安全和舒适的座舱 高度。座舱压力控制器（CPC）控制通过外流活门的开关程度，自动调节排出机 舱的空气量。如果自动系统失效，可以通过客舱压力面板25VU上的模式选择旋钮MODE SEL转换到人工模式，使用人工垂直速度控制开关MAN V/S CTL直接控制外流活 门。在飞机后增压舱壁上，装有两个安全活门，以防止机舱与外界压力差过大。3、 电子设备通风系统电子设备通风系统确保电子设备架以及驾驶舱仪表板的适当通风。该系统由 电子设备通风计算机（AEVC）自动控制，根据外界温度和飞机构型（

16、空中或地面） 不同，该系统在三种不同构型（关闭、打开和中间构型）下工作。电子设备通风系统使用鼓气扇和排气扇使空气流动，通风空气因构型而来自 不同气源。4、 货舱通风/加热系统货舱通风系统给后货舱提供通风空气、通风空气来自客舱区域，通过侧壁板 后的开口到达后货舱。货舱通风系统使用排气扇抽吸空气，通风后的空气通过外 流活门排岀机外。从APU引气管道来的热引气与客舱空气混合，然后传入货舱通 风系统，控制加入的热引气量即可提高货舱温度到选定水平。三、对飞机空调及增压系统的要求1、对座舱温度的要求根据航空医学要求最舒适的座舱温度为2022正常悄况下保持在1526的舒适 区范围内。另外座舱内温度场应均匀无

17、论是垂直方向还是水平方向与规定座舱 温度值的偏差一般不得超过3座舱壁、地板和顶部的内壁温度基本上应保持与舱 内温度一致否则山于热辐射和对流的影响会使乘员感到不舒适。同时各内壁的温 度应高于露点使其不致蒙上水汽。2、座舱压力的要求对座舱压力有两个方面的要求一是使用升限时座舱空气压力的绝对值二是 座舱压力变化速率的要求。常用到的与座舱压力有关的参数有座舱空气压力pC、 座舱高度H、座舱余压A pc和座舱空气压力变化率dpc/dto座舱空气压力是使 用升限时座舱空气的绝对压力应保证舱内有足够的氧分压以使在整个飞行过程 中旅客不需要使用氧气设备。对于一般乘客只要保证吸入空气的压力不小于 570mmHg

18、就不会产生缺氧症状。座舱压力也可以用座舱高度HC表示。座舱高度 是指座舱内空气的绝对压力值所对应的标准气压高度单位为m。座舱空气压力上 限值565mniHg它大约相当于2400m高度上的大气压力即称此时的座舱高度为 2400m。座舱圧力降低相应的座舱高度升高。四、A320空调系统常见故障维护A320飞机空调故障具有多发性、重复性、复杂性，据有关部门统计，这个 系统的年故障总数占整个飞机故障的1/3还多。虽然空调系统的故障一般不会影 响到飞机的安全飞行，但为了乘客与飞行员的舒适性，维护人员都必须花费大量 的精力及维护排除空调系统的故障。空调系统遍布飞机驾驶舱、客舱、货舱和电 子设备舱等，管路、部

19、件、系统结构繁多，在使用的过程中，容易出现各种各样 的故障。山于其系统和结构的复杂性，对其故障的查找也变得相当繁琐。本章根 据航线机务人员的经验，选取了常见的空调系统的故障进行了分析。1、驾驶舱或客舱温度过高驾驶舱和客舱温度控制系统控制驾驶舱和客舱的温度，客舱分为询客舱和后 客舱。热空气掺混系统将热空气渗混到各个单独的区域，以实现驾驶舱、前客舱 和后客舱不同的温度设定。空调组件过热警告：压气机出口温度超过230C （出 现四次）或260C、组件出口温度超过90C。空调面板客舱温度旋钮选择客舱温 度的范围：1830C,旋钮中间的温度为24Co对于空调组件的故障，出口温度高，冲压空气出口集气腔以及

20、其前后连接的 波纹管容易在应力的条件下产生裂纹或者和破损，致使空气混合比例出现问题， 这些情况会导致空调组件的出口温度高。同时，空气循环机（ACM）卡阻导致的 冲压空气风扇不运转、进气口吸入异物导致的热交换器堵塞或者出口集气腔破 损，都会使冲圧空气的风力变小从而导致温度过高。如果驾驶舱和客舱温度在地 面正常，但在空中过高，原因可能是空调组件连接的波纹管破损。在空中山于内 外压差较大，破损部位开度变大，漏气增大，影响温度调节，这种情况在地面进 行检测的时候不易出现。对于热空气掺混系统故障分为单个区域和多个区域出现 温度高的情况。2、 客舱异味故障分析与排除客舱出现滑油味多是由于辅助动力装置（AP

21、U）的内漏或外漏滑油引起的， 滑油味道通过空调引气进入到客舱中，造成外漏的原因可能为APU余油口盖松动 导致滑油外溢；APU部件连接出现裂纹或者松动导致的滑油外漏。脱开引气控制 活门（BCV）,对引气管道内检查可以确定是否是出现内漏。客舱中的其他的异味则可能是货舱中的货运海鲜水或者其他有异味的货物 泄漏产生气体通过空气再循环系统进入到客舱中，需要对再循环风扇附近的货舱 地板进行检查。在排除故障之后，还需要对污染的引气管路和空调系统部件进行清洁，用清 洁的气源将系统中残留的异味给除去。客舱循环风扇气滤长期使用后会很脏，定 期更换前可能已经有异味，需要检查并视情更换。3、 流量控制活门故障分析与维

22、护（1）流量控制活门非正常关闭或打不开流量控制活门由电控气动，活门上装有一个步进马达和一个关断电磁阀组 成。活门通过电磁阀通电关闭。当电磁阀断电时，在气压作动下活门打开。组件 控制器通过控制步进马达的开度进行组件流量的调节。山此可知，流量活门关闭 的原因分别有电控关闭和气动关闭。导致电控关闭的可能有：活门按钮电门置 OFF位、发动机防火按钮释放、发动机开车、水上迫降按钮接通。气动关闭的原 因则有：气源不足或压气机过热。若是山电控电路引起，可拔出组件流量控制及 指示的跳开关，以使电磁线圈断电，此时只要有气压，流量活门将肯定打开。否 则，就是山气动原因引起的。如果在检查中发现压气机过热管路已漏气或

23、过热传 感器已打开通气，此时出气量虽然非常小，但还是足以放掉流量活门打开腔的气 压，从而导致活门打不开。如果无任何漏气现象，则该故障应该是由于步进马达 放气路引起的，这时只有更换流量控制活门了。（2）流量控制活门的开度不够此类故障比较容易判断。较简单的方法是：接通APU引气，然后接通所需要 测试的空调组件，待组件工作稳定后，如果FCV壳体上的位置指示器是在全开位, 说明活门的丄作是正常的。另外，当空调组件工作稳定而且驾驶舱以及客舱的温 度都稳定后，接通热空气电门，然后再将三个区域温度控制开关扳到全热位，组 件流量也相应增大，如果增加量为0.20. 3kg/s,则说明流量控制活门的开度 基本正常

24、。此外，对连接在FCV作动腔上的压缩机出口过热温度传感器检查，如 果传感器或软管出现漏气，也会使FCV开度过小。此时可断开活门一端的软管， 并用堵盖堵住接头，这样便可以进行故障隔离。4、 山系统内气路漏气或堵塞造成的故障分析与维护空调组件的漏气现象通常发生在管路和热交换器、ACM、冷凝器以及再加热 器等部件相连接的接头封严处。此外，冷凝器其内部冷路热路隔栅容易裂纹和穿 孔，造成漏气并且冷热掺混，降低了冷凝器自身的热交换效果，直接影响组件的 出口温度。通常初级和主热交换器、再加热器和冷凝器等容易产生堵塞现象。由 于热交换器部件的气流通道截面较窄，空气的杂质积累越来越多，导致气路堵塞。 再加热器的

25、内部冷却隔栅存在比较严重的堵塞和污染，往往导致ACM工作不正 常，出现转速偏低、启动困难、冲压空气排量小等现象，还往往导致误换ACM。 造成这种现象的主要原因是，再加热器堵塞之后，使得流经再加热器的空气压力 衰减较快，造成ACM的涡轮进口压力偏低，影响了 ACM的正常工作。5、 传感器、继电器故障分析与维护（1） 传感器故障在空调系统的整个控制过程中，控制器通过接受各个温度传感器传来的信 号，进行处理，发岀控制信号。一旦传感器故障，控制组件接受到的将是假信息, 输出的也是错误信号，必然会影响整个系统的正常工作。对这类故障现象应仔细 分析，以偏离值最大的参数为重点，按故障可能性大小对部件逐个排查

26、。（2） 继电器故障继电器故障主要包括左、右发启动继电器和冲压空气关闭控制继电器故障。 左、右发启动继电器（16HB或17HB）是在发动机启动时用来关闭空调组件的。 当发动机启动好后才打开空调组件，以防止在发动机启动过程中空调组件打开而 造成启动引气压力不足。当继电器故障时，有可能一直处于发动机启动状态模式, 从而使流量控制活门一直处于关闭。继电器，电路的故障，可依据线路手册，通过量线的方法判断故障原因并依 照TSM手册进行维修。6、气滤及类气滤部件的故障分析与维护（1） 气路堵塞A320飞机的空调系统，为了过滤引气中的灰尘和杂质，以及为了降低引气 温度而进行的热交换，在飞机的许多部位和部件中

27、都安装了气滤或热交换器，为 了进行充分的热交换，在热交换器内部装有很多细密的隔栅，空气流经它们时， 所携带的灰尘及杂质被隔离而吸附于其上，因此称其为类气滤部件。山于气滤及 类气滤部件普遍工作在高温环境中，停留在其上的灰尘杂质通常会被烧结，日积 月累，便造成气路的堵塞。对于这种堵塞，用水洗难以清除，只有超声波才可以 将其彻底清洗干净。因此，当堵塞发生时，只有换件。最常见的故障是空调的主次热交换器由于堵塞，导致空调的热交换效率严重 下降，空调各部件工作正常，但空调出口温度高达15C到25C,客舱温度难以 调节下来，此时只有更换主次热交换器。主次热交换器的计划更换时间是3C检, 但鉴于中国的环境状况

28、，大多数航空公司已将其提前到2C检棋至更早。在航线 维护中，只要发现空调出口温度高，而其他部件参数均正常，便可怀疑主次热交 换器性能下降，这时，可以到质检部门查问主次热交换器装机时间，如果时间确 实比较长，便可以考虑更换之。（2） 再加热器及冷凝器的堵塞及内漏虽然主次热交换器已经为其隔离了不少灰尘杂质，但山于再加热器隔栅较 密，流经它的乂是高流速的压缩空气，导致其更易出现变形堵塞，引起空调组件 过热。所以它的非计划性更换更多，更频繁。当再加热器出现堵塞时，常会伴随 空气压缩机（ACM）启动比较困难，转速偏低，冲压空气排气量较小等。有人会 根据这种现象而误换ACM。造成这种现象的主要原因是山于再

29、加热器的堵塞会使 得ACM涡轮进口压力偏低，影响了 ACM的正常工作。同时ACM空气轴承的压力也 来自于涡轮进口，较低的空气压力会使ACM转动力矩比较大，时间长了也会导致 ACM的损坏。所以在航线维护工作中，应通过测试ACM转动力矩的办法来给出准 确的判断。冷凝器虽然不易堵塞，但和再加热器一样，它的内部隔栅容易出现裂 纹和穿孔，造成冷空气和热空气的混掺，降低空调的效率，而且，由于它位于空 调组件的出口，热空气的混掺会非常明显的影响组件的出口温度。在A320飞机上，还有很多其他的气滤。电子舱通风空气的两个气滤是两A 检更换一次，更换方便，更换周期短，很少有山它堵塞引起的故障。再循环风扇 气滤位于

30、前货舱后部，用于过滤客舱循环空气，也很少有非计划更换。而水箱增 压空气管道上的气滤出现非计划更换的机会则较大。当出现加水后，水箱增压缓 慢，客舱迟迟不供水，而各加水服务面板活门已正常关闭，这时不要急于怀疑水 箱增压空气减压活门故障，而应先检查该气滤是否堵塞。7、 空调系统活门的故障分析与维护在空调系统中，有着大量的活门，它们的工作及位置，都有专门的计算机监 控。通过对相应计算机的功能测试，一般都可以准确地判断活门故障。但对于那 些可以正常开关，只是性能异常的活门，单凭相应讣算机的功能测试，则难于给 出准确判断，这时可借助AIDS中活门参数的分析，并结合相应系统的工作原理, 从而得出准确的判断。

31、FCV是空调系统中最易发生故障的活门，其内部的两个调节孔和步进马达导 向针的堵塞是造成FCV故障的主要原因。若两孔堵塞，会导致活门不可调节并一 直处于低流量模式；或导致活门的不可调节和始终工作在高流量模式，这时往往 会造成飞机在起飞和巡航时出22现压气机或组件出口过热的现象。A320飞机上活门的位置参数大多数可通过AIDS获得，正常情况下，左右空 调系统的活门参数应基本相等。通过活门位置参数的比较，可对有关故障进行更 准确地分析判断。另外，在AIDS的存储报告中，第19号报告环境控制系统（ECS） 报告记录了空调或增压系统故障发生时发动机、飞机和环境的各种参数，记录了 故障时空调系统各个活门的

32、位置，通过对ECS数据分析，可判断出故障原因及故 障部件。8、 空调系统其他故障分析与维护在空调系统中，最困难的是引气渗漏探测环路的测量，该环路由于性能下降, 经常会给出大翼或APU引气渗漏的假警告，从而引起APU引气的自动关断。山于 该环路数量多，分布范围广，即使按TSM釆用二分法测量，其工作量也极为巨大。 根据经验，可舍弃严格二分法，而釆用就近断开测量的办法，每拆开一个盖板可 断开往返环路的两个接头，例如，对于WING LOOP A，z信息，可拆开翼根的621AB 盖板，分两次断开21HF和81HF,28HF和29HF两个接头进行测量，即可以判断出 故障环路在大翼还是在空调舱，从而减少打开盖板数量。有人会根据冲压空气出 口气流量小而导致ACM的误换，其实，ACM的故障都有先兆，像组件过热，有糊 味，有异常声响等。而且，如果ACM故障，一般都会有CFDS信息，通过空调温 度控制测试，也可以对其进行有效测试。另外，山于空调及引气系统山许多管路 连接而成，而且，这两个系统的大多数活门是电控气动操作，