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波音737NG飞机空调系统简述和故障浅析

作者：郑长野

来源：《科技资讯》2017年第08期

摘 要：空调系统是当代飞机至关重要的一个系统，空调系统是牵扯到调压，调温，调湿，保持机舱内温度和压力的重要系统，该文简述了飞机空调系统的由来和波音737NG空调系统的组成以及常见故障浅析。 关键词：空调系统 波音 737NG 故障

中图分类号：P20 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）03（b）-0039-02 空调系统是波音737NG飞机的一个重要系统，它的主要功用是调节飞机的座舱和客舱压力以及座舱和客舱的温度，使座舱和客舱有一个人体适应的稳定大气压和人体舒适温度，保证驾驶人员和客舱内人员的身体舒适性，防止因气压和温度对人体造成不适带来安全隐患。 1 飞机空调系统的历史由来

世界上最早飞跃英吉利海峡的是法国人路易·布莱里奥，这位勇敢的飞行先驱者在1909年8月的时候成功飞跃了英吉利海峡，由于当时设计技术和制造技术所限制，飞机能达到的飞行高度很低，而且承载率也很低，所以飞机中并没有空调系统，飞行员只能穿着厚重的飞行保暖服飞行。飞机拥有第一个空调系统是在1936年，直到空调装载在飞机上的时候，才把飞行员从低压，寒冷的飞行环境中解救出来。

大气压力是由于空气本身的自身重量而产生的，因为地球引力的存在，而空气又是有重量的，导致大气在水平层面上分布并不是很均匀，越接近地面或者说地球表面的地方，空气的密度也就会越大，所以就造成了接近地面的地方气压就大，随着高度增加，气压就慢慢下降。气压低到一定程度的时候就会对人体产生伤害，比如说组织会气肿，肠胃胀气等高空减压症状。随着气压慢慢的降低，人体内的气体会过饱和并且游离形成气泡，这些气泡就会阻碍血液的流通，或者压迫神经，让人产生关节痛和头痛的症状。当高度达到19 200 m的时候，大气压力在47 mm汞柱的情况下，水的沸点会变为37℃，这个温度就和人体的体温大致相等了，这时人体暴露在这个环境中，人体内的液体就会因为达到沸点而沸腾汽化，会使人的皮肤水肿，人体的体温也会降低到难以维持生存。高空环境中另外两个重要表象是低温和缺氧，随着飞行高度增加，大气压力就会减少，空气密度也随之减小，在平流层时，温度大概是零下56 ℃左右，这时候，单位体积血液的空气含氧量也会随着高度增加而减少，血液中氧气饱和度就会降低，直接造成高空缺氧症。在6 km高度就会严重缺氧，人体新陈代谢功能会严重障碍，当高度升高至千米或者更高的时候，人体就不能保证对于大脑皮层的供养需要，这时大脑会迅速丧失意识，人体虚脱出现生命危险。在人类首次飞向天空是的莱特兄弟，飞离地面只有几米高，如今民航客机是在万米高空的对流层和平流层底部巡航，甚至一些军用飞行要在2万米的高空

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进行。为了保证驾驶员的生命安全和舒适性，空调系统从发明后随着飞行速度和高度的不断提升也在不断进行革新。如今空调系统为客机提供客舱内压力，适宜的舱内压力，还有氧气。 2 波音737NG飞机空调系统的组成和基本原理

气源系统为飞机空调提供引气，气源系统的引气是来自发动机和APU引气，而发动机和APU引气的温度会非常高，不能被直接使用，在使用之前需要进行降温才能被空调系统所使用，降温就会同个两个降温组件对引气进行降温，在737NG中有左右两个组件用来调节引气温度，然后通过空调分配管路进入飞机驾驶舱和客舱。

PACK组件的工作原理：发动机或者辅助动力装置（APU）在工作的时候会带动同轴的压气机和压气机风扇热能转化为机械能，气体膨胀做功，温度下降涡轮出口会得到用于冷却的气体，低温冷却气体进入水分离器干燥后再进入空调系统。空调组件PACK里有很多传感器和电磁阀门，它们由空调附件装置 （ACAU）和座舱温度控制器 （CTC）来保护空调系统和控制温度。座舱温度控制器 （CTC）从驾驶舱的温度控制面板接收信号，温度传感器把温度数据从驾驶舱和客舱送到座舱温度控制器（CTC），然后通过空调附件装置送出控制和工作信号来自动控制温度。 空气混合活门会接受来自温度控制器的信号，空气混气活门调整流进组件和分配系统的冷热空气的比例来调节温度。温度控制系统在供气管道上有过热电门，当超温时，过热电门给出信号使系统停止工作。在客舱和管道上的温度传感元件监视和送出温度数据给客舱温度控制面板。在驾驶舱中有自动和人工两种温度控制工作模式。如果自动工作模式失效了，则可以使用人工模式，驾驶舱操作人员用温度选择器将暖或冷的信号送给ACAU，ACAU使信号传到空气混气活门来设定它的位置。 空调有两种模式，人工模式和自动模式，在人工模式下，操作人员必须监视空气温度表并调整空气混气活门从而控制温度。 管道温度限制传感器给座舱温度控制器提供信号，当管道温度增加到60℃时，座舱温度控制器发出信号断开热信号并且会使冷信号送到空气混气活门。如果管路中温度超过88℃管道过热电门接通管道过热灯并使空气混气活门将活门热气一侧关闭来保护空调系统。在自动模式（AUTO）下，从选择电门来的冷或暖信号传到座舱温度控制器。座舱温度控制器就会比较选择器输入的温度数值和下列这些温度传感器来的输入数值：（1）管道温度预测器；（2）管道温度限制传感器；（3）座舱温度传感器。座舱温度控制器监测传感器的输入，它会为组件空气计算出正确的温度。座舱温度控制器送出信号经过ACAU内的继电器来接通空气混气活门的电动旋转机械执行机构来改变蝶形活门的位置 ，空气混气活门调节组件的热和冷的空气气流来给出正确的空气温度。座舱温度控制器不间断地测量座舱和分配管道内的温度。这就是空调系统的工作和控制原理，另外空调系统非常重要的一个功能是给飞机座舱和客舱进行增压，飞机在万米高空飞行，机舱内压力和氧气的密度达不到维持生命的基本值。增压控制系统可以保持飞机座舱内部压力并且使氧气密度维持在安全界限内。就保护了机舱内人员免受到缺氧和低压的危害。 3 空调系统常见故障举例及分析

（1）左PACK灯亮，无法复位。FIM手册里给出了5种可能，我们先按压TRIP RESET按钮来进行复位，如果灯灭说明是偶发性故障，可能是过热引起的；如果灯不灭就需要进行检

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查排故。如前述故障，我们发现就是在空中折流门关闭时，该轴被凹坑卡住了，所以会产生一个冲压进气门位置与指令不一致的故障信号，存于区域温度控制组件内，导致左PACK灯亮。检查左冲压进气门，发现折迭门的轴铰链下端的保险销不见了，铰链轴伸出，直接顶到进气门侧壁板上，划伤成了一小凹坑，复位铰链轴，在下端打好保险丝，故障排除。冲压系统机械件比较多，而且很多是连杆和轴式传递，因此多数故障和机械运动有关。

（2）飞机在爬升到10 000英尺时两个组件灯同时亮了，客舱压力随之下降，驾驶舱出现释压音响警告。完成左右CPC、ACAU和ZTC测试，左右对串ZTC，故障现象转移。地面脱开TURBINEINL ET OVERHEAT SWTICH 和COMPRESS OR DISCHARGE OVERHEAT SWITCH电门，试车判断为空调热交换器脏，导致空调打开时，散热效果不好，组件过热。热交换器在长期使用过程中，空气中的粉尘等颗粒物粘着在交换器内壁上，导致信道堵塞，交换器性能下降，散热效果不好；再加上飞机在爬高过程中引气温度高，飞行速度慢，交换器的散热效果进一步降低。 参考文献

[1] （美）美国波音飞机制造有限公司.Aircraft Maintenance ManualⅠAndⅡ[Z]. [2] （美）美国波音飞机制造有限公司.System Schematics Manual[Z]. [3] （美）美国波音飞机制造有限公司.Wiring Diagram Manual[Z].