C172飞机真空系统组成及典型故障分析

周跃飞

摘 要：介绍了C172飞机的真空系统的组成结构以及经常出现的故障现象，并对故障展开了分析并给出了解决此类故障的措施方案。

关键词：飞机 真空 压力 电门

中图分类号：V263.6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（c）-0063-02

C172（SKYHAWK）是美国赛斯纳公司的经典之作，累计生产达35000架之多。共有三种构型：NAVⅠ，NAVⅡ，NAVⅢ，三种机型机载设备各有不同，为便于介绍，我们以NAVⅠ型真空系统为该文介绍蓝本。

1 C172飞机真空系统概述

C172飞机真空系统包括：两个干式真空泵，两个真空压力警告电门，一个真空压力调节活门，一个真空度表，一个中央进气滤，以及由真空系统驱动的姿态仪和航向仪，具体结构组成[1]。

2 172真空系统结构组成

2.1 干式真空泵

件号：RAC215CC/RAC216CW[2]

安装位置：发动机后部。

C172飞机所安装的真空泵为目前通航飞机广泛使用干式真空泵。干式真空泵为容积式叶片泵，它是由发动机通过花键驱动剪切尼龙轴，然后驱动真空泵内的石墨转子和安装在转子滑槽中的石墨叶片在铝质真空泵壳体内高速旋转，高速旋转的叶片在离心力的作用下紧贴椭圆形铝质真空泵壳体滑动，将真空泵内部空间分为相互隔离的吸气和排气腔，在偏心壳体内旋转的叶片通过改变吸气腔局部容积，使吸气腔抽真空（压力小于外界大气压力）在系统内产生真空度。

正常情况下两个泵同时工作，在其中任一故障时，另外一个可以独立维持系统的工作。两个真空泵安装的位置不同，且旋转方向不同，但外形一样，在更换时需要特别注意件号，以免误换。

2.2 真空压力警告电门

件号：F7-16-4[2]

安装位置：真空总管上

其为一拨片电门，真空管路内气流将其打开，当某一边真空泵抽吸的真空度值低于3.0汞柱/英寸时，电门回弹触动，驾驶舱内的琥珀色真空度低警告闪亮。“L VAC”代表左泵；“VAC R”代表右泵；“L VAC R”表示两个泵都故障。

2.3 真空调节活门

件号：AA2H3-2[2]

安装位置：防火墙驾驶舱侧顶部

用于调节真空度，使真空系统管路内的真空度保持在合适的真空范围内。是真空系统中唯一可人工设定的部件。

2.4 真空度表

件号：S3280-1[2]

安装位置：仪表板左侧

真空度以英寸/汞柱为单位，指示用于姿态仪和航向罗盘的可用真空。理想范围：4.5～5.5英寸/汞柱。指示超出范围表明真空系统故障或调整不正确。由于高空气压较低，在20，000英尺高空最低可指示4.0英寸/汞柱，也能使系统工作正常。

2.5 中央进气滤

件号：C294502-0201[2]

安装位置：驾驶舱防火墙壁左下部

用于过滤进入真空管路内的空气，防止空空气中漂浮的杂质将高速旋转的陀螺转子打坏。它是真空系统中唯一的时控件，飞行600 h必须更换，以确保进气量的充足及进气质量达标。

2.6 姿态仪（地平仪）

2.7 航向仪（陀螺半罗盘）

件号：S3330-1[2]

安装位置：左仪表板中间。

由真空驱动的陀螺。通过罗盘上一个固定的小飞机模型和指针来指示飞机的航向。指示器工作一段时间以后会产生轻微的进动。因此，起飞前要用磁罗盘进行校准，并且长时间飞行中还需重新校准。指示器左下角的旋钮用于修整罗盘的进动，右下角的旋钮用于移动航向游标。

3 典型故障分析

3.1 真空度低警告灯亮

真空度低警告灯亮即L VAC或者VAC R警告灯常亮，提示左泵或者右泵性能差或者失效。为了满足飞机上安装的气动仪表的需求，真空泵产生的真空度通过真空度调节器调整到4.5～5.5汞柱/英寸，C172飞机维护手册优选5.3汞柱/英寸。

干式真空泵的核心部件（转子和叶片）均由石墨制成，叶片在转动中与椭圆形的铝质壳体摩擦而磨损的同时，产生的石墨粉尘又对叶片起到润滑作用，降低叶片的磨损和温度，即泵具有自润滑作用。但是机械磨损的客观事实是叶片会越来越短，这将使得空气在叶片旋转时，从叶片的另一端泄漏，不能很好的隔离空气，最终导致真空泵性能变差。当真空泵抽吸的真空度值低于3.0汞柱/英寸时真空度低警告灯亮[3]。

由于真空泵对热、滑油、灰尘、水、振动、机械应力等非常敏感，时常会出现剪切尼龙轴被拧断，叶片折断，甚至出现转子崩裂的故障，这些都将导致真空泵失效，此时真空度低警告灯亮[4]。

另外在维护中，也出现过真空压力警告电门粘连的误警告，此时更换电门即可。

3.2 真空调节活门失效

故障现象表现为：发动机转速增加，真空度指示值上升；反之则下降；而且调节真空调节活门没有效果。这是由于真空调节活门长期处于一种张弛状态，其旁通缝隙被空气中的尘埃，油污等堵塞且上下粘连，即使调节真空调节活门的弹簧张力也不能很好的将其分离。没有旁通进气，真空调节活门失去了调压功能，真空度也就随着发动机的转速变化而变化[5]。此时，真空度对发动机转速的变化还非常敏感。当稍一推油门，真空度指示值上升至最大；收油门又使得真空度减小至最低。

4 结语

在通用小飞机上，真空系统一般用于驱动陀螺仪表，在C172飞机上也是用于驱动地平仪和方位仪两个陀螺仪表。气动陀螺一般工作转速为14000 r/min，在如此高转速下，如果真空度还不稳定，导致流经陀螺转子的气流忽大忽小，必然使得转子转速时刻在做加速运动。这样的直接后果是转子轴承加速磨损，影响转速，故障现象就是陀螺扶不正，或者稳不住，甚至没反应，这些都是由于陀螺转速不足造成的。真空度的大幅摆动将严重影响姿态仪和航向仪的工作性能，减少其使用寿命。据某飞行学院统计，气动陀螺仪表的更换72%伴随着真空调压活门更换，也就是说大部分气动陀螺仪表的损坏是真空度不稳定造成的。

参考文献

[1] Cessna Aircraft Company. CESSNA 172R（SKYHAWK）Maintenance Manual.April 2008.

[2] Cessna 172R飞机机型培训教材.中国民航飞行学院，2006.

[3] 杜仲，阎成鸿.飞机真空泵故障模式分析[J].真空，2011（3）.

[4] 王飞只.西门诺尔飞机真空泵使用寿命短原因分析及解决方法[J].装备制造，2010（4）.

[5] 王丹.Cessna172R飞机全静压系统故障以及危害浅析[J].科技创新导报. 2012（32）.endprint

摘 要：介绍了C172飞机的真空系统的组成结构以及经常出现的故障现象，并对故障展开了分析并给出了解决此类故障的措施方案。

关键词：飞机 真空 压力 电门

中图分类号：V263.6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（c）-0063-02

C172（SKYHAWK）是美国赛斯纳公司的经典之作，累计生产达35000架之多。共有三种构型：NAVⅠ，NAVⅡ，NAVⅢ，三种机型机载设备各有不同，为便于介绍，我们以NAVⅠ型真空系统为该文介绍蓝本。

1 C172飞机真空系统概述

C172飞机真空系统包括：两个干式真空泵，两个真空压力警告电门，一个真空压力调节活门，一个真空度表，一个中央进气滤，以及由真空系统驱动的姿态仪和航向仪，具体结构组成[1]。

2 172真空系统结构组成

2.1 干式真空泵

件号：RAC215CC/RAC216CW[2]

安装位置：发动机后部。

C172飞机所安装的真空泵为目前通航飞机广泛使用干式真空泵。干式真空泵为容积式叶片泵，它是由发动机通过花键驱动剪切尼龙轴，然后驱动真空泵内的石墨转子和安装在转子滑槽中的石墨叶片在铝质真空泵壳体内高速旋转，高速旋转的叶片在离心力的作用下紧贴椭圆形铝质真空泵壳体滑动，将真空泵内部空间分为相互隔离的吸气和排气腔，在偏心壳体内旋转的叶片通过改变吸气腔局部容积，使吸气腔抽真空（压力小于外界大气压力）在系统内产生真空度。

正常情况下两个泵同时工作，在其中任一故障时，另外一个可以独立维持系统的工作。两个真空泵安装的位置不同，且旋转方向不同，但外形一样，在更换时需要特别注意件号，以免误换。

2.2 真空压力警告电门

件号：F7-16-4[2]

安装位置：真空总管上

其为一拨片电门，真空管路内气流将其打开，当某一边真空泵抽吸的真空度值低于3.0汞柱/英寸时，电门回弹触动，驾驶舱内的琥珀色真空度低警告闪亮。“L VAC”代表左泵；“VAC R”代表右泵；“L VAC R”表示两个泵都故障。

2.3 真空调节活门

件号：AA2H3-2[2]

安装位置：防火墙驾驶舱侧顶部

用于调节真空度，使真空系统管路内的真空度保持在合适的真空范围内。是真空系统中唯一可人工设定的部件。

2.4 真空度表

件号：S3280-1[2]

安装位置：仪表板左侧

真空度以英寸/汞柱为单位，指示用于姿态仪和航向罗盘的可用真空。理想范围：4.5～5.5英寸/汞柱。指示超出范围表明真空系统故障或调整不正确。由于高空气压较低，在20，000英尺高空最低可指示4.0英寸/汞柱，也能使系统工作正常。

2.5 中央进气滤

件号：C294502-0201[2]

安装位置：驾驶舱防火墙壁左下部

用于过滤进入真空管路内的空气，防止空空气中漂浮的杂质将高速旋转的陀螺转子打坏。它是真空系统中唯一的时控件，飞行600 h必须更换，以确保进气量的充足及进气质量达标。

2.6 姿态仪（地平仪）

2.7 航向仪（陀螺半罗盘）

件号：S3330-1[2]

安装位置：左仪表板中间。

由真空驱动的陀螺。通过罗盘上一个固定的小飞机模型和指针来指示飞机的航向。指示器工作一段时间以后会产生轻微的进动。因此，起飞前要用磁罗盘进行校准，并且长时间飞行中还需重新校准。指示器左下角的旋钮用于修整罗盘的进动，右下角的旋钮用于移动航向游标。

3 典型故障分析

3.1 真空度低警告灯亮

真空度低警告灯亮即L VAC或者VAC R警告灯常亮，提示左泵或者右泵性能差或者失效。为了满足飞机上安装的气动仪表的需求，真空泵产生的真空度通过真空度调节器调整到4.5～5.5汞柱/英寸，C172飞机维护手册优选5.3汞柱/英寸。

干式真空泵的核心部件（转子和叶片）均由石墨制成，叶片在转动中与椭圆形的铝质壳体摩擦而磨损的同时，产生的石墨粉尘又对叶片起到润滑作用，降低叶片的磨损和温度，即泵具有自润滑作用。但是机械磨损的客观事实是叶片会越来越短，这将使得空气在叶片旋转时，从叶片的另一端泄漏，不能很好的隔离空气，最终导致真空泵性能变差。当真空泵抽吸的真空度值低于3.0汞柱/英寸时真空度低警告灯亮[3]。

由于真空泵对热、滑油、灰尘、水、振动、机械应力等非常敏感，时常会出现剪切尼龙轴被拧断，叶片折断，甚至出现转子崩裂的故障，这些都将导致真空泵失效，此时真空度低警告灯亮[4]。

另外在维护中，也出现过真空压力警告电门粘连的误警告，此时更换电门即可。

3.2 真空调节活门失效

故障现象表现为：发动机转速增加，真空度指示值上升；反之则下降；而且调节真空调节活门没有效果。这是由于真空调节活门长期处于一种张弛状态，其旁通缝隙被空气中的尘埃，油污等堵塞且上下粘连，即使调节真空调节活门的弹簧张力也不能很好的将其分离。没有旁通进气，真空调节活门失去了调压功能，真空度也就随着发动机的转速变化而变化[5]。此时，真空度对发动机转速的变化还非常敏感。当稍一推油门，真空度指示值上升至最大；收油门又使得真空度减小至最低。

4 结语

在通用小飞机上，真空系统一般用于驱动陀螺仪表，在C172飞机上也是用于驱动地平仪和方位仪两个陀螺仪表。气动陀螺一般工作转速为14000 r/min，在如此高转速下，如果真空度还不稳定，导致流经陀螺转子的气流忽大忽小，必然使得转子转速时刻在做加速运动。这样的直接后果是转子轴承加速磨损，影响转速，故障现象就是陀螺扶不正，或者稳不住，甚至没反应，这些都是由于陀螺转速不足造成的。真空度的大幅摆动将严重影响姿态仪和航向仪的工作性能，减少其使用寿命。据某飞行学院统计，气动陀螺仪表的更换72%伴随着真空调压活门更换，也就是说大部分气动陀螺仪表的损坏是真空度不稳定造成的。

参考文献

[1] Cessna Aircraft Company. CESSNA 172R（SKYHAWK）Maintenance Manual.April 2008.

[2] Cessna 172R飞机机型培训教材.中国民航飞行学院，2006.

[3] 杜仲，阎成鸿.飞机真空泵故障模式分析[J].真空，2011（3）.

[4] 王飞只.西门诺尔飞机真空泵使用寿命短原因分析及解决方法[J].装备制造，2010（4）.

[5] 王丹.Cessna172R飞机全静压系统故障以及危害浅析[J].科技创新导报. 2012（32）.endprint

摘 要：介绍了C172飞机的真空系统的组成结构以及经常出现的故障现象，并对故障展开了分析并给出了解决此类故障的措施方案。

关键词：飞机 真空 压力 电门

中图分类号：V263.6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（c）-0063-02

C172（SKYHAWK）是美国赛斯纳公司的经典之作，累计生产达35000架之多。共有三种构型：NAVⅠ，NAVⅡ，NAVⅢ，三种机型机载设备各有不同，为便于介绍，我们以NAVⅠ型真空系统为该文介绍蓝本。

1 C172飞机真空系统概述

C172飞机真空系统包括：两个干式真空泵，两个真空压力警告电门，一个真空压力调节活门，一个真空度表，一个中央进气滤，以及由真空系统驱动的姿态仪和航向仪，具体结构组成[1]。

2 172真空系统结构组成

2.1 干式真空泵

件号：RAC215CC/RAC216CW[2]

安装位置：发动机后部。

C172飞机所安装的真空泵为目前通航飞机广泛使用干式真空泵。干式真空泵为容积式叶片泵，它是由发动机通过花键驱动剪切尼龙轴，然后驱动真空泵内的石墨转子和安装在转子滑槽中的石墨叶片在铝质真空泵壳体内高速旋转，高速旋转的叶片在离心力的作用下紧贴椭圆形铝质真空泵壳体滑动，将真空泵内部空间分为相互隔离的吸气和排气腔，在偏心壳体内旋转的叶片通过改变吸气腔局部容积，使吸气腔抽真空（压力小于外界大气压力）在系统内产生真空度。

正常情况下两个泵同时工作，在其中任一故障时，另外一个可以独立维持系统的工作。两个真空泵安装的位置不同，且旋转方向不同，但外形一样，在更换时需要特别注意件号，以免误换。

2.2 真空压力警告电门

件号：F7-16-4[2]

安装位置：真空总管上

其为一拨片电门，真空管路内气流将其打开，当某一边真空泵抽吸的真空度值低于3.0汞柱/英寸时，电门回弹触动，驾驶舱内的琥珀色真空度低警告闪亮。“L VAC”代表左泵；“VAC R”代表右泵；“L VAC R”表示两个泵都故障。

2.3 真空调节活门

件号：AA2H3-2[2]

安装位置：防火墙驾驶舱侧顶部

用于调节真空度，使真空系统管路内的真空度保持在合适的真空范围内。是真空系统中唯一可人工设定的部件。

2.4 真空度表

件号：S3280-1[2]

安装位置：仪表板左侧

真空度以英寸/汞柱为单位，指示用于姿态仪和航向罗盘的可用真空。理想范围：4.5～5.5英寸/汞柱。指示超出范围表明真空系统故障或调整不正确。由于高空气压较低，在20，000英尺高空最低可指示4.0英寸/汞柱，也能使系统工作正常。

2.5 中央进气滤

件号：C294502-0201[2]

安装位置：驾驶舱防火墙壁左下部

用于过滤进入真空管路内的空气，防止空空气中漂浮的杂质将高速旋转的陀螺转子打坏。它是真空系统中唯一的时控件，飞行600 h必须更换，以确保进气量的充足及进气质量达标。

2.6 姿态仪（地平仪）

2.7 航向仪（陀螺半罗盘）

件号：S3330-1[2]

安装位置：左仪表板中间。

由真空驱动的陀螺。通过罗盘上一个固定的小飞机模型和指针来指示飞机的航向。指示器工作一段时间以后会产生轻微的进动。因此，起飞前要用磁罗盘进行校准，并且长时间飞行中还需重新校准。指示器左下角的旋钮用于修整罗盘的进动，右下角的旋钮用于移动航向游标。

3 典型故障分析

3.1 真空度低警告灯亮

真空度低警告灯亮即L VAC或者VAC R警告灯常亮，提示左泵或者右泵性能差或者失效。为了满足飞机上安装的气动仪表的需求，真空泵产生的真空度通过真空度调节器调整到4.5～5.5汞柱/英寸，C172飞机维护手册优选5.3汞柱/英寸。

干式真空泵的核心部件（转子和叶片）均由石墨制成，叶片在转动中与椭圆形的铝质壳体摩擦而磨损的同时，产生的石墨粉尘又对叶片起到润滑作用，降低叶片的磨损和温度，即泵具有自润滑作用。但是机械磨损的客观事实是叶片会越来越短，这将使得空气在叶片旋转时，从叶片的另一端泄漏，不能很好的隔离空气，最终导致真空泵性能变差。当真空泵抽吸的真空度值低于3.0汞柱/英寸时真空度低警告灯亮[3]。

由于真空泵对热、滑油、灰尘、水、振动、机械应力等非常敏感，时常会出现剪切尼龙轴被拧断，叶片折断，甚至出现转子崩裂的故障，这些都将导致真空泵失效，此时真空度低警告灯亮[4]。

另外在维护中，也出现过真空压力警告电门粘连的误警告，此时更换电门即可。

3.2 真空调节活门失效

故障现象表现为：发动机转速增加，真空度指示值上升；反之则下降；而且调节真空调节活门没有效果。这是由于真空调节活门长期处于一种张弛状态，其旁通缝隙被空气中的尘埃，油污等堵塞且上下粘连，即使调节真空调节活门的弹簧张力也不能很好的将其分离。没有旁通进气，真空调节活门失去了调压功能，真空度也就随着发动机的转速变化而变化[5]。此时，真空度对发动机转速的变化还非常敏感。当稍一推油门，真空度指示值上升至最大；收油门又使得真空度减小至最低。

4 结语

在通用小飞机上，真空系统一般用于驱动陀螺仪表，在C172飞机上也是用于驱动地平仪和方位仪两个陀螺仪表。气动陀螺一般工作转速为14000 r/min，在如此高转速下，如果真空度还不稳定，导致流经陀螺转子的气流忽大忽小，必然使得转子转速时刻在做加速运动。这样的直接后果是转子轴承加速磨损，影响转速，故障现象就是陀螺扶不正，或者稳不住，甚至没反应，这些都是由于陀螺转速不足造成的。真空度的大幅摆动将严重影响姿态仪和航向仪的工作性能，减少其使用寿命。据某飞行学院统计，气动陀螺仪表的更换72%伴随着真空调压活门更换，也就是说大部分气动陀螺仪表的损坏是真空度不稳定造成的。

参考文献

[1] Cessna Aircraft Company. CESSNA 172R（SKYHAWK）Maintenance Manual.April 2008.

[2] Cessna 172R飞机机型培训教材.中国民航飞行学院，2006.

[3] 杜仲，阎成鸿.飞机真空泵故障模式分析[J].真空，2011（3）.

[4] 王飞只.西门诺尔飞机真空泵使用寿命短原因分析及解决方法[J].装备制造，2010（4）.

[5] 王丹.Cessna172R飞机全静压系统故障以及危害浅析[J].科技创新导报. 2012（32）.endprint