“奖状”680飞机发动机高压引气活门故障分析及维护建议

■ 王策/中国民用航空飞行校验中心

0 引言

通常飞机在飞行过程中，很多系统需要使用发动机引气，如空调、客舱增压、大翼/安定面防冰、发动机防冰、油箱增压、方向舵偏置、客舱门封严及一些气动组件等，引气系统出现故障，将对下游系统的工作造成影响，特别是高压引气系统故障，还会造成发动机功率损失，导致排气温度高等故障。这类故障多是由引气活门、控制线路、引气管路、指示部件等不正常工作导致的，出现故障时必须认真分析，隔离故障原因，准确排除故障。

1 “奖状”680飞机发动机引气系统组成及工作概述

该型飞机引气系统的空气来自发动机压气机部分，分为LP（低压）级P2.5和HP（高压）级P3引气。为确保引气系统的压力和温度满足要求，引气控 制（PCB，Bleed Air Control Printed Circuit Board）根据驾驶舱引气源选择电门、油门杆角度（TLA）、飞机防冰等信号自动规划使用LP或HP引气，确保供向预冷器的温度保持最大1000°F/压力65psi。通常，当发动机处于低转速（约≤65%N1或33.5°TLA）时，系统选择高压级引气，高压引气活门是一个受PCB控制的、弹簧负载关闭、气动打开的单向电磁阀式活门，活门打开提供高压级引气；当发动机处于高转速（约≥65%N1或33.5°TLA），PCB输出关闭指令时，活门电磁阀通电，切断内部气流通道，活门在弹簧负载下关闭。低压引气由一个安装于低压和高压引气管之间的单向活门提供，该活门可防止高压引气反流进入低压系统。一个压差电门安装于高压活门下游，感受低压与高压输出管路之间的引气压力差值，以此来监控高压活门的位置状态。当压差小于5±2psi时，代表高压活门关闭；当压差大于5psi时，代表高压活门打开。如果PCB指令状态与活门实际位置（压差电门反馈状态）不一致且超过10s，引气系统将向EICAS输出信号，显示“HP VALVE FAIL L-R”（高压活门故障左或右）故障信息。

2 高压引气活门常见故障及维护建议

2.1 高压引气活门常见故障

该型飞机高压引气活门内部无位置反馈电路，其开关位置状态只能通过外部压差电门感受的压力差来间接进行监控，“HP VALVE FAIL L-R”信息是由压差电门的反馈信号与PCB指令信号相比较而产生的，因此，排故重点在于判断是活门的故障还是监控系统的故障，可能的故障原因如下。

1）高压活门指令故障。因该活门受PCB输出指令控制，当PCB接收到错误信号，如引气源选择电门位置、TLA、飞机防冰系统信号、空/地信号、ARINC信号或线路故障等，都会造成活门的错误作动，从而出现故障。

2）高压活门监控指示系统故障。由于高压活门无位置反馈电路，而是由压差电门间接进行监控，因此当压差电门自身故障或线路故障时都可能产生错误的故障信息。

3）高压活门自身故障。高压引气温度较高，活门工作环境恶劣，大气环境污染，引气杂质沉积，导致活门太脏、卡滞，雨水造成活门生锈，部件老化导致间隙增大，电磁阀失效等，这些因素都可能造成活门开关不畅，出现故障。

图1 “奖状”680飞机发动机引气系统构成

图2 “奖状”680发动机引气简图

4）压差电门感压管路漏气或结冰。由图2可知，压差电门连接低压引气管路和高压引气管路，监控压差，实现活门位置反馈。但感压管路非常细，如果低压感压管接头松动或管路磨损漏气，将造成低压端的压力无法建立。另外，如果低压感压管路内部有水，冬季寒冷环境下管路内结冰，同样会阻塞低压端压力，即使高压活门已按指令正常关闭，转而使用低压引气，但压差电门仍可能将感知到的大于5psi（高压活门开）的信号反馈给PCB，错误地指示高压活门处于打开状态，造成系统判定高压活门指令与实际位置不一致，从而出现“HP VALVE FAIL L-R”故障信息。

2.2 维护建议

1）日常维护中应加强对引气系统部件的检查，包括对管路、线路、活门等的外观检查；试车时，进行管路漏气检查；通过中央维护计算机系统（CMC）监控发动机高压引气活门工作状态，确保活门随PCB指令及时开关。

2）冷热环境交替、高湿度环境运行、除/防冰、发动机清洗等情况都可能在管路内凝结水气，特别是飞机冬季运行期间，应对高压活门压差电门及感压管路进行清洁和检查，确认压差电门感压管路内清洁、无阻塞。

3）为减少因高压活门信息的出现对飞行造成的影响，根据该型飞机高压引气活门故障历史统计数据，将活门列为时控件，时控间隔为2500FH，到期应更换。

3 案例分析及排故方法

一架“奖状”680飞机在冬季严寒机场运行，清晨起飞滑跑过程中出现“HP VALVE FAIL L”信息，机组中止起飞，滑回后经地面试车，故障未出现，飞机放行。次日清晨，该机起飞滑跑过程中故障信息再次出现，机组中止起飞，对调左右发PCB板，更换左发高压引气关断活门和压差电门，试车正常，飞机放行。再次日早场，该机滑跑过程中故障信息再次出现，机组中止起飞，地面测试引气系统工作正常，无故障。该故障疑难且隐蔽，为避免故障反复，飞机停场，按照以下步骤进行排故。

1）高压活门线路故障或PCB指令故障

高压活门线路故障或PCB指令故障可导致活门在不应该转换时作动。排故步骤：通过CMC监控，将油门杆置于＞33.5°TLA，拆下活门输入电插头PD002，根据线路图手册（见图3），通电状态下测量插头A钉和B钉，确保正确接收28V直流电；断电状态下，测量A钉和B钉，绝缘电阻R≥10Ω，确认插头二极管没有击穿；测量B钉到接地桩线路阻值R≤0.5Ω，确保无分压；通过短接插头A钉和B钉，拆卸PCB（NC110），测量JC110电插头第57号钉对地电阻，确保PCB到活门全程线路阻值R＜1Ω。如上述线路测量不满足要求，需进一步查找线路问题或查找离散输入信号的故障。

2）压差电门自身故障或电门反馈线路电气故障

排故步骤：目视检查电门外观无损伤。根据线路图手册（见图3），静态测量压差电门A钉与B钉应接通，R≤0.2Ω；试车测试，慢车状态下高压活门应打开，电门B钉与C钉应接通且R≤0.2Ω；油门逐渐增大到65%N1以上，高压活门应关闭，电门B钉与C钉应断开且R≥10Ω，A钉与B钉应导通且R≤0.2Ω，如不满足要求应更换压差电门。测量插头PD026第C钉与飞机地线应绝缘，如该线路与地短路，将产生故障信息。上述检查如果不满足要求，需进一步查找线路故障。

图3 “奖状”680高压引气活门线路图

3）因高压活门本体机械部件问题造成的故障

排故步骤：地面试车时在驾驶舱内将压力源选择电门转换到LP位，慢车时系统应使用高压引气，当人工指令选择LP时，感受到的空调气量应有明显降低，同时发动机涡轮间温度（ITT）应有轻微降低，这些证明高压活门关闭。再将电门人工转为HP位，观察到的现象应相反。如果符合上述表现，可排除活门本体故障，如不符合则应更换高压引气活门。

4）压差电门感压管路漏气或结冰

压差电门感压管路漏气或结冰会造成压差电门错误信号，无法正确反馈高压活门实际位置，将出现故障信息。排故步骤：打开发动机包皮，接近高压引气活门压差电门，目视检查电门感压管路外观有无磨损，确保管路接头安装牢固，试车检查管路是否有明显漏气。冬季寒冷条件下运行时如果出现该故障信息，而后续测试无法模拟的情况时，应关注感压管结冰的排查。拆下感压管路，一端连接收集器，另一端用干燥压缩气体吹，检查是否有水被收集，如有水分吹出，需彻底清洁吹干感压管，并清洁压差电门。

经过上述逐项排查程序后，最终发现该机压差电门低压感压管路内确实有明显水分存在，约2ml。寒冷环境首场飞行时，水分结冰阻塞压差管路，使压差电门产生错误反馈而出现了该故障信息。随着开车时间的增加，引气温度逐渐升高，压力管内结的冰逐渐融化，故障消失。因此，冬季早场起飞出现故障，滑回后试车很难再次测试出故障现象，给排故工作造成一定困难。在吹干感压管路并清洁压差电门后，重新装机测试，故障未再出现，参照维护建议，经过冬季运行验证，证明故障已排除。

4 总结

本文介绍了“奖状”680飞机发动机引气系统基本概况和组成，详细描述了高压引气活门的工作原理和典型故障，结合实际案例分析了故障原因并提出了预防措施。为保证发动机引气系统始终处于良好的工作状态，机务人员在实际维护过程中必须严格遵守飞机维修手册（AMM）要求，加强对发动机引气系统的检查，按要求对发动机高压引气活门系统及时进行清洗检查，避免因同类故障造成更严重的后果。