戴苗苗

(東航工程技術(shù)公司,上海200335)

波音767飛機(jī)設(shè)備冷卻系統(tǒng)工作原理

戴苗苗

(東航工程技術(shù)公司,上海200335)

民航飛機(jī)的設(shè)備冷卻系統(tǒng),用于驅(qū)散飛機(jī)上所有電子設(shè)備所發(fā)出的熱量,使其在可靠的環(huán)境中工作。設(shè)備冷卻系統(tǒng)的維護(hù)相當(dāng)關(guān)鍵。波音767飛機(jī)的設(shè)備冷卻系統(tǒng)可分為前設(shè)備冷卻系統(tǒng)、后設(shè)備冷卻系統(tǒng)和娛樂(lè)系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)。其中前設(shè)備冷卻系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立,各部件的工作狀態(tài)隨外界條件的變化而復(fù)雜多變;娛樂(lè)系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)則是依靠客艙空調(diào)系統(tǒng)提空冷氣,為娛樂(lè)設(shè)備中心散熱;后設(shè)備冷卻系統(tǒng)與洗手間/廚房通風(fēng)系統(tǒng)共用同一套冷卻通風(fēng)系統(tǒng)。由于三個(gè)子系統(tǒng)的工作原理不同,因此在日常維護(hù)中除需分清各部件所屬的子系統(tǒng)外,弄清系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的外界條件也尤為重要。

設(shè)備冷卻系統(tǒng);波音;熱量;故障

0 引言

隨著現(xiàn)代飛機(jī)的不斷發(fā)展,其電子設(shè)備逐漸增多,電子設(shè)備的發(fā)熱量也越來(lái)越大,因此為保證電子設(shè)備的正常工作,必須引入相關(guān)的設(shè)備冷卻系統(tǒng)。通常機(jī)載電子設(shè)備都是依靠客艙排氣來(lái)冷卻的,這樣可以減小空調(diào)系統(tǒng)的工作負(fù)荷,減少發(fā)動(dòng)機(jī)引氣的供應(yīng)量[1]。

波音767飛機(jī)各大系統(tǒng)中,設(shè)備冷卻系統(tǒng)屬于空調(diào)系統(tǒng)中的輔助系統(tǒng)。767飛機(jī)的設(shè)備冷卻系統(tǒng)大體可以分為三部分:前設(shè)備冷卻系統(tǒng)、娛樂(lè)設(shè)備中心冷卻及后設(shè)備冷卻系統(tǒng)。前設(shè)備冷卻系統(tǒng)主要向駕駛艙操作臺(tái)、儀表板、和前/主/中設(shè)備艙提供冷卻。后設(shè)備冷卻系統(tǒng)主要給后設(shè)備艙E6架上的APU(輔助動(dòng)力裝置)電瓶和APU控制組件ECU(電子控制組件)等提供冷空氣降溫。

1 設(shè)備冷卻系統(tǒng)概況

767飛機(jī)設(shè)備冷卻系統(tǒng)的控制面板位于駕駛艙P(yáng)5板上,如圖1。選擇電門共有三種模式選擇?！癆UTO”模式,系統(tǒng)將提供最適合的冷空氣冷卻電氣設(shè)備;“STBY”模式,當(dāng)系統(tǒng)失效時(shí)采取的備用模式;“OVRD”模式,當(dāng)系統(tǒng)有煙霧或者火情時(shí)選擇的人工超控模式,將煙霧排至機(jī)外。當(dāng)飛機(jī)處在地面時(shí)通常不使用該模式工作。選擇電門的兩側(cè)還有四個(gè)警告燈,用于提醒飛行員系統(tǒng)出現(xiàn)的故障情況?！癡ALVE”燈亮表示系統(tǒng)中的某個(gè)活門故障;“OVHT”燈亮表示系統(tǒng)發(fā)生過(guò)熱或冷卻空氣流量低的情況;“SMOKE”燈亮表示系統(tǒng)中的煙霧探測(cè)器探測(cè)到有煙霧?！癗O COOLING”燈亮表示在超控模式下設(shè)備架沒(méi)有冷卻空氣流過(guò)。

圖1 設(shè)備冷卻系統(tǒng)控制面板Fig.1 Panel-equipment cooling system

系統(tǒng)測(cè)試電門位于駕駛艙右側(cè)的P61板上,如圖2。測(cè)試電門用于測(cè)試地面測(cè)試系統(tǒng)中的流量探測(cè)器及煙霧探測(cè)器的好壞。

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),通常會(huì)觸發(fā)控制面板上的警告燈亮和EICAS信息警告。特殊情況下,當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)冷卻空氣低流量的情況或系統(tǒng)中的某個(gè)低流量探測(cè)器發(fā)生故障時(shí),還會(huì)觸發(fā)機(jī)組呼叫喇叭的意外響起。

圖2 設(shè)備冷卻系統(tǒng)測(cè)試電門Fig.2 Test switch-equipment cooling system

2 前設(shè)備冷卻系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)部件

前設(shè)備冷卻系統(tǒng)涉及的部件較多,除了先前介紹的控制面板外,其余大部分部件位于主電子設(shè)備艙和前貨艙壁板內(nèi)或地板下方,如圖3a和圖3b所示。

風(fēng)扇控制卡和設(shè)備冷卻指示卡都位于主設(shè)備艙的P50板內(nèi)。左控制卡控制供氣風(fēng)扇,中控制卡控制排氣風(fēng)扇。指示卡用于邏輯控制系統(tǒng)的警告燈與EICAS的警告信息。

風(fēng)扇電路繼電器位于P37板,監(jiān)控供氣和排氣風(fēng)扇的電路是否正常。

壓差電門在主設(shè)備艙E1E2設(shè)備架前方,當(dāng)系統(tǒng)處于超控模式時(shí)用于探測(cè)冷卻空氣的流量。

供氣風(fēng)扇和排氣風(fēng)扇分別位于前貨艙的左右壁板內(nèi)。風(fēng)扇后部緊挨著風(fēng)扇單向活門。

煙霧探測(cè)器位于貨艙的右側(cè)壁板內(nèi),在排氣風(fēng)扇的上游,它通過(guò)從供氣排氣管道內(nèi)采集的空氣來(lái)判斷系統(tǒng)是否過(guò)熱或有火情。當(dāng)煙霧探測(cè)器工作時(shí),由風(fēng)扇將采樣空氣吹入煙霧集散室。若沒(méi)有煙霧,探測(cè)器的信標(biāo)燈光束按光的直線傳播原理經(jīng)過(guò)采樣空氣照射到對(duì)面,照射不到光敏電阻,這時(shí)的電阻值大;若存在煙霧,煙霧微粒的折射作用把光線折射到光敏電阻上,光敏電阻的阻值減少,當(dāng)達(dá)到預(yù)定警告值時(shí)便輸出信號(hào)報(bào)警。

總管內(nèi)連活門位于主設(shè)備艙內(nèi),靠近駕駛艙地板處?；铋T是兩位置電控活門,他將供駕駛艙儀表的冷卻空氣分為兩路。正常情況下,活門將設(shè)備冷卻管路中的冷空氣供至駕駛艙的儀表,進(jìn)行冷卻。當(dāng)控制電門位于“OVRD”位時(shí),活門將原先氣路關(guān)閉,駕駛艙儀表由駕駛艙空調(diào)分布管內(nèi)的空氣冷卻。

機(jī)外排氣活門,如圖4,位于機(jī)腹下方。它的作用是:當(dāng)飛機(jī)在地面上,將已冷卻過(guò)電子設(shè)備的空氣排出機(jī)外。它由電馬達(dá)作動(dòng)器、擋板活門、過(guò)中心連接機(jī)構(gòu)、人工超控插孔和限制電門組成。

由圖4中的線路圖分析可得,當(dāng)飛機(jī)處于地面,外界高于7攝氏度(45華氏度)時(shí),電馬達(dá)作動(dòng)器得到信號(hào),將活門打開,擋板活門收入排氣管道中。當(dāng)活門關(guān)閉時(shí),由過(guò)中心連接機(jī)構(gòu)向其鎖定。人工超控插孔,用于人工打開或關(guān)閉活門。在飛行過(guò)程中,活門正常應(yīng)出于關(guān)閉位。當(dāng)活門位置與系統(tǒng)輸入指令不一致時(shí),將觸發(fā)控制面板“VALVE”警告燈亮并伴有EICAS信息“FWD EQPT VAL”。

2.2 系統(tǒng)工作原理

前設(shè)備冷卻系統(tǒng)的冷卻構(gòu)型取決于系統(tǒng)的控制輸入。系統(tǒng)輸入則決定了風(fēng)扇工作與否和活門的位置。而活門的位置又決定了冷卻氣流的走向。如圖5所示。

系統(tǒng)工作情況,見圖6。大致可分為以下四種情況:

圖3 a前設(shè)備冷卻系統(tǒng)部件(1)Fig.3 a Forward equipment cooling system(1)

圖3 b前設(shè)備冷卻系統(tǒng)部件(2)Fig.3 b Forward equipment cooling system(2)

圖4 機(jī)外排氣活門Fig.4 Overboard exhaust valve

1)當(dāng)飛機(jī)處于地面,控制電門位于“AUTO”位且大氣溫度高于7攝氏度(45華氏度)時(shí),機(jī)外排氣活門打開,旁通關(guān)斷活門關(guān)閉,冷空氣經(jīng)各電子設(shè)備架之后向機(jī)外排除。

2)當(dāng)飛機(jī)處于地面,大氣溫度低于7攝氏度(45華氏度)時(shí),控制電門位于“AUTO”位且雙發(fā)未啟動(dòng),此時(shí)機(jī)外排氣活門關(guān)閉,旁通活門打開,冷卻空氣依靠供氣、排氣風(fēng)扇抽吸形成內(nèi)部循環(huán)。

3)當(dāng)飛機(jī)處于地面,雙發(fā)運(yùn)行,控制電門位于“AUTO”位或“STBY”位時(shí),無(wú)需考慮外界溫度,機(jī)內(nèi)供氣活門和機(jī)外排氣活門均關(guān)閉,此時(shí)旁通活門打開,系統(tǒng)依靠客艙排氣循環(huán)給設(shè)備提供冷卻。

圖5 前設(shè)備冷卻系統(tǒng)Fig.5 Forward equipment cooling system

圖6 前設(shè)備冷卻控制原理Fig.6 Theory-forward equipment cooling system

4)飛行過(guò)程中,當(dāng)控制電門位于“AUTO”位時(shí),排氣風(fēng)扇工作,供氣風(fēng)扇作為備份,供氣活門與排氣活門均關(guān)閉。若排氣風(fēng)扇故障,系統(tǒng)自行切換至供氣風(fēng)扇工作。當(dāng)選擇電門位于“STBY”位時(shí),供氣排氣風(fēng)扇的工作狀態(tài)與先前相反,其余活門狀態(tài)均一致。當(dāng)選擇電門位于“OVRD”位時(shí),供氣排氣風(fēng)扇都停止工作,除總管內(nèi)連活門和排煙活門打開外,其余活門都關(guān)閉。系統(tǒng)依靠反壓將煙霧排除機(jī)外。

從上述幾種情況來(lái)看,前設(shè)備冷卻系統(tǒng)工作原理可歸納為表1。

表1 前設(shè)備冷卻系統(tǒng)工作原理Tab.1 Principle of operation-forward equipment cooling system

3 娛樂(lè)設(shè)備中心冷卻系統(tǒng)

IFE(機(jī)艙內(nèi)部娛樂(lè)系統(tǒng))擁有獨(dú)立的冷卻系統(tǒng),冷卻空氣來(lái)源于客艙頂部的空調(diào)分部管道。冷卻空氣流經(jīng)娛樂(lè)設(shè)備中心后再由排氣風(fēng)扇排出,形成冷卻空氣循環(huán)。排氣風(fēng)扇的兩端跨接著一個(gè)煙霧探測(cè)器,有煙霧時(shí)自動(dòng)切斷排氣風(fēng)扇的電源。IFE冷卻系統(tǒng)的輸入信號(hào)來(lái)自于娛樂(lè)設(shè)備中心VCC的電源點(diǎn)門。當(dāng)娛樂(lè)系統(tǒng)開啟工作時(shí),冷卻排氣風(fēng)扇也隨之工作。當(dāng)煙霧探測(cè)器探測(cè)到煙霧或者排氣風(fēng)扇內(nèi)部電路過(guò)熱時(shí),冷卻系統(tǒng)電源自動(dòng)切斷。

4 后設(shè)備冷卻系統(tǒng)

后設(shè)備冷卻系統(tǒng)與洗手間/廚房通風(fēng)系統(tǒng)屬于共用同一套系統(tǒng)冷卻通風(fēng),如圖7。該系統(tǒng)通過(guò)兩個(gè)獨(dú)立的風(fēng)扇抽吸形成空氣的流動(dòng),給后設(shè)備架上的電氣設(shè)備降溫。兩個(gè)風(fēng)扇互為交替,每次僅一個(gè)工作。正常情況下,當(dāng)駕駛艙P(yáng)5板設(shè)備冷卻模式選擇電門位于“AUTO”位時(shí),1號(hào)風(fēng)扇工作;當(dāng)1號(hào)風(fēng)扇失效或模式選擇電門位于“STBY”位時(shí),2號(hào)風(fēng)扇將開始工作。若1號(hào)風(fēng)扇失效,會(huì)引起AFT EQ EXH FAN 1的狀態(tài)級(jí)和維護(hù)級(jí)信息;若2號(hào)風(fēng)扇失效,會(huì)引起AFT EQ EXH FAN 2的狀態(tài)級(jí)和維護(hù)級(jí)信息;若兩個(gè)風(fēng)扇同時(shí)失效,會(huì)觸發(fā)“AFT EXHAUST FAN”狀態(tài)級(jí)信息。此外,當(dāng)后貨艙火警預(yù)位電門預(yù)位時(shí)、電器設(shè)備自動(dòng)卸載或機(jī)翼油箱的拋油泵工作時(shí),排氣風(fēng)扇都會(huì)自動(dòng)關(guān)斷。

5 結(jié)論

通過(guò)上述對(duì)設(shè)備冷卻系統(tǒng)工作原理的分析,IFE中心設(shè)備冷卻和后設(shè)備冷卻系統(tǒng)的工作原理較簡(jiǎn)單,通過(guò)廠家的FIM手冊(cè)便可快速找出故障件。而前設(shè)備冷卻系統(tǒng)由于部件數(shù)量多、系統(tǒng)輸入條件復(fù)雜、故障警告提示也比較籠統(tǒng),故障源不易查找。因此,在前設(shè)備冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),維修人員必須了解故障發(fā)生時(shí)的飛機(jī)構(gòu)型、空地邏輯等先決條件,才可依次對(duì)各部件作出故障判斷。

圖7 后設(shè)備冷卻系統(tǒng)Fig.7 After equipment cooling system

[1]王力強(qiáng).CFM56-3型發(fā)動(dòng)機(jī)反推系統(tǒng)典型故障的判斷與分析[J].民航科技,2007(2):143-143.

[2]劉得一.民航概論[M].北京:中國(guó)民航出版社,2000.

[3]張鐵純,任仁良.渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)[M].北京:兵器工業(yè)出版社,2006.

[4]劉祖潤(rùn).自動(dòng)控制原理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.

[5]任仁良.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:兵器工業(yè)出版社,2006.

Analysis of The Working Principle of The Boeing 767 Airplane Equipment Cooling System

DAI Miao-miao
(Engineering Technology Company of China Eastern Airline,Shanghai 200335,P.R.China)

Civil aircraft equipment cooling system is used for all electronic equipment on the plane to disperse heat emitted.Equipment cooling system enables electronic devices to work in a secure environment.The maintenance of equipment cooling system is so critical.Boeing 767 aircraft equipment cooling system can be divided into foreword equipment cooling system,entertainment equipment cooling system and after equipment cooling system.Where the foreword equipment cooling system is relatively independent,working status of each component with complex changes in external conditions;entertainment equipment cooling system is to rely on empty air-conditioning system to mention, for the entertainment center cooling;after equipment cooling systems and toilet/kitchen ventilation systems share the same set of cooling ventilation system.Since the three subsystems works dif f erently,so in addition to routine maintenance required to distinguish between the various components belong subsystem,the failure to understand the system of external conditions is particularly important.

equipment cooling system;Boeing;heat;fault

V271.1

A

1001-4543(2013)02-0123-07

2013-03-27;

2013-05-02

戴苗苗(1983–),男,上海人,助理工程師,學(xué)士,民航維修,電子郵箱gemtao626@163.com。