(南航新疆分公司 张宏兵、康帅)南航新疆分公司执管的5架ATR-72飞机,近年来空调系统的涡轮冷却器故障频率较高,给航材部门和维护车间造成极大的压力,尤其在春季其故障频率明显比其它季节高的多,甚至造成飞机因为缺少涡轮冷却器而被迫停场。虽然南航新疆分公司机务人员根据修理厂家的修理报告分析原因,采取了一些针对性的维护措施,但是仍然没有完全解决春季涡轮冷却器爆发性故障的问题。
南航新疆分公司飞机维护人员最近通过对比ATR-72飞机发动机起飞监控参数和巡航参监控参数的不同变化趋势,总结出了发动机监控参数和飞机空调系统故障的关系,现举两个空调系统涡轮冷却器故障和监控参数变化的例子,
1.2006年2月24日监控发现B-3025号飞机左发巡航参数突变,DITT(发动机涡轮间温度差)下降20℃,DNH(高压转子转速差)下降1.0%(参见附图一,①),起飞参数没有明显变化,这段期间发动机也没有执行过相关的维护工作,南航新疆分公司维护人员判断参数的这种变化趋势不会是发动机本体问题,所以就检查和测量了发动机扭矩传感器、螺旋桨转速传感器,但是没有发现任何问题,考虑到发动机起飞参数没有变化,所以一直在监控使用。4月8日机组反映:“B-3025号飞机驾驶舱空调旋钮置于最冷位,驾驶舱温度居高不下。”飞机维护人员检查发现该飞机左空调系统的涡轮冷却器叶片打伤,更换后空调系统工作正常,发动机巡航参数也恢复到了初始状态(参见附图一,②)。

2.2006年3月21日B-3026号飞机左发发动机巡航参数突变,DITT下降20℃,DNH下降1.0%(参见附图二,①),发动机起飞参数没有发生明显变化,南航新疆分公司飞机维护人员检查和测量螺旋桨转速和发动机扭矩传感器,同样没有发现问题。4月7日机组反映:“B-3026号飞机左空调旋钮置于全冷位,左空调组件无法制冷。”飞机维护人员检查发现左空调系统涡轮冷却器转子叶片卡阻,更换后测试空调系统正常,发动机巡航参数恢复正常(参见附图二,②)。

南航新疆分公司飞机维护人员分析造成这种奇特现象的原因是:ATR-72飞机在起飞阶段,空调系统引气活门放在“关”位,所以无论空调系统的工作正常与否,只要发动机性能没有明显改变或故障,最近的起飞参数和历史的起飞参数就不会明显变化。但是ATR-72飞机在巡航阶段左右空调系统始终在工作,如果某一侧的空调系统故障(例如涡轮冷却器转子叶片卡阻),就会减少该侧发动机向空调系统的引气,减小该侧发动机的输出功率,表现为发动机监控参数DITT和DNH下降。所以通过对比ATR-72飞机发动机起飞参数和巡航参数之间不同的变化趋势,就可以判断出飞机空调系统的故障(或效率降低)。根据总结出来的上述发动机监控和维护经验,南航新疆分公司维护人员分别于2006年4月17日和4月27日,两次通过发动机起飞和巡航监控参数的不同变化趋势(参见附图一的③、④和附图二的③、④),及时的判断出ATR-72飞机空调系统存在故障,检查后都发现空调涡轮冷却器叶片损伤,更换涡轮冷却器后发动机巡航参数监控曲线恢复正常。
通过对比ATR-72飞机发动机起飞和巡航参数的不同变化趋势,能够成功的判断飞机空调系统故障(或效率降低),其意义并不仅仅限于辅助排故那么简单:
1.改变了以往认为空调系统故障在春季集中爆发的观念。
新疆冬季期间十分寒冷,空调系统一、二级散热器在冬季效率极高,并且机组和乘客在冬季期间需要加温,所以即便空调系统的涡轮冷却器故障(或制冷效率降低),机组也感觉不出来。但是春季来临以后,大气温度快速升高,空调一、二级散热器的热交换效率迅速下降,机组和乘客也开始要求制冷,如果此时涡轮冷却器故障(或效率降低),空调系统不能制冷的问题便会暴露出来。从附图一的①和附图二的①很容易判断出,B-3025号飞机左空调系统的涡轮冷却器早在2月23日就已经故障了,B-3026号飞机左空调系统的涡轮冷却器在3月20日故障,这些早已经存在的故障都是到了4月份才集中显现出来,而不是新产生的,这种更真实客观的观点对分析空调系统的故障大有裨益。
2.及时更换已经故障的空调附件,避免飞机缺件停场。
ATR-72飞机空调涡轮冷却器的价格比较昂贵(全新件价格为27万元人民币),南航新疆分公司从成本考虑不可能订购太多的备件,并且该件送国外的修理周期也较长(约70天),所以往年由于空调系统的涡轮冷却器集中在春季更换,甚至会造成ATR-72飞机因为缺少涡轮冷却器而被迫停场,无论是给航材部门还是维护部门都造成极大的压力。能够通过使用发动机参数监控飞机空调系统故障(或效率降低)以后,就可以及时送修已经故障但是并不显现的空调附件,最大限度避免飞机因缺件而被迫停场。
3.降低ATR-72飞机的运营成本。
当飞机一侧的(例如左侧)空调系统涡轮冷却器故障(或效率降低),为了维持飞机的增压和温度调节需要,空调系统会自动增加另外一侧(右侧)的引气量,使本来正常工作的(右侧)涡轮冷却器转速加大,对于沙尘或滑油的污染更加敏感,导致使用寿命缩短,该件在国外的平均修理费用为8-9万元人民币。另外因为空调系统故障会造成发动机负载不均匀,一台发动机ITT降低必然导致另外一台发动机ITT上升,发动机长时间工作在这种异常状态也会缩短使用寿命。
普惠发动机监控手册里没有提到发动机参数和飞机空调系统的关系,但是南航新疆分公司通过维护经验发现了它们之间的确存在对应关系,而且有很有实际应用价值,希望本文对其它机型也有参考意义。


