浅谈波音737MAX电子引气系统
来源:用户上传
作者:
摘 要：波音737MAX在电子引气系统做出了很多改进，通过和737NG飞机进行对比，从系统原理、操作指示和地面维护等方面分析737MAX的技术革新，对民航从业人员有良好的培训和指导作用。
关键词：737MAX;引气系统;EBAS
波音737MAX飞机作为737家族飞机的最新进化版，在多个方面进行了技术革新，由霍尼韦尔公司提供的电子引气系统EBAS就是其中之一。和上一代737NG飛机一样，系统引气来源于发动机引气、APU引气或地面气源，通过气源总管将高温高压的气体提供给用户，包括空调和增压系统、发动机起动系统、防冰系统、液压油箱增压系统等。在气源总管中间安装有一个隔离活门，将整个气源系统分为左右两部分。正常情况下隔离活门关闭，飞机左侧气源由左发或APU引气提供，右侧气源由右发或地面引气提供，两侧独立工作互不干扰;当需要时，隔离活门打开，可以实现单发或单APU向飞机两侧同时提供气源。
相对于上一代737NG飞机，波音737MAX飞机的引气系统升级为电子引气系统，在系统控制和维护指示方面做了很大改进，主要体现在以下几个方面：
1 引气系统控制集成度提高
在波音737NG飞机上，引气系统只有一个控制盒-空调附件组件（ACAU），它的功能十分有限，通过一个引气空气调节器控制发动机压力调节和关断活门的打开和关闭，包括正常工作模式和超温超压保护工作模式，但是不涉及活门的开度控制。
波音737MAX飞机在电子设备舱E3-3电子架加装了两部整体空气系统控制器（IASC），该控制器融合了空调组件控制器功能和发动机引气供给控制功能于一身，每部控制器控制一侧的空调组件和发动机引气。在控制器内部，包含空气供给控制和组件流量温度控制两个模块，其中空气供给控制模块对发动机引气系统进行管理，包括引气口的选择、压力和温度的调节、系统故障的检测和重构，同时控制器内的备份控制模块确保在发生故障时总管温度保持正常;组件流量温度控制模块管理环境控制系统的组件工作，包括控制组件出口温度以及驾驶舱和客舱温度，以同时满足消费者的需求和飞机引气系统的操作条件。整个系统还包括防冰部件，用于防止在飞机发动机和机翼结冰。
每个整体空气系统控制器通过4个传感器监控发动机引气系统的状态，包括1个中压总管压力传感器、2个总管压力传感器和1个总管温度传感器。根据驾驶舱的指令结合传感器探测到的参数，整体空气控制器和原来737NG飞机原有的空调附件组件一起控制发动机的3个活门，压力调节关断活门、高压关断活门和风扇空气调节活门。飞机取消掉了原来安装在发动机上的引气空气调节器和高压级调节器，通过计算机直接控制3个活门的开关和开度，来控制整个引气系统的工作，即发动机引气选择（发动机高压压气机4级或10级）、总管压力控制、总管温度控制、总管流量控制和发动机引气的冷却。
2 引气系统部件电气化程度提高
在波音737NG飞机上，发动机引气系统的三个活门压力调节关断活门、高压关断活门和风扇空气调节活门都属于气控气动型活门。其中压力调节关断活门由引气空气调节器和450℉恒温器控制，将活门下游压力控制在42±8PSI，并具有超温（490℉）和超压（220PSI）保护功能，活门作动由气压作动器作动，仅在引气空气调节器上有电磁线圈接收空调附件组件的开关和保护指令。高压级活门由高压级调节器控制，当发动机处于低功率时，高压级活门打开，调节下游压力为32±6PSI，当发动机处于高功率时，高压级活门关闭，单向活门打开，由发动机压气机高压5级提供引气到压力调节关断活门，高压级活门和高压级调节器全部气控气动，自动工作，没有任何电气部件。预冷器控制活门用于控制流过发动机预冷器的冷却空气温度，受390℉预冷器控制活门传感器和大翼热防冰电磁活门控制，预冷器控制活门也是气控气动，自动工作，没有任何电气部件参与工作。另外引气系统中的传感器，包括450℉恒温器和390℉预冷器控制活门传感器都是直接使用气压信号控制活门的，同样没有电气部件参与工作。
波音737MAX飞机的电子引气系统，压力调节关断活门、高压关断活门和风扇空气调节活门的基本功能与737NG飞机相同，但是将三个活门改装为电控气动活门，活门通过一个力矩马达由来自整体空气系统控制器的电气信号进行控制，取消了引气空气调节器和高压级调节器，同时也取消掉了传递气压信号的信号管。系统还将原来的气压式传感器统一改装为集成电子式传感器，其中中压总管压力传感器位于压力调节关断活门的上游，探测高压关断活门下游的压力，直接传递给整体空气系统控制器，用于控制高压关断活门的开度，同时具有超压保护功能，当探测压力达到170PSI，整体空气系统控制器会控制关闭高压关断活门和压力调节关断活门，关闭发动机引气;两个总管压力传感器分别位于预冷器下游和隔离活门旁边，用于探测其所在位置的管道压力，直接传递给整体空气系统控制器，用于控制压力调节关断活门的开度，同时具有超压保护功能，当探测压力达到75PSI，整体空气系统控制器会控制关闭高压关断活门和压力调节关断活门，关闭发动机引气;总管温度传感器位于发动机预冷器的下游，采集该位置管道气体温度，直接传递给整体空气系统控制器，用于控制风扇空气调节活门的开度，还具有超温保护功能，当探测温度达到490℉，整体空气系统控制器会控制关闭压力调节关断活门，关闭发动机引气，同时按需关闭高压关断活门。另外，传感器信号还用于驾驶舱管道压力指示和引气故障指示。
通过系统部件的电气化，尤其是取消了所有发动机引气压力信号管，使用电子控制替代气压控制，减少了系统总部件数量，减轻了系统重量，使控制系统功能得到了改善，控制精度有了很大提高，与此同时减少了活门长时间使用过程的磨损和渗漏情况，提高了系统的可靠性。
3 系统地面维护可操作性提高
在波音737NG飞机上，引气系统中只有490℉超温电门和引气调节器内的超压电门提供信号给空调附件组件，用于引气系统的超温和超压保护，同时在驾驶舱头顶板点亮引气故障灯。管道压力指示由位于隔离活门旁的压力传感器直接提供。过少的数据采集给航后地面维护造成很多不便。 波音737MAX飞机电子引气系统中，整体空气系统控制器监控系统管路的压力和温度参数，同时控制并监控系统活门的工作，并这些数据传送给数字飞行数据采集组件，用于机载维护和地面排故。在驾驶舱，除了原有的故障指示灯和管道壓力指示，飞机还配备了维护告知系统，通过该系统可以监控引气系统的状态、查看维护数据和执行地面测试。在驾驶舱的显示器组件上，可以通过状态页面监控各系统的非正常状态，其中包括引气系统。如果引气系统的部件故障或者参数不正常，包括活门的工作不正常、传感器失效、触发系统保护模式、计算机的备份控制生效等，都会在驾驶舱有相应的状态信息，使飞行员和地面维护人员能够更清晰地掌握系统的工作状态。当飞机在地面或者飞行高度高于10000英尺时，可以选择维护数据页进行查看，在这里可以看到系统活门、传感器、发动机和飞行的实时详细数据，也可以看到之前发生故障时的这些参数，并且能够在空中将参数发送至地面，空中和地面同时掌握飞机的状况，也有利于地面维护人员根据详细的数据进行故障快速定位。在地面维护时，还可以通过维护告知系统进行地面测试，针对引气系统包含有系统测试、操作测试和LRU换件测试共12个地面测试，其中操作测试和换件测试可以在非试车状态进行，有利于快速确认部件是否正常工作，大大提高了工作效率。
维护告知系统的存在，使飞机更加智能，可以在驾驶舱轻触显示屏，轻松了解引气系统各部件的工作状态，同时不需要起动发动机就可以完成大部分地面测试，使得地面维护人员工作效率更高，排除故障更加快速准确，很大程度上降低了地面维护的工作量和维修成本。
总之，波音737MAX飞机的电子引气系统相对于上一代飞机有了很大改进，系统新增加了集成化计算机，对引气系统和空调系统进行统一管理，优化了系统的工作效率，提高了发动机的燃油效率;大部分的气动部件被电气部件替代，总体重量减轻，系统控制精度大大提高，同时系统渗漏情况得到很大改善;机载维护告知系统的引入，使飞机地面维护的操作性得到很大提升，提高了工作效率，降低了维修成本。
从航空公司的运营上看，相对于737NG飞机频繁发生的引气系统故障，低下的排故效率，高昂的维修航材成本，737MAX的电子引气系统整体可靠性相对较高，暂时没有出现大量重复性故障，现行统计的故障只是个别飞机的个例，不具有普遍性。但是，737MAX的机队数量比较小，现行的统计记录可能会失真，同时也不能排除新飞机新系统有可能存在设计缺陷，另外，要注意系统新增的电气部件和电气线路，安装部位接近发动机的核心机，在长期高温的工作状态下，电气部件的老化和性能衰退可能会很快出现，所以对其系统可靠性运行要保持高度关注。
参考文献：
[1]Boeing737-7/8/9Training Manual，Apr12/2017.
[2]Boeing737-7/8/9Aircraft Maintenance Manual，May15/2017.
[3]Boeing737-600/700/800/900Aircraft Maintenance Manual，Jun15/2010.
作者简介：王兵，硕士，工程师。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15106160.htm
