737NG型飞机发动机引气系统及其故障

摘 要：针对cfm56-7b发动机引气系统是一个多发性、重复性故障的系统，介绍了波音737-700/800型飞机发动机引气系统常见故障现象和原因，并结合实践提出了系统的排故方法。由于引气系统部件多，排故时要遵循由易到难的原则，如首先排除线路或传感器的故障，因为传感器等拆装容易，而且本身也经常失效，其次应排除是否控制管路渗漏等，控制管路的渗漏可以引起控制活门的不正常工作，否则会错误认为是活门的故障，导致误更换活门，既造成排故时间长，又造成航材费用增加。

关键词：压力引气调节关断活门；引气调节器；预冷气控制活门

针对cfm56-7b发动机引气系统是一个多发性、重复性故障的系统，介绍了波音737ng型飞机发动机引气系统常见故障现象和原因，并结合实践提出了系统的排故方法。

1 气源系统及压力引气调节器（prsov）的一般描述

气源系统向飞机的各个用户系统供应压缩空气，如图36-1所示b737-800飞机气体动力来自左右发动机的引气系统、apu引气系统和地面气源。来自各个气源的引气汇集到气源总管，然后被分配给其它用户系统。

下述系统使用来自气源系统的引气；发动机起动系统、空调与增压系统、发动机进气道包皮防冰系统、机翼防冰系统、水箱增压系统、总温探头、通气液压油箱增压系统。

下面分别介绍各子系统及主要部件：

1.1 发动机引气系统

见图36-3，引气来自高压压气机第9级和第5级。

在发动机低速的情况下，气源系统只使用9级引气，5级引气不能满足要求。此时高压调节器和高压活门控制发动机引气的压力，5级单向活门阻止引气回流。

在发动机高速情况下，高压活门关闭，5级单向活门打开向压力调节与关断活门prsov提供引气，此时由prsov控制发动机引气压力。

空调/引气面板上有发动机引气电门控制prsov，另外还有引气跳开bleed trip off灯指示过压和超温情况。

引气调节器与prsov控制供应到引气总管的发动机引气量。引气调节器有个220psi过压电门可以防止过压现象，并且使引气跳开bleed trip off灯亮。当温度达到450°f（232℃）时，450°f232℃）调温器会使prsov向关闭方向运动。490°f（254℃）超温电门可以关闭prsov并且使引气跳开bleed trip off灯亮，防止过热损坏气源总管和用户系统。

上述部件中，450°f（232℃）调温器和490°f（254℃）超温电门位于发动机吊架内其余的部件都在发动机核心机的8：00到11：00之间。

1.2 引气预冷系统

当prsov打开时，引气通过预冷器到达气源总管。当引气通过预冷器时，风扇空气将吸收引气的热量并作为废气排出。预冷系统的操作是自动的。

预冷器控制活门控制通过预冷器的风扇空气量，预冷器控制活门传感器390°f（199℃）和机翼防冰电磁阀共同控制该控制活门。

预冷器控制活门的控制空气来自发动5级引气。部分控制空气进入预冷器控制活门传感器390°f（199℃），当温度超过390°f（199℃）时，该传感器打开到440°f（227℃）时，完全打开，使得预冷器控制活门打开程度提高，有更多的风扇空气通过预冷器。

还有部分控制空气进入机翼防冰电磁阀，当飞机在地面并且机翼防冰系统接通时，此电磁阀打开，预冷器控制活门完全打开。

预冷器位于发动机高压压气机壳体，在它的前面就是预冷器控制活门，再前是机翼防冰电磁阀。该预冷器控制活门的390°f（199℃）传感器则位于发动机吊架内，在预冷器的下游。

1.3 气源总管系统

气源总管系统向用户系统提供压缩空气，有隔离活门将总管分为左右两个系统，它还为地面气源提供接口。

1.3.1 气源总管

气源总管实际上是由一些高强度、防腐、轻质的管道组成，它们位于发动机吊架、机翼前缘、机翼下前空调舱交叉、管空调组件舱之间龙骨梁。管子通过法兰夹连接起来，每段管子制作得稍微短一些，以容许管道的热膨胀。管道表面还有隔热层，减少引气向邻近区域散热。

1.3.2 地面气源接口

外接气源可以通过地面气源接口向气源系统供气，在地面气源接口内有个单向活门，允许外接压缩空气进入气源总管，防止空气流出。见图36-2。它位于气源总管交叉管的右侧，通过右空调舱接近盖板外前角的较小的盖板接近，这个盖板也叫高压接近门192dr。

外接气源在没有温度或压力调节的情况下，直接进入气源总管，其温度压力调节是通过外接气源自行控制的。在接口上有标牌指示最大的温度450°f（232℃）最大压力为60psi。

在通过外接气源给气源系统供气之前，要确保电瓶电源电门在接通on位空调组件电门在关断off位，这样才能保证组件活门关闭。

1.3.3 引气隔离活门

引气隔离活门是个蝶形关断活门，由单相交流马达操纵它是交叉管的一部分，位于空调舱前面的龙骨梁内。

隔离活门的作用是将气源总管隔离为左右两个系统，或者连通左右两个系统以进行交叉引气。

2 系统控制与指示

位于p5面板的空调/引气控制面板见图（1、2、3）上有控制和监视气源系统的电门和指示灯。在该面板的下部，有左右发动机引气电门和apu引气电门，左右引气跳开bleed trip off指示灯，两个灯的中间是跳开复位电门。面板中间有隔离活门，电门上面是一个双管道压力指示器。面板左上角有个双引气dual bleed指示灯，下面分别介绍这些电门和指示灯。

2.1 引气电门

左右发动机引气电门分别有两个位置：off位，关闭相应prsov，on位则打开相应prsov。

apu引气电门也有两个位置：off位关闭apu引气活门，on位则打开apu引气活门。

2.2 引气跳开

引气跳开bleed trip off灯是琥珀色灯，在相应引气系统过压或超温时会亮，（详见第一节第2小节的介绍），可以用跳开复位电门将其复位。

2.3 隔离活门电门

隔离活门-isolation valve电门有三个位置

close位-将左右气源总管隔离开；auto位-如任何组件或发动机引气电门放在off位，则隔离活门会自动打开；open位-将左右气源系统连通起来交叉引气。

2.4 双管道压力指示器

标有左l和右r的两个指针，分别指示左右两个气源总管的压力，每个指针的量程都是0-80psi。指示器的气压信号来自管道压力传感器见图1，该传感器位于空调舱前隔板上，邻近交叉管。

2.5 双引气指示灯

双引气dual bleed指示灯亮提醒机组，发动机和apu同时在向气源系统供气，机组应该将油门杆放在慢车位该灯亮的任一条件是：左发引气电门on并且apu引气活门打开；右发引气电门on隔离活门打开open并且apu引气活门打开。

3 关于737ng飞机cfm56-7b发动机引气系统及prsov的一般排故。

3.1 发动机引气系统的工作原理及结构，参照发动机引气部件图4。

发动机引气来自发动机第9级和第5级高压压气机。发动机低转速时，由于第5级空气压力不能满足气源系统的需要，气源系统使用第9级引气。发动机高转速时，气源系统使用第5级引气。发动机引气系统主要由三大机构来控制：（1）低速时高压级调节器和高压级活门控制发动机引气压力。低速时第5级单向活门防止反流 。（2）高速时高压级活门关闭，第5级单向活门打开，向压力调节关断活门（prsov）提供引气。（3）发动机引气预冷器系统控制发动机引气温度。预冷器的风扇空气流量由预冷器控制活门、预冷器控制活门传感器和机翼热防冰电磁活门控制。

高压级调节器和活门的目的是控制高压级发动机引气的供应。高压级调节器由气源关断机构、基准压力调节器、反流单向活门和释压活门组成。高压级调节器操纵高压级活门，进而控制第9级引气总管的引气量。高压级调节器从第9级引气总管的分接头得到未调节的空气，经过气源关断机构到达基准压力调节器，使压力减少到恒定的控制压力。该控制压力引到高压级活门的a腔，克服弹簧力和高压级活门b腔的压力打开活门。作用在高压级活门作动筒上的合力使活门调节下游的压力达到32 psi（额定值）。

引气调节器（bar）， prsov和450恒温器的功用是调节引气压力和温度。引气调节器的主要元件包括过压电门、基准压力调节器、控制节流孔、锁住电磁活门和释压活门。引气调节器从级间总管得到未调节的空气，经过过压电门和基准压力调节器，使压力减少到恒定的控制压力，然后引到释压活门和锁住电磁活门。当锁住电磁活门电动打开时，它向prsov的a腔提供控制压力克服弹簧力和b腔的压力来打开prsov，控制到气源总管的发动机引气量，使活门调节下游压力达到42 psi（额定值）。当引气调节器电动关闭时，它释放prsov的控制压力，利用弹簧力关闭prsov，切断引气。

发动机引气系统故障及其分析，可以看出 hpc 9 级活门或 9级调节器（高压级调节器），引气调节器或 prsov故障都可以造成引气压力低。

3.2 参照发动机转速与引气压力曲线图表图5

在发动机慢车的时候正常的引气压力为32 psi左右。由曲线图表可以看出当 n150%，出现引气压力小，可能是引气调节器或 prsov故障引起。

排故障时重点放在了 hpc 9 级活门或 9级调节器（高压级调节器）上面，根据以往排故障的经验 9级调节器（高压级调节器）故障的可能性更大，于是决定先更换 9级调节器（高压级调节器）。在更换之前先做了个地面人工检查 prsov的工作，在 apu供气下，打开发动机引气电门，用扳手人工打开 prsov 后， prsov 能保持在打开位，关闭发动机引气电门能自动完全回到关闭位，判定了 prsov工作正常。

在更换了9级调节器（高压级调节器）后试车，在慢车情况下依旧低压，在继续推油门使 n1>50%时，压力突然变为正常的，满足引气压力图表的要求。从这一情况可以肯定引气调节器和 prsov完全工作正常，问题只能在 hpc 9 级活门或 9级调节器（高压级调节器）故障。已经更换了9级调节器（高压级调节器），在更换 hpc 9 级活门地面试车，引气压力完全恢复正常。

3.3 分析 hpc 9 级活门

控制压力从高压级调节器流到高压级活门的 a 腔，作动筒克服弹簧力和 b 腔的压力将活门打开，作用在作动筒上的余力使得活门调节下游方向的压力到 32 psi （正常压力）。如果a腔漏气，就无法克服弹簧力和b腔的压力来调节下游压力，从而造成慢车压力低，推油门到 n1>50%时，就由5级单向活门提供气源， hpc 9 级活门关闭，此时压力就又恢复正常。

（1）故障现象

当发动机为引气源时，在慢车状态（大概低于50%n1）时使用9级引气，正常的引气压力为 32±6 psi；在正常巡航状态时使用5级引气，引气压力为42±8psi。如引气压力不在这个范围以内，就有可能是发动机引气系统出现故障。发动机引气系统常见故障有以下几种：a.引气电门在off位时引气活门不能关闭；b.引气压力高；c.引气压力低；d.引气压力为0；e.发动机引气时左、右管道压力指示器指针不相同；f.引气脱开灯亮等。下面具体对以上常见故障进行分析。

（2）故障的分析和排除

对于a故障现象，引气电门在off位时引气活门不能关闭的可能原因有：（1）mw0311导线束断路或短路，电路跳开关故障断开，p5-10空调组件、空调附件组件m324或飞机导线内部断路或短路；（2）prsov故障打开；（3）引气调节器打开或导线故障；（4）指示器系统故障。该故障较为简单，通过测量线路，检查引气调节器可以较为容易隔离故障。

故障b现象为：当发动机为引气源，工作在5级可调的稳定状态时，引气压力高于50psi则为引气压力高，可能的故障原因有：（1）管道压力传感器故障、n12双管道压力指示器超出公差或有故障；（2）prsov卡阻，（3）引气调节器调节不正确；（4）下游高压级调节器和预冷器引气出口端之间的压力感应管道泄漏；（5）指示线路故障等。对于该故障，首先应确定传感器是否工作正常，其次检查管道是否有渗漏、测量线路等，可以较快排除故障。

故障c现象为：当发动机为引气源，根据“不同高度下引气压力-n1转速”曲线图，发动机引气系统工作在5级压力调节区域时引气压力低于34psi，工作在9级压力调节区域时引气压力低于26psi，工作在9级压力不调节区域时引气压力低于10psi为引气压力低故障。其可能的故障原因有：（1）管道压力传感器、n12双管道压力指示器超出公差或有故障；（2）预冷器控制活门不能正确调节或锁在关位；（3）预冷器控制活门传感器（390°f199℃传感器）超出公差，锁在关位或堵塞；（4）prsov蝶形活门卡阻；（5）450？埘恒温器故障地保持开位；（6）引气调节器调节控制压力过低；（7）高压级活门卡阻；（8）高压级调节器不能正确调节；（9）管道损坏、泄漏，管口连接松动等；（10）指示器线路短路或断路；（11）预冷器工作能力下降或封严损坏，有外来物，风扇气流堵塞。对于该故障，先应检查引气控制系统管道是否有渗漏，同时确定传感器是否失效，再检查引气调节器是否正常、线路是否正常，通过一系列的检查隔离，不难排除故障。

故障d的现象是当发动机为引气源时，双管道压力指示器的一个或两个指针指示0psi。造成引气压力为0的可能原因有：（1）prsov卡阻或锁在关位；（2）引气调节器没有控制压力或控制压力低，线圈断路或短路；（3）跳开关跳开；（4）气源感应管道（供气或控制）泄漏或堵塞；（5）管道压力传感器、n12双管道压力指示器超出公差或完全失效；（6）线路故障；（7）预冷器控制活门膜盒泄漏，给引气调节器供压不足。该故障的排除步骤与故障c类似。

故障e，引气左右管道压力指示器指针指示不相同的原因较多，如传感器、prsov、引气调节器等，首先应排除传感器的故障，这可以通过对串左右管道压力传感器排除，其次检查引气调节器等可以找到真正原因。

故障f，引气脱开灯亮的原因也较多，首先应对脱开灯进行重置，观察引气脱开灯是否熄灭，再视情确定是否是高压级活门、预冷器活门或其他部件的故障。

总之，在排故前，如果有飞行员报告或观察到的故障，知道引气压力，发动机n1转速，发现故障时的飞行高度，就可以用不同高度下管道压力与n1转速的曲线图来确定管道压力是否在工作极限以内，确定是哪一种故障。如果没有这些数据，就要进行发动机高功率试车来得到这些数据用于排故。确定故障发生时引气系统的工作模式对于确定故障的可能原因很有帮助。例如，当降落过程中收油门杆时管道压力低，问题很可能是高压级活门，高压级调节器，或这两个部件之间的感应管道。

由于引气系统部件多，排故时要遵循由易到难的原则，如首先排除线路或传感器的故障，因为传感器等拆装容易，而且本身也经常失效，其次应排除是否控制管路渗漏等，控制管路的渗漏可以引起控制活门的不正常工作，否则会错误认为是活门的故障，导致误更换活门，既造成排故时间长，又造成航材费用增加，给公司经济利益造成损失。

参考文献

[1]波音737ng飞机维护手册.第45版（r45），2011.

[2]波音737ng飞机故障隔离手册.第45版（r45），2011.

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[4]贾宝惠.飞机电气控制，2009.