波音787客舱空调压气机喘振原因及防范措施.pdf

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1、维修MAINTENANCE波音787客舱空调压气机喘振原因及防范措施TheSurgeCauseandPreventiveMeasuresofB787CabinAirCompressor■王彦博羊全流滕国锋张国生孙亮/海航技术有限责任公司摘要：波音787飞机客舱空调压气机组件（CAC）故障多发，CAC喘振是引发CAC故障的主要原因。本文介绍了CAC喘振的原因，给出了相应的解决方案，可以有效地降低CAC喘振发生的频率，进而减少CAC故障。关键词：波音787；客舱空调压气机；喘振Keywords:B787

2、；CAC；surge0引言1CAC工作原理和CAC喘振原理空调控制组件（PCU）控制CAC工作，并波音787飞机空调系统又称座舱环1.1CAC工作原理根据传感器反馈的数据和飞机反馈的空境控制系统，其作用是在不同的飞行状如图1所示，外界空气由CAC进口导调信息发送指令调节CAC的转速和流况和外界条件下，使飞机的驾驶舱、客向门进入CAC，经过CAC离心压气机增量，确保CAC正常工作。而CAC轴承的散舱、设备舱及货舱具有良好的环境参数，压后，高温高压的气体通过臭氧转换器热主要是由流经主级散热器（PRIMA

3、RY以确保飞行人员和乘客的工作和旅途环并经过散热器冷却，最终大部分气体进HEATEXCHANGER）的空气来冷却的。境安全舒适、设备正常工作及货物安全。入空气循环机（ACM）。在增压过程中，1.2CAC喘振原理作为飞机的重要系统之一，飞机空调系统的故障在日常维护中经常发生，导致旅客体验下降、航班延误乃至取消。而客舱空调压气机组件（CAC）发生喘振是造成CAC故障的主要原因。根据航空公司787飞机日常状态监控报告和CAC返厂维修报告，CAC故障的主要原因是工作时发生喘振，进而损坏马达组件或转动部件。C

4、AC故障有两种情况：第一，监控系统发现CAC喘振，自动关闭CAC并要求查找故障原因；第二，监控系统未发现CAC喘振，进而持续的喘振引起CAC部件损坏，造成CAC永久性损伤。显然，第二种情况造成的危害更大。但无论哪种情况，都需要认真排查。而了解CAC喘振原因可以更好地帮助排故。图1CAC工作原理图航空维修与工程2017/138AVIATIONMAINTENANCE&ENGINEERINGwww.aviationnow.com.cn通过对CAC压气机的实际流量和喘振流量的比较，可以得出当前工况下CAC是

5、否发生喘振。由图2可见，当流量发生变化时，气流是否发生分离取决于相对速度的方向。而相对速度的方向则与气流轴向分速度和轮圆周速度的UuU①uU①u①C①aC①a大小有关，取决于轴向分速度与圆周速C①a度的比值，即流量系数，用符号Ca表示，CC①C①①CaCa=u。a)方向变陡b)方向正好c)方向变平其中，C①a指空气的轴向分速度；C①图2进口气流轴向速度变化指空气的绝对速度；u指压气机叶轮的圆周速度；U①指空气对压气机叶轮的相对入喘振状态。硬件方面，因设计原因，CAC组件速度；i指攻角。通过以上分析可

6、知，当CAC的实在运行中会发生叶片磨损等情况。当叶CAC的工作状态有以下几种情况：际流量系数小于设计值时，CAC压气机片出现损坏时，出口压力会突然下降，导1）Ca=C①a，此时气流相对速度方向进口处产生气流分离现象，叶轮通道产致空气无法及时从CAC出口排除，使叶与叶轮的叶片前缘方向基本一致，攻角生涡流区，引起喘振。针对此情况，提出轮流道形成时堵时通的情况，引起气流为0（i=0），不会出现气流分离现象，CACCAC的主要防喘振机理，即实时监控及叶片产生低频率的振动，形成喘振。且工作正常，如图2（b）所

7、示。CAC流量，并调整CAC工作条件以防止因CAC本身设计的喘振裕度不高，较低2）Ca>C①a，此时相对气流方向偏离流量过小。的喘振裕度使CAC参数在波动时很容易了叶片前缘方向，气流冲向叶片背面，形达到最低允许值，也会产生喘振。此外，成负攻角。如果负攻角较大，则在叶片的2喘振原因分析CAC马达静子电路短路烧穿CAC壳体的凹面将出现涡流，发生气流分离现象，如通过对787飞机CAC主要部件和上事故也时有发生，这些都会引起CAC故图2（c）所示。但因惯性原因，当空气流过下游组件的分析，得出CAC发生喘振的

8、障。同时，传感器设计布局不合理，也在特叶片时，总有压向叶片凹面的趋势，这种主要原因。定条件下（如压力传感器口堵塞时）无法趋势有利于减弱分离现象。只会引起压2.1产品设计问题准确反馈数据，导致CAC过热。气机效率下降，而不会产生喘振。自2013年开始世界机队陆续发现，2.2环境问题3）Ca