茍俊哲 程偉 趙紅華

摘要：分析了空客A320飛機(jī)機(jī)組氧氣系統(tǒng)的原理和使用特點(diǎn)，介紹了東航技術(shù)公司針對A320飛機(jī)機(jī)組氧氣系統(tǒng)的日常監(jiān)控以及滲漏監(jiān)控的思路和方法。

關(guān)鍵詞：A320;機(jī)組氧氣系統(tǒng); 滲漏;監(jiān)控

在客艙緊急釋壓或當(dāng)駕駛艙出現(xiàn)煙霧、有毒氣體等情況時(shí)，飛機(jī)機(jī)組氧氣系統(tǒng)可為機(jī)組提供氧氣。大多數(shù)飛機(jī)機(jī)組氧氣系統(tǒng)發(fā)生滲漏并不會觸發(fā)駕駛艙警告，在執(zhí)行航班過程中往往也不會專門對機(jī)組氧氣系統(tǒng)的壓力進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控，因此該系統(tǒng)發(fā)生滲漏時(shí)不易被察覺。但是，機(jī)組氧氣系統(tǒng)一旦發(fā)生滲漏，一方面影響飛行員的正常用氧，另一方面因氧氣易燃易爆的特點(diǎn)，存在使用和維護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)。出于安全運(yùn)行的考慮，有必要針對機(jī)組氧氣滲漏情況進(jìn)行分析研究并持續(xù)監(jiān)控，以降低飛機(jī)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

1機(jī)組氧氣系統(tǒng)原理簡介

空客A320飛機(jī)的機(jī)組氧氣系統(tǒng)主要由一個位于電子艙內(nèi)的高壓機(jī)組氧氣瓶提供氧氣，壓力調(diào)節(jié)器對來自于高壓氧氣瓶的氧氣進(jìn)行減壓調(diào)節(jié)，將調(diào)壓后的氧氣送至氧氣面罩，在氧氣面罩和壓力調(diào)節(jié)器之間設(shè)有一個低壓供氣活門控制供氧量，該電門由駕駛艙內(nèi)頭頂板氧氣CREW SUPPLY電門人工控制開關(guān)。A320飛機(jī)機(jī)組氧氣系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

正常飛行過程中，機(jī)組會將低壓供氣活門電門打到ON位，如需用氧，直接操作使用氧氣面罩即可。日常執(zhí)行航班時(shí)，即使機(jī)組不使用氧氣，由于系統(tǒng)自身存在的微小滲漏，氧氣壓力也會逐漸降低。根據(jù)航程時(shí)間的統(tǒng)計(jì)，一般A320機(jī)型一個航段的氧氣壓力損耗在10psi左右;根據(jù)對氧氣瓶更換使用頻率的統(tǒng)計(jì)，一般正常氧氣壓力使用區(qū)間500psi的消耗時(shí)間約為2個月。

機(jī)組飛行所需的氧氣量主要受到外界溫度、飛行高度、機(jī)組人數(shù)等多個因素的共同影響，空客在AMM和FCOM等手冊中給出了放行標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。

2監(jiān)控背景

對于大多數(shù)A320飛機(jī)，當(dāng)氧氣壓力低于1500psi時(shí)，ECAM OXY/DOOR的氧氣壓力頁面上會出現(xiàn)琥珀色半框指示，提醒維修人員需執(zhí)行氧氣瓶勤務(wù)工作，避免非正常滲漏以及大量用氧導(dǎo)致的氧氣壓力值低于放行標(biāo)準(zhǔn)等情況?？湛吞峁┑?500psi的勤務(wù)標(biāo)準(zhǔn)僅是維護(hù)參考，并非強(qiáng)制要求，航空公司可以根據(jù)各自的運(yùn)行特點(diǎn)以及氧氣瓶保障能力等制定適用于本公司的勤務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。在制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)需注意，如果標(biāo)準(zhǔn)過高會因頻繁更換設(shè)備而帶來工作風(fēng)險(xiǎn)，標(biāo)準(zhǔn)過低也會增加滲漏后低于放行標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)，因此勤務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的制定需要工程管理部門兼顧經(jīng)濟(jì)性和風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合評估。

在實(shí)現(xiàn)氧氣壓力日常勤務(wù)監(jiān)控的同時(shí)，對氧氣滲漏的情況更需要重視。結(jié)合多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，東航技術(shù)公司從2017年下半年開始重點(diǎn)對氧氣滲漏等原因造成的航班不正常事件進(jìn)行研究，通過對航班數(shù)據(jù)的譯碼分析，試圖找出氧氣滲漏的原因和規(guī)律，并根據(jù)多地運(yùn)行、高高原航班機(jī)組用氧等保障特點(diǎn)制定了滲漏監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)。

3監(jiān)控原理和方法

東航技術(shù)公司對A320機(jī)組氧氣系統(tǒng)的監(jiān)控主要分為兩個方向：一是對正常損耗和慢漏造成氧氣壓力低的監(jiān)控，二是氧氣快速滲漏造成氧氣壓力低的監(jiān)控。

3.1正常損耗和慢漏造成氧氣壓力低壓的監(jiān)控

對單架飛機(jī)按航班時(shí)間順序取單點(diǎn)壓力值進(jìn)行連續(xù)性監(jiān)控，設(shè)定監(jiān)控壓力標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)氧氣壓力變化過大時(shí)，則存在滲漏可能.需及時(shí)通知維修部門進(jìn)行檢查、日常勤務(wù)充氧或換氧氣瓶等工作，以減少氧氣壓力低于放行標(biāo)準(zhǔn)情況的發(fā)生。圖2所示為某飛機(jī)連續(xù)監(jiān)控的氧氣壓力值，該飛機(jī)及時(shí)進(jìn)行了勤務(wù)工作。

如圖3所示，藍(lán)框內(nèi)相鄰航班氧氣壓力變化較大，進(jìn)行檢查后后續(xù)航班壓力變化恢復(fù)正常，雖未造成航班延誤，但的確存在氧氣慢漏的情況，需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)糾正。

3.2氧氣快速滲漏造成氧氣壓力過低的監(jiān)控

主要是針對單次航班發(fā)生的快速滲漏事件，通過對歷史航班數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立單次航班正常氧氣壓力變化模型和非正常氧氣壓力變化模型，制定監(jiān)控方法和標(biāo)準(zhǔn)。

1，對于氧氣瓶中的氧氣（不使用的情況下可視為理想氣體），根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程P1V1/T1=P2V2/T2，氧氣瓶容積不變，等容變化簡化公式為P1/T1=P2/T2（開氏溫度=273+攝氏度）。存放位置為電子設(shè)備艙的氧氣瓶，其環(huán)境溫度同時(shí)受到駕駛艙溫度和外界溫度的共同影響，因電子設(shè)備艙沒有溫度傳感器，故無法得出確切的溫度變化數(shù)值，按照安裝位置判斷，電子設(shè)備艙溫度主要受駕駛艙溫度和外界環(huán)境溫度（SAT）的影響，駕駛艙溫度一般被調(diào)節(jié)保持在體表舒適溫度20℃～30℃左右。隨著飛行高度的變化，整個飛行航段飛機(jī)外界大氣靜溫SAT大致分為五個變化階段，如圖4所示。第一階段為起飛地面階段，溫度穩(wěn)定;第二階段為爬升段，隨飛行高度的增加溫度逐漸降低;第三階段為高空巡航段，溫度一般降至最低，穩(wěn)定在約40℃;第四階段為下降階段，溫度逐漸回升;第五階段為目的地機(jī)場段，溫度回升保持穩(wěn)定。

為了總結(jié)氧氣壓力隨環(huán)境溫度的變化關(guān)系，通過大量航班數(shù)據(jù)的譯碼分析，主要得出兩種正常氧氣壓力隨溫度變化的模型。其中，模型一是典型的氧氣壓力隨靜溫SAT變化的曲線，模型二針對的是目的地機(jī)場場溫低的情況，是在模型一的基礎(chǔ)上建立起來的。

圖5所示為正常機(jī)組氧氣壓力變化模型一，包括以下特征：

1）在地面穩(wěn)定階段氧氣壓力變化幅度較小。

2）隨著駕駛艙溫度的穩(wěn)定或逐漸上升，氧氣壓力逐漸變大，進(jìn)入巡航段后隨著大氣溫度SAT迅速降低到約40℃，氧氣壓力逐漸變小。

3）飛機(jī)進(jìn)入下降階段，大氣溫度SAT逐漸上升，由于目的地機(jī)場的場溫相對巡航段大氣溫度較高，氧氣壓力回升相對較快，在QAR數(shù)據(jù)記錄的結(jié)束時(shí)間段（落地后發(fā)動機(jī)關(guān)車）氧氣壓力值已轉(zhuǎn)為上升趨勢。

在模型一的基礎(chǔ)上，設(shè)置一定的氧氣壓力差值報(bào)警，對A320機(jī)隊(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，得出2017年11月以來氧氣壓力變化值超出限制值的所有異常航班，如表2所示。

表2所列的在模型一基礎(chǔ)上觸發(fā)報(bào)警的異常航班數(shù)據(jù)具有以下特征：

1）均發(fā)生在目的地機(jī)場冬季場溫很低的北方站點(diǎn)，如ZYHB（哈爾濱）、ZYTX（沈陽）。

2）落地時(shí)間為場溫較低的凌晨時(shí)間段，此時(shí)溫度為全天最低時(shí)段。

從以上氧氣壓力異常航班數(shù)據(jù)中取樣某一航段進(jìn)行譯碼制圖，得到如圖6所示的的模型二。

模型二的特點(diǎn)：在飛機(jī)進(jìn)入下降階段，雖然大氣溫度SAT逐漸上升，但是由于目的地機(jī)場的場溫低，氧氣壓力回升較慢，在QAR數(shù)據(jù)記錄的結(jié)束時(shí)間階段氧氣壓力值尚未轉(zhuǎn)為上升趨勢，這主要是由于我國冬季南北溫差大，北方站點(diǎn)溫度低造成的。由于QAR數(shù)據(jù)記錄只截止到發(fā)動機(jī)關(guān)車，當(dāng)飛機(jī)完成?？亢鬁囟确€(wěn)定，壓力也會逐漸回升，此種情況在QAR數(shù)據(jù)中是無法體現(xiàn)的。

可見，以上模型一、模型二均為正?，F(xiàn)象，特別是在溫差較大的冬季南北方運(yùn)行時(shí)，需要結(jié)合實(shí)際溫度特點(diǎn)和地理區(qū)域特點(diǎn)制定具體的監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)，這也是東航技術(shù)公司在實(shí)際監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)的問題，空客A350等新機(jī)型已針對此現(xiàn)象專門安裝了溫度傳感器以進(jìn)行溫度補(bǔ)償計(jì)算。

在對正常航班數(shù)據(jù)模型一和模型二進(jìn)行過濾篩選后，分析歷史故障航段的SAT溫度和氧氣壓力變化曲線，可以得出真實(shí)的氧氣滲漏情況明顯的變化規(guī)律，典型的故障特征如圖7、圖8所示。

圖7、圖8的特點(diǎn)如下：

1）整個飛行階段中，氧氣壓力逐漸下降，不隨溫度變化。

2）航段始末氧氣壓力值下降較大，變化明顯。

3）氧氣壓力始終無回升趨勢。

4監(jiān)控示例

通過分析和篩選歷史數(shù)據(jù)，建立了正常航班和不正常航班的數(shù)據(jù)模型。在判斷單次航班氧氣是否真實(shí)滲漏的關(guān)鍵因素是，QAR監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中氧氣壓力值變化是否較大，且氧氣壓力值是否在數(shù)據(jù)記錄時(shí)間的最后階段隨溫度回升。通過大量運(yùn)行數(shù)據(jù)的佐證，加入門限設(shè)定和溫度修正，利用AIRFASE譯碼軟件設(shè)置了氧氣壓力滲漏的事件報(bào)警，并過濾掉一些諸如數(shù)據(jù)跳變等正常情況，在實(shí)際運(yùn)行中已提前發(fā)現(xiàn)了幾起真實(shí)的氧氣滲漏事件，在低于放行標(biāo)準(zhǔn)前介入檢查排故，及時(shí)保障了航班，降低了運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

圖9為2017年9月9日濟(jì)南B-2207飛機(jī)機(jī)組氧氣滲漏的監(jiān)控示例，雖然氧氣壓力高于放行標(biāo)準(zhǔn)，但是根據(jù)設(shè)置的AIRFASE報(bào)警可以確定存在真實(shí)滲漏，東航MCC及時(shí)通知濟(jì)南完成檢查，發(fā)現(xiàn)副駕駛氧氣面罩漏氣，完成氧氣瓶充氧并更換副駕駛氧氣面罩后測試正常。

5總結(jié)

針對機(jī)組氧氣系統(tǒng)的監(jiān)控可以分別從兩方面入手，1）監(jiān)控單架飛機(jī)連續(xù)多航班的壓力變化，主要針對日常勤務(wù)和慢漏情況;2）對單航段壓力變化特點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，主要針對單段航班快速滲漏情況。可以通過譯碼手段對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過不斷的篩選過濾來優(yōu)化數(shù)據(jù)模型。另外，由于QAR數(shù)據(jù)在時(shí)間上存在一定程度的滯后，在實(shí)現(xiàn)監(jiān)控模型的優(yōu)化后，也可將監(jiān)控方法以ACMS報(bào)文實(shí)現(xiàn)，從而提高時(shí)效性，在此不再展開。東航技術(shù)公司針對A320機(jī)組氧氣系統(tǒng)滲漏的監(jiān)控方法也在不斷創(chuàng)新摸索，僅以此文簡單闡述，希望得到廣大同行的指正，服務(wù)民機(jī)維護(hù)和飛機(jī)健康管理。