田沛奇

摘要：APU是飛機上一個重要系統(tǒng)，其運行質(zhì)量直接影響飛行品質(zhì)。6KA保險熔斷故障多發(fā)，因附件齒輪箱上安裝的部件故障，造成6KA保險熔斷極少見。本文重點對冷卻風(fēng)扇卡阻排故的典型案例分析，與同行分享維修經(jīng)驗和技術(shù)參考，以提高維修效率。

Abstract： APU is an important system on the aircraft， and its operation quality directly affects flight quality. The 6KA fuse blows frequently and the 6KA fuse is extremely rare due to the failure of the components installed on the accessory gearbox. This article focuses on the typical case analysis of the cooling fan jamming， sharing maintenance experience and technical reference with the peers to improve maintenance efficiency.

關(guān)鍵詞：APU；6KA；啟動機；冷卻風(fēng)扇

Key words： APU；6KA；starter；cooling fan

中圖分類號：V267 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）33-0194-03

1 背景

APU（Airborne Auxiliary Power）是飛機輔助動力裝置，主要為飛機提供電力和壓縮空氣。它的主要作用是：在地面時，給機艙提供照明和空調(diào)。在準(zhǔn)備起飛時，提供電、氣來啟動主發(fā)動機。在起飛階段繼續(xù)提供電、氣，讓主發(fā)動機全部功率用在加速和爬升。遇空中主發(fā)動機停車，在規(guī)定高度內(nèi)，為主發(fā)動機重新啟動提供動力。

APU有多種型號，131-9A型是HONEYWELL公司為空中客車A320系列飛機設(shè)計的，由于其較高的可靠性、便捷的維護性、維修成本低、噪音和排放低等特點，被全球A320系列飛機廣泛使用。

現(xiàn)在，東航共運行A320系列飛機297架，大部分APU使用這個型號。

2 APU相關(guān)部件簡介

APU由三個主要部分——動力、引氣和附件齒輪箱組成。動力部分是產(chǎn)生動力驅(qū)動負(fù)載壓氣機和附件齒輪箱。引氣部分是為飛機提供空調(diào)系統(tǒng)氣源和發(fā)動機啟動氣源。附件齒輪箱上裝有啟動機、交流發(fā)電機、燃油控制組件、滑油泵、冷卻風(fēng)扇等部件，為各個系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)提供動力支持。

2.1 附件齒輪箱

附件齒輪箱是APU附件傳動系統(tǒng)的重要組成部分。APU啟動時，由啟動機帶動各系統(tǒng)附件齒輪驅(qū)動APU主軸，為APU啟動提供初始轉(zhuǎn)速。啟動完成后，APU主軸驅(qū)動附件齒輪箱上的交流發(fā)電機、燃油控制組件、滑油泵、冷卻風(fēng)扇等部件，保證APU電力輸出、燃油供給、滑油潤滑和冷卻等系統(tǒng)正常運行。

2.2 APU啟動系統(tǒng)

APU啟動系統(tǒng)主要有以下部件：啟動機（8KA）、啟動接觸器（5KA）、備份啟動電流接觸器（10KA）、電子控制盒ECB（59KD）。在APU啟動時，滿足啟動邏輯后，啟動接觸器和備份啟動電流接觸器吸合，使28V直流電供給啟動機，啟動機通過離合器和齒輪箱驅(qū)動APU主軸，當(dāng)轉(zhuǎn)速達到50%時，ECB斷開啟動機電源，APU在ECB的控制下繼續(xù)加速，當(dāng)轉(zhuǎn)速大于啟動機轉(zhuǎn)速時，離合器脫開啟動機。

2.3 啟動機（8KA）

APU的啟動機是一個直流電動馬達，由V型卡箍將其連接到附件齒輪箱上。啟動機花鍵軸與啟動機離合器的花鍵軸連接，當(dāng)APU在啟動階段時，由啟動機帶動APU轉(zhuǎn)速上升，當(dāng)APU轉(zhuǎn)速大于啟動機轉(zhuǎn)速時，離合器脫開。

啟動機上有電刷磨損指示器，以顯示啟動馬達內(nèi)部的電刷是否可用。啟動機安裝到位后，可以使用工具從啟動機頭部的轉(zhuǎn)子接頭處人工轉(zhuǎn)動啟動機，以檢查與啟動機連接的離合器工作情況。

正常情況下，兩個方向均可以轉(zhuǎn)動，其中向啟動機殼體標(biāo)注的箭頭方向轉(zhuǎn)動時離合器咬合，啟動機驅(qū)動附件齒輪箱從而轉(zhuǎn)動APU主軸。相反方向時離合器脫開，啟動機處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)向箭頭方向無法轉(zhuǎn)動啟動機時，說明離合器或附件齒輪箱連接的某個部件卡阻，導(dǎo)致附件齒輪箱無法運轉(zhuǎn)。

2.4 6KA保險

6KA保險是APU啟動電路的保險，在啟動接觸器和備份接觸器閉合的狀態(tài)下，28V直流電通過6KA保險和啟動機內(nèi)阻接地，使啟動機工作。由于啟動機的內(nèi)阻很小，在28V直流電供電的狀態(tài)下，啟動機有很大的啟動電流。為了保護啟動機以及沿路電器設(shè)備，在啟動線路上游設(shè)置了400A的APU啟動保險——6KA保險，防止線路過流。

空中客車公司針對A320系列機型的6KA保險熔斷進行過研究，曾發(fā)現(xiàn)BUSSMANN公司的ANL400保險有部分參數(shù)不達標(biāo)，出現(xiàn)未達到設(shè)定限值之前燒斷，為此，空客推薦使用件號為NSA931130-12的保險。

131-9A型APU安裝在A319飛機上，由于啟動線路的導(dǎo)線長度相比A320和A321飛機都短，相應(yīng)的線路電阻值降低，曾一度導(dǎo)致A319飛機的6KA保險熔斷的情況顯著高于A320和A321飛機。經(jīng)空客和航空公司調(diào)查分析，在A319飛機啟動線路上增加4米的導(dǎo)線長度可以增加線路的阻值，減少啟動時的瞬時電流，減少6KA保險熔斷頻發(fā)的問題。

2.5 冷卻風(fēng)扇

冷卻風(fēng)扇是由附件齒輪箱驅(qū)動的單級軸流式風(fēng)扇，它把從APU沖壓風(fēng)門進入的冷卻空氣，提供給滑油散熱器和其他APU部件用來降溫、冷卻。在冷卻風(fēng)扇使用過程中，曾發(fā)現(xiàn)多起因風(fēng)扇封嚴(yán)提前損壞，導(dǎo)致滑油內(nèi)漏、轉(zhuǎn)子葉片失衡、部件損傷現(xiàn)象，造成客艙異味、APU自動停車或APU無法啟動的故障。

目前，飛機上廣泛使用的冷卻風(fēng)扇（件號：3616140-7、3616140-10）采用一種雙引導(dǎo)設(shè)計，這種設(shè)計對整個轉(zhuǎn)動系統(tǒng)會作用一個不當(dāng)?shù)膴A緊力矩，導(dǎo)致失衡。

經(jīng)過HONEYWELL公司研究改進，采用單引導(dǎo)構(gòu)型的封嚴(yán)，使得轉(zhuǎn)動組件受力均勻分布，緩解振動的同時均衡了夾緊力矩，降低了軸承和封嚴(yán)的故障率。該構(gòu)型冷卻風(fēng)扇（件號：3616140-11）已在2017年10月提供使用，同時發(fā)布TFU 49.26.00.009對冷卻風(fēng)扇問題進行說明。

3 典型排故步驟

3.1 故障描述

2018年6月25日，B-6470飛機地面滑行時APU自動停車，停車報告指示APU滑油濾堵塞。26日短停發(fā)現(xiàn)客艙異味，判斷APU漏油，當(dāng)天航后APU無法啟動，6KA保險熔斷。

3.2 排故過程

25日，檢查APU磁堵時發(fā)現(xiàn)有金屬屑，更換APU滑油濾和滑油后，運行15分鐘檢查沒有金屬屑產(chǎn)生飛機放行。

26日，該機短停時，客艙在使用APU引氣時有異味，判斷APU漏油，辦理APU保留。當(dāng)晚，APU無法啟動，排故檢查發(fā)現(xiàn)APU啟動機控制電路6KA保險熔斷。

28日，更換已熔斷的6KA保險后，啟動APU時，發(fā)現(xiàn)5KA啟動接觸器不能吸合，更換5KA后接觸器正常吸合。但APU啟動后6KA保險熔斷，無法再次啟動。

29日，更換啟動機和離合器，故障依舊。

7月1日，與其它飛機交換ECB，故障現(xiàn)象依舊，排除ECB故障的可能性。并測量啟動線路28V直流電壓正常，啟動機無短路現(xiàn)象。

2日，再次更換啟動機和6KA保險，測試時6KA保險再次熔斷。

3日，量線檢查：啟動線路導(dǎo)通、絕緣性均正常。從尾噴口檢查：渦輪轉(zhuǎn)子，未發(fā)現(xiàn)偏心現(xiàn)象。檢查APU附件齒輪箱磁堵，有少量金屬屑，更換滑油濾。檢查啟動機時，無法人工轉(zhuǎn)動，發(fā)現(xiàn)附件齒輪箱卡阻。

為確認(rèn)導(dǎo)致齒輪箱卡阻的原因，決定從冷卻風(fēng)扇開始逐一將連接在附件齒輪箱上的部件拆下判斷。當(dāng)拆下冷卻風(fēng)扇后，發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇葉片已嚴(yán)重破損，大量金屬碎屑從風(fēng)扇殼體內(nèi)掉落出來，且風(fēng)扇齒輪無法轉(zhuǎn)動。

冷卻風(fēng)扇拆下后，附件齒輪箱可人工正常轉(zhuǎn)動，卡阻現(xiàn)象消失。更換冷卻風(fēng)扇后APU啟動正常，6KA保險沒有再次熔斷，客艙沒有異味產(chǎn)生，故障徹底解決。

4 分析總結(jié)

本次故障最明顯的現(xiàn)象是6KA保險不斷熔斷，APU不能工作。最初報告指示是：APU滑油濾堵塞。而實際故障根源是：冷卻風(fēng)扇卡阻。

在排查過程中，從更換APU滑油濾、滑油開始，到檢查：啟動線路導(dǎo)通、絕緣性、啟動線路28V直流電壓、啟動機、尾噴口渦輪轉(zhuǎn)子均都正常。再到依次更換可能觸發(fā)故障的部件：5KA、啟動機、離合器、與其它飛機交換ECB。

當(dāng)排查到啟動機時，發(fā)現(xiàn)齒輪無法人工轉(zhuǎn)動，附件齒輪箱卡阻，拆到冷卻風(fēng)扇后，發(fā)現(xiàn)大量金屬碎屑從風(fēng)扇殼體內(nèi)掉落出來，風(fēng)扇齒輪無法轉(zhuǎn)動。這時，才找到故障的真正原因。

該冷卻風(fēng)扇是TFU 49.26.00.009中提到的：使用雙引導(dǎo)設(shè)計軸承封嚴(yán)的風(fēng)扇，容易導(dǎo)致滑油內(nèi)漏、轉(zhuǎn)子葉片失衡、部件損傷。實際情況與TFU描述吻合，客艙出現(xiàn)異味，說明滑油內(nèi)漏。部件破損，引發(fā)冷卻風(fēng)扇逐漸卡阻，使得APU在啟動時需要更大的扭矩，引起啟動機的電流超負(fù)荷運轉(zhuǎn)，需要高電流，造成6KA保險過流熔斷。冷卻風(fēng)扇完全卡死后，附件齒輪箱卡死，啟動機不工作，APU無法啟動。

在航線日常維修過程中，經(jīng)常出現(xiàn)重復(fù)性的故障，維修人員都有經(jīng)驗解決。但是，遇到一些少見、罕見故障，在讀取故障信息后，通過查找《手冊》依然得不到有效的排故方法。只有依靠維修經(jīng)驗，運用排除法、梯次更換可能引起故障的部件，讓排故范圍由大變小，再通過飛機運行觀察故障是否排除。最大限度的減少航材誤拆，縮短維修時間，確保飛機安全正常運營。

5 結(jié)束語

APU的6KA保險熔斷情況多樣，據(jù)東航7年來數(shù)據(jù)顯示，熔斷主要集中在：70%是保險正常損耗熔斷，20%是啟動機短路或啟動機離合器卡阻造成電流超限熔斷，冷卻風(fēng)扇故障只占到2%，極少見。本文通過曲折的排故過程解讀，為航線維修現(xiàn)場類似的排故提供經(jīng)驗和技術(shù)參考，以達到觸類旁通、減少誤換、節(jié)約成本、提高效率、確保適航、提升飛機部件品質(zhì)之目的。

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