楊 緒　賈興華

（北京三聯(lián)宇航）

摘　要：以典型APU自動停車和客艙油煙味的故障為研究對象，從在翼內(nèi)外部漏油點的檢查和金屬屑檢查，分析出冷卻風(fēng)扇組件導(dǎo)致故障的可能性和影響。通過對大量冷卻風(fēng)扇組件的修理過程進行分析，提出增加風(fēng)扇組件修理可靠性的建議。并對APU修理過程中與風(fēng)扇組件相關(guān)工序分析，提出風(fēng)扇組件的清洗、封存和安裝的分析和建議。本文較全面的分析了風(fēng)扇組件在使用、修理、安裝等環(huán)節(jié)的技術(shù)細(xì)節(jié)，為降低風(fēng)扇組件的故障率提供了可行的方案。

空客A320系列飛機是航空公司的主力機型，國內(nèi)大部分航空公司選裝GTCP131-9[A]型APU（飛機輔助動力裝置，Auxiliary Power Unit，簡稱APU）。據(jù)某大型航空公司維修數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，近年來因為APU上的冷卻風(fēng)扇組件故障而導(dǎo)致的更換APU的數(shù)量增加，由原來每年的2、3起增加到近10起。而更換APU不僅給航空公司航班運營造成壓力，每次約200萬的修理費用還造成較大的成本壓力。

冷卻風(fēng)扇組件的典型故障現(xiàn)象是在APU磁堵探測到大量銀色片狀或塊狀的金屬屑，一般會導(dǎo)致APU自動停車，嚴(yán)重時會導(dǎo)致客艙有油煙味。客艙有油煙味時，也會造成駕駛艙或貨艙有油煙，甚至?xí)|發(fā)煙霧警告系統(tǒng)。

例如2018年B-****飛機起飛以后出現(xiàn)后貨艙煙霧警報，機組按下滅火瓶后返航，直接影響該航班延誤3個小時，后續(xù)航班更換飛機執(zhí)行，為排除該故障飛機停場了2天，Z終清潔空調(diào)系統(tǒng)和更換APU后恢復(fù)運力。如何盡快排除在翼風(fēng)扇組件故障，如何提高風(fēng)扇組件修理和使用的可靠性，值得深入研究。

風(fēng)扇組件故障原因分析

以B-****飛機上文描述故障為例，該飛行記錄本和央故障顯示組件（Centralized Fault Display System，簡稱CFDS）的信息顯示APU自動停車，詳細(xì)報告有“OIL COOLER (8079KM) / COOLING FAN (8053KM)， FCN 211” 和“Oil filter shows clogged ! GEN SCAV + LUBE FILTERS (8069KM) / (8076KM)， FCN 102 ”，同時機組反映客艙油煙味。導(dǎo)致客艙有油煙味是滑油系統(tǒng)故障的大敵，不僅需要排除APU上的故障，還需要清潔空調(diào)系統(tǒng)的管路和部件。這是一起故障現(xiàn)象較復(fù)雜的故障，涉及到了故障的多方面影響，以下是詳細(xì)分析和故障排除過程。

首先需要檢查 APU進氣道，該機進氣道發(fā)現(xiàn)有大量滑油，拆下負(fù)載引氣活門可見明顯油跡，這一現(xiàn)象證實了客艙有油煙味的污染來源。進氣道發(fā)現(xiàn)滑油原因有內(nèi)部泄漏和外部泄漏兩種，內(nèi)部泄漏大部分因為前軸承封嚴(yán)損壞導(dǎo)致，外部泄露因為外部LRU（Line Replaceable Unit的縮寫，表示裝在APU外圍的航線可更換件）或管路漏油導(dǎo)致。

APU滑油外部泄漏后，被重新吸入進氣道后，混合空氣后通過負(fù)載引氣通路形成油煙后，進入飛機空調(diào)系統(tǒng)，會造成客艙、駕駛艙和后貨艙的油煙味。按照由易到難排故順序，外部泄漏比較容易檢查，哪里有漏油點就進一步檢查，該機在冷卻風(fēng)扇組件附近發(fā)現(xiàn)到大量滑油，疑點Z大的初步鎖定冷卻風(fēng)扇組件故障。

其次，考慮到故障代碼顯示有“滑油散熱器、風(fēng)扇組件、滑油率堵塞”，共同點就是檢查磁堵。拆下磁堵檢查發(fā)現(xiàn)有少量金屬屑，拆下冷卻風(fēng)扇組件，發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇組件卡阻，葉片損傷嚴(yán)重。風(fēng)扇組件是齒輪箱的從動部件，因此風(fēng)扇組件故障是導(dǎo)致APU自動停車的直接原因。

磁堵上的金屬屑來自風(fēng)扇內(nèi)部磨損產(chǎn)生的金屬屑，同時金屬屑隨著滑油系統(tǒng)循環(huán)，對APU前后封嚴(yán)和軸承會造成二次損傷，這可能會導(dǎo)致封嚴(yán)處漏油，軸承損壞等其它情況發(fā)生。按照以往經(jīng)驗，該風(fēng)扇組件損傷還不是Z嚴(yán)重情況，更嚴(yán)重的是曾發(fā)現(xiàn)其他故時風(fēng)扇軸承保持架斷裂掉塊，風(fēng)扇下游的滑油散熱器冷卻空氣進口都有金屬屑。

再次，進一步分解齒輪箱和風(fēng)扇組件檢查，冷卻風(fēng)扇驅(qū)動軸有磨損，風(fēng)扇組件內(nèi)部的軸承損壞，齒輪箱相對應(yīng)的齒輪上有啃邊現(xiàn)象。這些損傷產(chǎn)生的金屬屑進入APU的滑油系統(tǒng)中，被磁堵探測到，堵塞油濾觸發(fā)APU的保護性自動停車信號。

同時發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇組件的內(nèi)部封嚴(yán)損壞，會造成原本是內(nèi)循環(huán)的滑油從冷卻風(fēng)扇的氣路，流入APU艙和進氣道入口，被吸入引氣系統(tǒng)，也會造成客艙有油煙味。綜上分析和檢查，確定了是風(fēng)扇組件故障導(dǎo)致了APU自動停車和有客艙油煙味故障的原因。

風(fēng)扇組件修理的質(zhì)量評估

如風(fēng)扇結(jié)構(gòu)圖1所示，冷?風(fēng)扇組件是一個單級軸流風(fēng)扇，安裝在齒輪箱上，風(fēng)扇排出的空氣通過管道進入滑油冷卻器和APU艙進行冷卻，滑油冷卻器用于冷卻整個滑油系統(tǒng)的溫度。風(fēng)扇組件中包括的零件有鋁制進氣殼體、齒軸、軸承、碳封嚴(yán)、風(fēng)扇轉(zhuǎn)子和靜子等。

風(fēng)扇組件的潤滑方式是壓力供油潤滑，重力回油至齒輪箱內(nèi)。軸承腔封嚴(yán)方式如封嚴(yán)結(jié)構(gòu)圖2和封嚴(yán)結(jié)構(gòu)圖3所示，篦齒封嚴(yán)氣路，碳封嚴(yán)油路，采用空氣緩沖，防止油霧進入氣流通道。對于高轉(zhuǎn)速的現(xiàn)代動力裝置，篦齒封嚴(yán)和碳封嚴(yán)是Z常用也有效的封嚴(yán)方式，也是歷次檢查的重點之一。

風(fēng)扇組件內(nèi)部損壞原因分析如下：風(fēng)扇組件長時間的運轉(zhuǎn)磨損，可能會造成偏心轉(zhuǎn)動和封嚴(yán)的磨損失效。封嚴(yán)失效后，滑油會進入冷卻氣路，使得滑油耗量大并污染氣路通道。前面滾珠軸承磨損后會偏擺轉(zhuǎn)動，在潤滑不充分的情況下，脆弱的軸承保持架會率先斷裂，產(chǎn)生的碎塊和金屬屑隨著滑油流回齒輪箱，積累到一定程度即觸發(fā)APU保護性停車。

通過分析風(fēng)扇組件修理報告，可以用來初步確認(rèn)和判斷風(fēng)扇組件故障的來源，有助于APU修理維護方案的制定。經(jīng)抽取一段時間的36次風(fēng)扇組件的修理記錄數(shù)據(jù)，其中更換風(fēng)扇組件內(nèi)部子部件次數(shù)在10次以上的有8個子部件，參考分解圖4，分別是齒軸（圖3——130）修理或更換了25次，滾珠軸承（圖3——270）更換了22次，滾棒軸承（圖3——250）更換了20次，封嚴(yán)（圖3——190）修理或更換了14次，轉(zhuǎn)子封嚴(yán)（圖3——240）更換了11次，軸承墊（圖3——260）、轉(zhuǎn)子（圖3——90）、耐磨殼體（圖3—— 125）各修理或更換了10次。

從更換件的功能上分析，主要修理工作是從轉(zhuǎn)動件及其軸承、封嚴(yán)等方面著手進行修復(fù)。損傷率Z高的是齒軸，其次是滾珠軸承和滾棒軸承。由此可見，對于高轉(zhuǎn)速的風(fēng)扇組件，轉(zhuǎn)動件及其相關(guān)的封嚴(yán)組件是重點檢查對象，在修理過程中需要對繼續(xù)使用的軸承進行嚴(yán)格的檢查；其次需要關(guān)注轉(zhuǎn)動件的動平衡工序，使之處于可控狀態(tài)；Z后在組裝完成后需要重點檢查氣密測試數(shù)據(jù)。

在APU修理過程中對風(fēng)扇組件的處理及建議

U修理過程中，在維修方案制定、拆卸清潔、安裝過程中，也需要注意一些可能對風(fēng)扇組件質(zhì)量影響的細(xì)節(jié)。在維修方案的制定過程中，需要更加科學(xué)合理的判斷和設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)，尋找可靠性更高的途徑來滿足快速增長的修理量需求。建議根據(jù)風(fēng)扇在翼使用的時間，損壞的頻率等來判斷其修理范圍是修理、功能測試，或是操作測試。

在拆卸清潔的過程中，對于要做操作測試的風(fēng)扇組件需要進行保護。風(fēng)扇組件的齒軸和封嚴(yán)的潤滑保護如果不到位，可能會對齒軸的轉(zhuǎn)動、軸承的潤滑和封嚴(yán)造成破壞。與風(fēng)扇關(guān)聯(lián)的齒輪箱、齒輪等部件屬于多孔洞設(shè)計，采用壓力供油，當(dāng)出現(xiàn)積碳、雜質(zhì)侵入時，其潤滑、傳動等都可能會影響風(fēng)扇的正常運轉(zhuǎn)。

在安裝過程中，齒輪箱的裝配精準(zhǔn)度，會影響齒輪間的嚙合位置。由于裝配時APU齒輪箱部分處于干燥狀態(tài)，周圍環(huán)境和人員產(chǎn)生的顆粒雜質(zhì)等會進入齒輪箱內(nèi)部，當(dāng)齒輪在幾萬轉(zhuǎn)的高速運轉(zhuǎn)時，起動的初始幾秒中，阻力大，潤滑不足，雜質(zhì)介入等影響會造成磨合效果不良。因此，裝配過程的間隙調(diào)節(jié)精度和清潔、潤滑工作如果不到位，會影響風(fēng)扇的初始磨合狀態(tài)。