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摘要：电磁恒温器在气源系统中扮演重要角色，具有调节、稳定飞机引气压力的作用。从气源系统的组成出发，分析电磁恒温器在其中的作用；依据附件维修手册与实际经验，总结该部件出现的典型故障，梳理与分析故障原因，探讨对应的排故方法，使其更快速、有效地恢复到可用状态，旨在为电磁恒温器修理与排故提供一种高效的参考方法。
关键词：电磁恒温器；气源系统；故障分析；排故方法
Keywords：THS；pneumatic system；fault analysis；troubleshooting method
1 部件简介
电磁恒温器（THS，P/N：341F010000）是ATA-36章气源系统的一个重要组成部分，安装于预冷器（Precooler）下游，与压力调节活门（PRV）连接，形成闭环回路，感受PRV下游与预冷器下游的压力波动（△P），超过临界值时，放气管路放气可关闭压力调节活门，从而调节引气管路中的压力，其在引气系统中的位置如图1所示。
发动机引气有三条管路：高压气源（HP）、中压气源（MP）与风扇气源（Fan Air）。其中，高压气源和中压气源属于大流量高温热空气，这两路气源中间安装有一个引气单向阀（IP Check Valve）和一个高压控制活门（HP VAVLE），保证热空气引气只有一路气源在工作状态。热空气管路在经过压力调节活门调节后，下游气源经过压活门（OPV）、预冷器、恒温控制器（THC）、电磁恒温器的共同作用，输出压力40psig、温度200℃的气源到21章空调系统、30章防冰排雨系统、38章水系统等。引气监控计算机（BMC）在系统中控制、监控各气动部件的联动作用，以保证引气系统压力、温度的稳定性和可靠性。
电磁恒温器的功能结构如图2所示，主要部件有膜片组件、释压阀组件、电磁阀组件，其下端一个孔径2mm的节流孔连通预冷器下游气源，T05连接PRV的控制器部分，T06连接PRV下游。2mm孔、T05接头、T06接头三者之间具有气压联动作用，实现以下功能。
1）电动控制放气开关功能
电磁阀通电，电磁力使针阀向上运动，T05管路放气，控制压力调节活门关闭。
2）防反流功能
当膜片组件两侧的感受差值（△P，预冷器下游压力与PRV下游压力之差）减少到特定值时，预冷器下游的压力就会突然增加，膜片向右移动，气体作用于电磁阀腔室，气动驱动针阀向上运动，电磁阀打开，T05管路的气体就会通过电磁阀放气，从而使压力调节活门关闭。
3）释压阀保护功能
T06连接PRV下游，压力作用于膜片组件左侧腔室，释压阀感受该值，当压力值达到一定值时，释压阀打开，压力经由2mm节流孔释压，保护引气系统部件。
2 拆下件典型故障分析
2.1 使用时间分析
该部件年送修量约为50件，本次分析样本数量为75件，按照送修时间进行统计与分析。故障拆机前使用时间分布如图3所示，历史使用时间最高的一件产品为30000h，最低使用时间为303h，平均使用时间为3672h（接近两年飞行小时），低于平均时间的部件约占24%，由此可知电磁恒温器使用可靠性较高。
2.2 航线拆下件反映故障
航线人员拆下该件反映的故障原因如图4所示，主要形式有根据工卡更换、发动机引气波动或不工作、PRV无法关闭、计算机显示故障信息、压力波动以及本体故障等。发动机引气波动或不工作、计算机显示故障信息、本体故障这三项故障原因的占比达到了86%。
2.3 车间维修排故發现故障
车间实际预检与维修过程中发现故障原因分布如图5所示，主要有6项：膜片损坏、安全阀弹簧损坏、调节螺钉处漏气、调整垫片数量异常、接头损坏、调节螺钉损坏。故障集中在膜片损坏、调节螺钉处漏气、调整垫片数量异常等三项，占比85%。膜片组件损伤形式如图6所示，在长期高温气压的气源作动下，膜片易出现疲劳裂纹、断裂等物理损伤。
3 测试过程与对应排故方法
参考部件修理手册CMM36-11-10 R3 CRM 36-11-10 R0，电磁恒温器放行测试过程主要包含以下步骤。
1）功能渗漏测试与电磁阀功能测试
这两项测试的目的是检查针阀的气密功能与电磁阀通断放气功能。气路连接如图7所示，T05输入气源压力42.06～44.96psig，△P（P1—P2）的值小于5kPa。若△P超标，第一步需检查活门的气密性，如调节螺钉处、壳体膜片周围、安装接头，可通过涂抹肥皂水进行确认。若非上述原因故障，第二步需重新调整电磁阀与壳体之间的调整垫片。若以上原因都排除后仍不合格，则检查电磁阀是否损坏。给电磁阀1与2脚分别供电17.0VDC/30.2VDC，通电后瞬间电磁阀放气（可听见明显的放气声），P2压力瞬间降低至小于1.45psig。若该项测试不合格，则检查电磁阀是否损坏或存在卡阻。
2）防反流功能抑制测试
气路连接如图8所示，关闭阀门B、C，打开活门A，T05供压9.43～9.57psig，缓慢给P2供压至8.70～10.15psig，P3压力应逐渐减小，在P2范围内，P3应小于1.45psig。若该步骤不合格，可能的故障原因有：膜片损坏、膜片两端弹簧疲劳损害、电磁阀卡阻（若第一步已排除电磁阀故障，则忽略此原因）。分解后应检查对应的部件是否完好。 3）过压功能测试与过压功能渗漏测试
此两项测试是验证释压阀的功能是否完好（见图8），关闭阀门A，打开B、C，P1、P2供零压，T06供压逐步增加，当P4压力在130.54～159.54psig范围内时，△P（P4—P5）应小于4kPa，当P4压力在174～203psig范围内时，△P值应大于20kPa。此时释压阀应处于打开状态，阀门C出口可感觉到较强的气流（或有气流声）。若不合格，则可能故障有：膜片损坏、调节螺钉处漏气、释压阀弹簧疲劳、密封钢球损伤等，其中以安全阀弹簧疲劳的故障概率最大。
4）防反流功能测试
测试管路连接如图9所示，与前者不同，该测试过程在高温气源下进行，要求测试气源温度200±2℃，P1、P3分别在两个压力下进行测试，42.06～44.96/10.87～12.3psig。
阀门A、B处于关闭状态，缓慢打开A，要求P2压力突然下降小于1.45psig，△P值在0～10mbar之间。该项测试不合格时，电磁阀放气孔无放气声（合格时能够听见明显的放气声）。排故首先应调整调节螺钉位置，以改变膜片左右腔室的相对位置，其次检查电磁恒温器壳体是否漏气。在实际维修过程中，更换膜片后，均需重新调整调节螺钉的位置。
4 結束语
通过分析电磁恒温器在飞机引气系统中扮演的角色，综合历史故障分析了该部件的故障产生的原因，并根据测试要求总结了对应的排故方案，为该部件的排故修理工作提供了一种快速、有效的方法，进而提高飞机引气系统的可靠性，减少人员工作量，保证飞机运行的经济性。
参考文献
[1] CMM3 6-11-10 R3 Thermostat-Solenoid [Z]. Liebherr-Aerospace TOULOUSE SAS，2018-04-11.
[2] CRM 36-11-10 R0 Thermostat-Solenoid [Z]. Liebherr-Aerospace TOULOUSE SAS，2018-04-11.
[3] CMM 36-11-36R7 Bleed Monitoring Computer（BMC）[Z]. ZODIAC AEROSPACE SERVICES EUROPE，2018-01-31.
[4] CMM 36-11-83R2 Bleed Monitoring Computer（BMC） [Z]. ZODIAC AEROSPACE SERVICES EUROPE，2018-08-28.
作者简介
王冲，助理工程师，民用航空器维修理论与技术专业。
关键词：电磁恒温器；气源系统；故障分析；排故方法
Keywords：THS；pneumatic system；fault analysis；troubleshooting method
1 部件简介
电磁恒温器（THS，P/N：341F010000）是ATA-36章气源系统的一个重要组成部分，安装于预冷器（Precooler）下游，与压力调节活门（PRV）连接，形成闭环回路，感受PRV下游与预冷器下游的压力波动（△P），超过临界值时，放气管路放气可关闭压力调节活门，从而调节引气管路中的压力，其在引气系统中的位置如图1所示。
发动机引气有三条管路：高压气源（HP）、中压气源（MP）与风扇气源（Fan Air）。其中，高压气源和中压气源属于大流量高温热空气，这两路气源中间安装有一个引气单向阀（IP Check Valve）和一个高压控制活门（HP VAVLE），保证热空气引气只有一路气源在工作状态。热空气管路在经过压力调节活门调节后，下游气源经过压活门（OPV）、预冷器、恒温控制器（THC）、电磁恒温器的共同作用，输出压力40psig、温度200℃的气源到21章空调系统、30章防冰排雨系统、38章水系统等。引气监控计算机（BMC）在系统中控制、监控各气动部件的联动作用，以保证引气系统压力、温度的稳定性和可靠性。
电磁恒温器的功能结构如图2所示，主要部件有膜片组件、释压阀组件、电磁阀组件，其下端一个孔径2mm的节流孔连通预冷器下游气源，T05连接PRV的控制器部分，T06连接PRV下游。2mm孔、T05接头、T06接头三者之间具有气压联动作用，实现以下功能。
1）电动控制放气开关功能
电磁阀通电，电磁力使针阀向上运动，T05管路放气，控制压力调节活门关闭。
2）防反流功能
当膜片组件两侧的感受差值（△P，预冷器下游压力与PRV下游压力之差）减少到特定值时，预冷器下游的压力就会突然增加，膜片向右移动，气体作用于电磁阀腔室，气动驱动针阀向上运动，电磁阀打开，T05管路的气体就会通过电磁阀放气，从而使压力调节活门关闭。
3）释压阀保护功能
T06连接PRV下游，压力作用于膜片组件左侧腔室，释压阀感受该值，当压力值达到一定值时，释压阀打开，压力经由2mm节流孔释压，保护引气系统部件。
2 拆下件典型故障分析
2.1 使用时间分析
该部件年送修量约为50件，本次分析样本数量为75件，按照送修时间进行统计与分析。故障拆机前使用时间分布如图3所示，历史使用时间最高的一件产品为30000h，最低使用时间为303h，平均使用时间为3672h（接近两年飞行小时），低于平均时间的部件约占24%，由此可知电磁恒温器使用可靠性较高。
2.2 航线拆下件反映故障
航线人员拆下该件反映的故障原因如图4所示，主要形式有根据工卡更换、发动机引气波动或不工作、PRV无法关闭、计算机显示故障信息、压力波动以及本体故障等。发动机引气波动或不工作、计算机显示故障信息、本体故障这三项故障原因的占比达到了86%。
2.3 车间维修排故發现故障
车间实际预检与维修过程中发现故障原因分布如图5所示，主要有6项：膜片损坏、安全阀弹簧损坏、调节螺钉处漏气、调整垫片数量异常、接头损坏、调节螺钉损坏。故障集中在膜片损坏、调节螺钉处漏气、调整垫片数量异常等三项，占比85%。膜片组件损伤形式如图6所示，在长期高温气压的气源作动下，膜片易出现疲劳裂纹、断裂等物理损伤。
3 测试过程与对应排故方法
参考部件修理手册CMM36-11-10 R3 CRM 36-11-10 R0，电磁恒温器放行测试过程主要包含以下步骤。
1）功能渗漏测试与电磁阀功能测试
这两项测试的目的是检查针阀的气密功能与电磁阀通断放气功能。气路连接如图7所示，T05输入气源压力42.06～44.96psig，△P（P1—P2）的值小于5kPa。若△P超标，第一步需检查活门的气密性，如调节螺钉处、壳体膜片周围、安装接头，可通过涂抹肥皂水进行确认。若非上述原因故障，第二步需重新调整电磁阀与壳体之间的调整垫片。若以上原因都排除后仍不合格，则检查电磁阀是否损坏。给电磁阀1与2脚分别供电17.0VDC/30.2VDC，通电后瞬间电磁阀放气（可听见明显的放气声），P2压力瞬间降低至小于1.45psig。若该项测试不合格，则检查电磁阀是否损坏或存在卡阻。
2）防反流功能抑制测试
气路连接如图8所示，关闭阀门B、C，打开活门A，T05供压9.43～9.57psig，缓慢给P2供压至8.70～10.15psig，P3压力应逐渐减小，在P2范围内，P3应小于1.45psig。若该步骤不合格，可能的故障原因有：膜片损坏、膜片两端弹簧疲劳损害、电磁阀卡阻（若第一步已排除电磁阀故障，则忽略此原因）。分解后应检查对应的部件是否完好。 3）过压功能测试与过压功能渗漏测试
此两项测试是验证释压阀的功能是否完好（见图8），关闭阀门A，打开B、C，P1、P2供零压，T06供压逐步增加，当P4压力在130.54～159.54psig范围内时，△P（P4—P5）应小于4kPa，当P4压力在174～203psig范围内时，△P值应大于20kPa。此时释压阀应处于打开状态，阀门C出口可感觉到较强的气流（或有气流声）。若不合格，则可能故障有：膜片损坏、调节螺钉处漏气、释压阀弹簧疲劳、密封钢球损伤等，其中以安全阀弹簧疲劳的故障概率最大。
4）防反流功能测试
测试管路连接如图9所示，与前者不同，该测试过程在高温气源下进行，要求测试气源温度200±2℃，P1、P3分别在两个压力下进行测试，42.06～44.96/10.87～12.3psig。
阀门A、B处于关闭状态，缓慢打开A，要求P2压力突然下降小于1.45psig，△P值在0～10mbar之间。该项测试不合格时，电磁阀放气孔无放气声（合格时能够听见明显的放气声）。排故首先应调整调节螺钉位置，以改变膜片左右腔室的相对位置，其次检查电磁恒温器壳体是否漏气。在实际维修过程中，更换膜片后，均需重新调整调节螺钉的位置。
4 結束语
通过分析电磁恒温器在飞机引气系统中扮演的角色，综合历史故障分析了该部件的故障产生的原因，并根据测试要求总结了对应的排故方案，为该部件的排故修理工作提供了一种快速、有效的方法，进而提高飞机引气系统的可靠性，减少人员工作量，保证飞机运行的经济性。
参考文献
[1] CMM3 6-11-10 R3 Thermostat-Solenoid [Z]. Liebherr-Aerospace TOULOUSE SAS，2018-04-11.
[2] CRM 36-11-10 R0 Thermostat-Solenoid [Z]. Liebherr-Aerospace TOULOUSE SAS，2018-04-11.
[3] CMM 36-11-36R7 Bleed Monitoring Computer（BMC）[Z]. ZODIAC AEROSPACE SERVICES EUROPE，2018-01-31.
[4] CMM 36-11-83R2 Bleed Monitoring Computer（BMC） [Z]. ZODIAC AEROSPACE SERVICES EUROPE，2018-08-28.
作者简介
王冲，助理工程师，民用航空器维修理论与技术专业。