A320客艙升降率大的排故分析背景介紹2018年2月9日，機組執行東營到航班，落地后反映空中客艙增壓系統異常，主要有以下兩個現象：巡航過程中座艙高度不斷降低，到達1100FT，機組人工超控外流活門升高座艙高度；飛行過程客艙升降率出現波動，伴隨外流活門擺動，乘機人員明顯感覺耳朵不適。客艙增壓系統是飛機重要系統，出現故障輕則影響乘機人員舒適度，重則會造成客艙釋壓等不平安事件。此前我公司曾經發生過類似故障，造成客艙釋壓，氧氣面罩脫落，機組緊急下降高度。因此TMC針對機組反映的現象高度重視，在春運運力緊缺的關鍵階段，毅然決定停場排故，并成立排故專項小組分析查找故障原因。原理分析民航客機在運行過程中巡航階段的巡航高度會到達30000FT以上，由于高空大氣壓力低，空氣稀薄，氧氣含量少，民航客機采用客艙增壓的方式為乘機人員提供舒適的客艙壓力及充足的氧氣。空客A320系列飛機使用發動機引氣作為主要氣源，經過空調系統進展溫度調節后，通過管路輸送到客艙各個區域，為客艙提供適宜溫度的新鮮空氣。引氣系統工作原理：發動機引氣系統的引氣來源主要來源有兩個，分別是中壓級引氣〔高壓壓氣機7級〕和高壓級引氣〔高壓壓氣機10級〕。發動機處于低功率狀態時由于中壓級引氣壓力缺乏，高壓閥翻開，由高壓級提供引氣；當發動機處于高功率狀態時，高壓閥關閉，由中壓級提供引氣，經過PRV的調壓和預冷器的調溫后產生適宜溫度壓力的引氣，便可以供應到空調系統。空調系統經過溫度調節以及水汽別離等步驟，將適宜溫度的空氣通過管路輸送到客艙。所以引氣系統是客艙增壓的源頭，引氣系統的故障很大程度上會對客艙增壓系統產生影響。圖一客艙增壓系統工作原理：系統部件介紹：客艙增壓系統通過計算機控制外流活門開度到達調節客艙部壓力的目的。主要部件有：兩部CPC計算機，一個外流活門〔部有三個馬達，兩個自動操作，一個人工操作〕，兩個平安閥，一個余壓控制組件以及駕駛艙控制面板等。客艙增壓系統有兩套獨立工作，自動控制系統，每一套系統都可以使用CPC計算機控制外流活門開度。外流活門安裝在機身后部右下方，后貨艙區域。在自開工作模式下，CPC計算機接收FMGC和ADIRU計算機信號，通過RS422總線控制外流活門。只有一套系統主用，另一套系統處于備份狀態。每次飛行完畢后，飛機接地后70秒，飛機的增壓系統主用和備份系統通過一個延時繼電器自動切換。圖二系統工作原理：客艙增壓系統有四個根本功能：地面功能：在地面，完全翻開外流活門；預增壓：起飛時，增加客艙壓力以防止在抬輪時客艙壓力波動；飛行中增壓：調節客艙高度及變化率以便向旅客提供舒適的飛行；釋壓：接地后，在地面功能完全翻開放氣活門前，逐漸釋放剩余的客艙過壓。A320系列飛機的座艙增壓系統通過對客艙壓力的調節，保障旅客及機組成員的舒適度，同時也確保飛機構造不因外壓差過大而造成損傷，在執行航班過程中，客艙增壓系統增壓自動控制客艙壓力，調節過程如下列圖所示：圖三客艙增壓系統通常使用來自FMGC的著陸標高和QNH，以及來自ADIRS的壓力高度，全程自動調節客艙壓力，整個過程分為以下六個階段：地面(GN)在起飛前，以及在著陸后55秒，外流活門完全翻開以保證沒有任何剩余的客艙壓力。在接地時，以500英尺/分鐘的客艙垂直速度釋放任何剩余的客艙壓力。起飛(TO)為了防止抬輪時壓力突變，控制器以400英尺/分鐘的速率給飛機預增壓直到ΔP到達0.1PSI。離地時，控制器開場啟用爬升階段。爬升(CL)在爬升過程中，客艙高度根據預先編程的固定法則進展變化，該法則考慮了飛機的實際爬升率。巡航(CR)在巡航過程中，控制器將客艙高度保持在平飛高度或著陸機場標高，以較高值為準。下降(DE)在下降過程中，控制器保持一個客艙下降率，這讓客艙壓力正好在著陸前等于著陸機場壓力+0.1PSI。最大下降率為750英尺/分鐘。中斷(AB)假設飛機在起飛后沒有爬升，中斷方式防止客艙高度上升。客艙壓力設置回到起飛高度+0.1PSI。座艙增壓系統會控制座艙高度一直低于飛機的氣壓高度，同時還要確保外壓差不超出飛機設計的限制，因此座艙增壓系統是綜合了目的地機場的海拔高度，飛機的實際飛行高度以及飛機構造能夠承受的壓差等多個因素，在壓差不超限的前提下，盡可能降低客艙高度〔提高客艙壓力〕，以確保乘機人員的舒適性。根據不同的飛行高度層，大致客艙高度如下：圖四飛機實際運行過程中，飛機因管制指揮，航路天氣等因素會可能出現飛行高度變化，一旦滿足下表的條件，上述的六個增壓模式會進展切換。圖五增壓系統部件數量不多，但系統控制邏輯及其工作模式復雜，尤其是針對高高原機場運行，與普通平原機場有明顯差異，實際運行過程中，無論是機務維修人員還是飛行機組，都應該對該系統的工作原理非常熟悉。排故過程當日B-6455飛機機組判斷飛機增壓系統異常，主要有兩個問題，下面將針對機組反映的異常現象逐一分析：巡航過程中座艙高度不斷降低，到達1100FT，機組人工超控外流活門升高座艙高度，機組認為巡航過程中座艙高度不應該下降如此之多查閱該航段AGS譯碼數據，該機于2月9日執行3U8320東營到航班，相關譯碼數據如下：18：56從東營起飛19：12進入巡航階段，飛機高度為21300FT，客艙高度為2800FT，ΔP為6.9719：20機組調節目標高度23552FT，飛機繼續爬升，客艙高度為3200FT，ΔP為7.2619：39機組調節目標高度21696FT，下降率1000FT/MIN，飛機飛行階段由巡航階段轉為下降階段，客艙高度由3200FT逐步下降到1100FT，ΔP有小幅上升，后又隨飛機高度下降而下降19：41飛機完成下降，飛行階段由下降轉為巡航，下降過程大約持續2分鐘20：13機組人工控制增壓系統，試圖升高客艙高度，客艙高度上升到2200FT20：14機組轉為自動控制增壓系統，客艙高度繼續下降到1100FT，直至飛機落地。整個飛行過程，客艙增壓系統無任何警告信息，ECAM顯示增壓系統各參數均顯示綠色正常工作狀態，增壓系統控制邏輯未見明顯異常。但機組認為巡航過程中客艙高度不應該下降如此之多，上文系統原理中介紹過增壓系統在滿足特定條件時會進展增壓模式切換。圖六如上圖所示，飛行過程中，當飛機以250FT/MIN的升降率改變高度，持續超過30秒，將會觸發客艙增壓系統增壓模式由巡航模式轉換為下降模式，而手冊中也提到，一旦進入下降模式，增壓系統控制器保持一個客艙下降率，持續下降到目的地機場機場標高附近的高度。譯碼數據顯示當時機組以1000FT/MIN的下降率下降超過30秒，從邏輯的角度已觸發客艙增壓系統增壓模式由巡航模式轉換為下降模式，客艙高度持續下降，根據圖四中對于不同高度層大致的客艙高度，以及機場海拔高度1500FT，該機客艙增壓系統自動調節到1100FT屬正常現象。另外，譯碼數據顯示該機下降高度后未再爬升，因此也不滿足觸發客艙增壓模式由下降模式轉為巡航模式的條件〔條件為：21FT/MIN的爬升率持續60秒〕上文從系統工作原理的角度分析了客艙增壓模式的轉變，機組反映的第一個現象是由于飛機下降高度觸發了客艙增壓模式轉變，造成座艙高度降低，經查閱其他飛機多個航段的譯碼數據，該現象時有發生，屬正常現象。飛行過程中客艙升降率出現波動，伴隨外流活門擺動，乘機人員明顯感覺耳朵不適該故障難點在于飛機沒有相關故障警告和信息，空客TSM排故手冊中也無對應排故程序作參考，歷史上也沒有類似故障的排故記錄參考。TMC對此故障高度重視，成立專項排故小組會同機身系統室工程師共同研究排故方案。同時，工程師采用形式求援空客AOG工程師，但空客工程師要求提供DFDR譯碼數據。我公司沒有DFDR數據下載專用工具，向其他公司求援借工具，下載DFDR數據花費大量時間。結合飛行中采集的ECAM頁面視頻，以及AGS譯碼數據分析發現外流活門會出現小幅擺動，客艙升降率隨之變化，這就是造成乘機人員耳朵不適原因。但增壓系統各部件無相關故障信息，工作時均為綠色可用狀態，并且此前已更換過外流活門及CPC計算機，可疑部件已被排除。經過長時間分析討論，初步推斷增壓系統壓力變化不是本身系統故障，而是受引氣系統影響，引氣系統提供的氣源不穩定，造成外流活門不斷調節開度以保持客艙壓力。通過查閱AGS譯碼數據，外流活門在飛機過程中正常狀態下開度穩定在8%左右，故障時外流活門瞬間關閉到3%，又迅速翻開到10%，隨后漸漸穩定到8%，客艙升降率大約為750FT/MIN波動，波動間隔大約為每2分鐘一次，如下列圖所示。圖七外流活門擺動的同時，二發引氣壓力由40PSI下降到7PSI，又迅速恢復，二發PRV短時關閉5秒鐘。由此可見，二發引氣活門PRV的短時異常關閉是導致客艙壓力變化的根源。此外，譯碼數據顯示，整個飛行過程中，外流活門的擺動和PRV的異常關閉僅在17000FT以上的高空才會出現，低高度情況下系統工作正常，由此推斷引氣系統部件存在不明顯的漏氣現象，外壓差大時才會出現故障。更換二發引氣系統相關部件后，故障得以徹底排除，后續執行航班隨機監控正常，AGS譯碼數據顯示各項參數均正常。總結與建議排故時要翻開思路針對重復性疑難故障，要參考排故程序，分析系統原理，以及各系統之間的鉸聯，從系統原理出發，抓住故障現象，判斷系統工作狀態是否正常，利用發散的思路，敢于想象和推斷，才能查找到故障根源。熟悉系統原理的重要性無論是飛行機組還是機務維護人員，都應該熟悉了解客艙增壓系統的工作原理及工作模式，以便于在飛行中合理處置異常情況，地面排故時能夠更加快速、準確判斷故障。后續MCC將把客艙增壓系統工作原理及常見異常現象參加空地交流會，機長預訓班及放行人員培訓課件。借助譯碼數據協助排故在該故障現象確認及排