维修一线:波音737NG飞机APU启动失效有哪些可能的原因?

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认识APU
APU即飞机辅助动力装置，全称为 Auxiliary Power Unit ，它一般位于机身最后段的尾锥之内，进气口一般开在下部、侧部和上部，排气在尾端。它是个小型涡轮发动机，是除飞机主发动机之外的动力装置。APU 的主要作用是向飞机独立地提供电力和压缩空气，也有少量的 APU 可以向飞机提供附加推动力。

B737 Classic APU, GTCP85-129CKB
APU 在飞行的不同阶段扮演不同的角色。▌起飞前飞机起飞前，由它供电来启动主发动机，从而不需要依靠地面电、气源车来发动飞机，同时还用于客舱和驾驶舱的照明和空调。▌起飞或爬升中在起飞过程中，APU 能保证主发动机功率全部用于加速和爬升，改善起飞性能。通常飞机爬升到一定高度时，辅助动力装置关闭。▌飞行中飞行过程中，如果出现发动机停车的紧急情况，APU 可在一定高度的高空中及时启动，为发动机重新启动提供动力。还记得电影《萨利机长》吗？机长在危机时刻启动了 APU，利用其提供的电力成功实现了飞机控制，并迫降在哈德逊河上，机上 155 名乘客和机组全部生还。▌落地后飞机落地后，发动机关闭，APU就又派上用场啦！APU 提供的电源和气源可以用于客舱和驾驶舱的照明和空调，保证客舱舒适，从而也节省了燃油，降低了机场噪声。所以，APU既能在地面提供电源和空调，提高舒适度，又能在关键时刻提高飞行的安全系数，对飞行安全具有重要意义。（来源：知乎，航旅纵横）
波音737NG飞机APU的起动过程波音737NG飞机的APU选装的是美国联信公司生产的131－9(B)型，从装置的起动过程来看，APU 起动将分为两个阶段，即预起动和起动（如下图）。在预起动阶段，需要确保电瓶电门已经开启。在交流电源可用的情况下，需要将1号燃油增压泵打开，从而为装置起动提供增压燃油。在起动 APU 时，需要将装置电门拨到起动位置，随后将电门释放，从而使开关返回 NO的位置。经过这一系列操作，电子控制组件将接收到相应的信号，并且将关断活门和进气道门打开，同时将滑油压力低灯点亮。进气门完全打开后，相应的电门将闭合，并且发送相应的信号给电子控制组件。在该组件的控制下，APU会依次起动 0%转速、7%转速、30%转速、60%转速、70%转速、95%转速，并且先后在各个阶段完成点火系统通电、发电机起动、燃油关断门打开等操作，最终则会加速到 100%转速。


B737NG APU启动电路

APU启动故障分析之关断活门或进气门故障
飞机维护人员在日常维护过程中，最常见的故障之一就是APU启动失效，本文结合一线维护经验，为大家解读常见的APU启动失效有哪些原因。供大家学习参考：
分析上述APU起动过程可以发现，如果在电子控制组件完成信号发送后，燃油关断活门或进气门如果未能打开，装置就无法起动。此时，飞机上的P5板的故障灯会被点亮。如果是关断活门故障，将会有49-301000代码在公共显示组件上出现。此时，飞行员可以直接在CDU上进行维护代码的查看，也可以在起动电门后到左轮舱查看，从而通过观察关断活门指示销的位置进行故障的判断。如果是进气门故障，显示的代码为49-101000。除了进行维护代码的查看，飞行员可以将电门开打，然后观察进气门是否打开。如果进气门没能打开，则可以判断为进气门故障，并且更换作动器。如果进气门已经打开，需要对其位置范围进行查看。如果位置在规定范围，则需要查看位置传感器是否损坏。


待检修的APU

发电机起动故障APU在起动的过程中，需要以发电机输出的交流电为电源。在这一过程中，发电机需要使用起动变流器组件进行交流电的输出。如果电子控制组件向组件发出的命令超出了20秒，APU转速仍然不超过7%，APU将会发生停车故障。此外，如果APU在点火后尚未达到95%的转速，并且加速度每秒不超过0.2%的状态维持 12.5秒，则可以认为APU发生了无加速停车故障。而这两种故障均为发电机起动故障，通常是由线路故障和机械损伤引起的。通过测量发电机相关线路的阻值，则能够排除线路故障。如果是机械损伤，则需要进行发电机的拆卸，并且使用转动检查进行故障原因分析。通常的情况下，如果发电机内部存在机械故障，APU 在起动时会出现阻转力矩较大的情况。此时，APU的起动电流较大，但是发电机转速较小。如果故障比较严重，就会导致发电机因过热而烧毁。针对该故障，还要进行APU自检，并且进行49-41012等维护信息的查询。未确定故障原因前，不能进行组件更换，以免组件再次损坏。点火系统故障在APU起动转速达到0%时，就需要使点火系统通电。在转速达到60%时，则需要将点火系统断电。如果燃油电磁活门已经打开了20秒，点火系统温度没能超过149℃，则说明装置发生了无火焰停车故障。相较于其他故障，点火系统故障的判断较为容易。一旦发生故障，APU在起动时P5板上就会出现燃油流量显示，但是EGT表指示却没有较大变化，所以可以得知点火系统出现了故障。此外，听APU点火是否产生噼啪声，并观察尾喷管是否有烟，也能够进行该故障的判断。通常的情况下，该故障是由点火激励器故障或点火嘴烧坏引起的，可以通过拆卸零部件进行故障检查。在检查该故障时，飞行员可以通过在 CDU 上查看是否存在49-41011等维护信息进行点火系统故障的判断。

B737 Classic APU GTCP85-129H

压气机反流故障在飞机负载压气机出现反流故障的情况下，APU会出现保护性停车现象。该故障之所以会出现，与引气活门故障、进气管堵塞和IGV动作器故障等多种问题有关。通常的情况下，则是由防喘控制活门故障引起的。按照正常的程序，APU起动时，防喘控制活门将处在完全打开状态，并且通过排气管道释放空气，从而防止压气机出现反流问题。如果活门没能打开，就会直接导致压气机出现反流问题。在查看该故障时，飞行员可以在 CDU 上进行49-55284等故障信息的查看。确定故障原因后，可以通过更换防喘控制活门排除故障。
总结
APU起动不成功的多数原因是由保护性停车引起的。这是由于APU的起动程序基本上是自动完成，当某个起动点火部件发生故障，无法满足起动条件时，继续起动APU可能导致APU自身或其他部件的损伤。波音737NG飞机的131-9(B)型APU拥有先进的控制系统ECU，不仅可以完成保护性停车，而且能将保护性停车数据保存在存储器中，还可对APU几乎所有部件及其内部功能进行测试，利用CDU即可查阅这些数据和进行测试。因此，在排除APU故障时，首先应习惯于借助CDU的存储和自检功能，再结合手册和以往排故经验进行排故，才能达到事半功倍的效果。全文完！原文有删减，本文作者：深航南宁 韦小立
图文编辑FAA小G微信号faachina
参考文献汤梅安 .B737飞机APU起动故障分析王庭刚．波音737NG飞机APU供电起动系统排故浅析谢福.B737NG 航空发动机启动慢故障分析