许凯
中国民用航空飞行学院洛阳分院 河南省洛阳市 471000
洛阳分院的初教机选用的是SR20型飞机，拥有复合材料结构和先进空气动力学特性。同时为了驾驶舱的舒适度，选装了空调系统。夏天天气炎热，对空调系统使用频繁，也就造成了空调系统故障多发。本文主要通过其工作原理和控制原理方面，提供空调制冷方面故障的排除思路，供维修人员在排故过程中参考。
1.SR20空调系统组成和工作原理
SR20飞机空调系统主要部件包括：压缩机，冷凝器，风扇，干燥罐，蒸发器，膨胀活门以及相关的管路和控制机构，如图1所示。
图1 SR20飞机空调系统组成
系统使用R134A制冷剂。制冷剂以气态形式进入压缩机，压缩机对其进行压缩，气态制冷剂的压力增加，并且温度远高于外界大气温度。然后，压缩机将高温高压的气态制冷剂送到冷凝器。在冷凝器，气态制冷剂不断和外界空气进行热交换，变成中温高压的液体，然后进入干燥罐。
干燥管的作用是过滤移除水分，并且确保稳定的制冷剂流量到膨胀活门。干燥罐上有一个压力开关，压力开关属于常开开关，是一个双重压力开关。当压力上升到25-35PSI时闭合，压力继续上升到355-412PSI时断开。
膨胀活门是一个温度控制的计量活门，用来调节进入蒸发器的制冷剂流量。由于膨胀活门的节流降压作用，制冷剂经过膨胀活门，变为低压低温的液态，使其更容易在蒸发器里吸热蒸发。
在蒸发器里，低压低温液态的制冷剂吸收热量蒸发，变为低温低压气体。蒸发器吸收流经过的空气温度，从而使空气变冷，达到制冷效果。气态制冷剂随后再回到压缩机，循环工作
2.空调系统的运行方式
正常空调运行时，外部新鲜空气经过新鲜空气活门进入蒸发器，被冷却后到分配总管。
在最大空调运行时，空气流量活门关闭，蒸发器上的再循环活门打开，使舱内的空气进入蒸发器冷却，到达快速制冷。两种方式所调节的空气量都由风量调节旋钮控制。
3.空调系统的温度控制
3.1风量调节旋钮
当风量调节旋钮从OFF位打开时，防火墙上的空气流量活门就会全开位。在0位，蒸发器风扇不工作，依靠冲压空气送风；在1位，蒸发器风扇开始工作在低转速；在2位，工作在中转速；在3位，工作在高转速。
3.2温度调节旋钮
旋转温度调节旋钮，同时控制热空气活门和新鲜空气活门。顺时针旋转时，热空气活门逐渐打开，新鲜空气活门逐渐关闭，直至完全打开和关闭；逆时针旋转反之。
当按一下空调按钮（雪花）时，旁边的指示灯点亮，空调系统激活，压缩机离合器会吸合。当按一下再循环按钮时，空气流量活门完全关闭，舱内空气循环制冷。风量旋钮在0位时，空调或者再循环模式不可用。当空调长时间使用时，空调系统可能会循环打开和关闭，这是为了防止部件结冰，属于正常现象。
4.空调系统电路控制
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空调制冷系统主要有三个部件，1.压缩机；2.冷凝器；3.蒸发器。
4.1压缩机工作控制
压缩机由A/C BUS2提供电源，经过压缩机继电器后，再到压缩机，使压缩机离合器吸合，从而在发动机的带动下开始工作。压缩机继电器是一个常开型继电器，要使的继电器吸合，继电器中的线圈需要通电。从图中可以看出，线圈电源由ECS计算机提供，经过结冰开关，再经过压力开关，再到继电器线圈，三者为串联关系。
4.2冷凝器工作控制
ECS计算机给冷凝器继电器内部线圈提供电源，从而使继电器吸合。A/C BUS1提供电源，电流经过冷凝器继电器，使冷凝器开始工作。
4.3蒸发器工作控制
ECS计算机给蒸发器继电器内部线圈提供电源，从而使继电器吸合。A/C BUS2提供电源，电流经过蒸发器继电器，使蒸发器风扇开始工作。
5.制冷系统排故思路
空调不制冷的主要原因有1.压缩机不工作或工作效率差；2.制冷剂不足；3.冷凝器散热差。而又有许多因素会导致这三方面原因出现。接下来结合空调系统工作原理和控制原理来提供排故的思路。
首先在停车状态下，检查传送皮带和压缩机接耳等部件是否正常，以及压缩机上高低压管路接头是否有渗漏痕迹，如发现异常，则依据手册进行处理。若无异常现象，继续排查。给飞机通电，按下空调控制面板上雪花按钮，注意听和观察压缩机离合器有没有吸合的动作。
（1）若有吸合动作，则静态环境下，压缩机和它的控制电路部分没有问题。进一步检查制冷剂，手册规定空调系统充氟量为1.8磅，充氟时不要过度。用充氟机回收后，如果回收的量很少，重新充氟后，重点检查充氟接口和其他区域是否渗漏，如有渗漏，依据手册进行修复。
（2）若没有吸合动作，用万用表检查压缩机上的线路接头有没有电压，如果有电压，则进一步检查压缩机或者更换压缩机；如果没有电压，则须继续向上游电路排查。此时，以压缩机继电器为突破口，可以在按下雪花按钮时，听继电器是否有吸合的声音。如果有，则排查A/C BUS2到压缩机之间的线路。若没有，就需要判断是继电器本身故障，还是因为继电器的控制线圈没有电流通过导致继电器不吸合。我们先将充氟机连接到高低压管路，由于压缩机没有运转，高压管路压力略高于低压管路压力，检查充氟机上的压力表，如果此时的压力值在压力开关闭合的范围内，则大概率是继电器故障。
静态检查正常后，需要试车检查。在试车前，检查冷凝器和蒸发器的风扇工作正常，对冷凝器的滤网进行必要的冲洗。
试车时，在保证安全的提前下，可以用手感知高低压的充氟口附近的管路温度，正常情况下，在此位置高压管路很热，低压管路很凉。如果此时能听到压缩机继电器不断吸合，也就是说压缩机工作断断续续，或者高压管路保持常温状态，也就是说压缩机没工作。此时大概率是因为压力开关感受到压力不正常后断开，从而导致继电器作动，可以考虑更换干燥罐。在蒸发器的出口管路，如果温度不是很凉，可能是因为进入蒸发器的制冷剂不足，从而达不到理想的结果。此时也可能是因为干燥罐内滤网堵塞，使制冷剂流通不畅，可以考虑更换干燥罐。
6.总结
SR20空调系统总体原理并不复杂，但是同一个故障现象经常有不同的原因。在排故工作中，不仅要依靠以往经验，而且要仔细观察故障现象，从故障现象入手，根据每个部件的作用，从空调系统工作原理和控制原理方面进行分析，往往就能准确有效的排除故障。
参考文献
[1] AIRPLANE MAINTENANCE MANUAL For the CIRRUS SR20