[发明专利]民用飞机空调系统热交换器性能退化评估方法

说明书

本发明公开了民用飞机空调系统热交换器性能退化评估方法，应用于大型民机空调系统在线健康监测以及性能退化评估。本发明包括：首先采集关键性能参数，然后围绕关键性能参数建立热交换器监测参数体系，再利用无故障状态下的监测参数体系建立热交换器性能基线模型，当系统收到新的监测参数时，由热交换器性能基线模型计算得到关键性能参数的估计值，然后由实际监测值减去估计值，得到监测参数的偏差值，对偏差值进行监控与分析，当特征值出现异常时，发出故障预警。本发明解决了空调系统热交换器在线监测困难的问题，避免了由热交换器故障引起的空调系统非计划维修，减少不必要的热交换器清洗与更换，为航空公司节省维修成本，提高飞机利用率。

技术领域

本发明涉及民用飞机机电系统的健康监测与评估领域，尤其涉及民机空调系统热交换器健康监测与性能退化评估方法。

背景技术

空调系统作为飞机环控系统重要子系统之一，是保证飞机座舱和设备舱内具有乘员和设备正常工作所需的适当环境条件的整套装置，是现代民用飞机必不可少的一个组成部分。空调系统的基本任务是在各种不同的飞行状态和外界条件下，使飞机的驾驶舱、客舱、设备舱及货舱具有良好的环境参数，既要保证机组人员和乘客的生命安全和适宜环境，又要保证设备正常工作和货物安全。

空调系统作为飞机的重要系统,直接影响着飞机客舱增压，其故障影响到飞机的派遣放行，导致飞机延误甚至取消，这给航空公司带来非常大的经济损失。空调系统组成主要包括：热交换器、流量控制与关断活门、空气循环机、回热器、冷凝器、水分离器及各类传感器和探测器等，其中,热交换器的故障率最高。

热交换器是飞机空调系统的重要部件，飞机空调热交换器主要使用板翅式换热器，其结构紧凑、轻巧，热交换效率高，能够很好减轻飞机负担；但该设备流道小易堵塞，给飞机维护时的清洗带来困难。以某型单通道民用飞机为例，其空调系统含有两套空调组件，每套组件都包含两套热交换器系统，每组热交换器都具有两组引气槽(热路端)和压缩机出口侧金属散热片(冷路端)，散热片之间的间距为1毫米左右。散热片之间的间距小，且容易结垢，散热表面结垢是国内民航飞机运行过程中普遍存在的问题。结垢导致热交换器性能迅速下降，进而导致空调系统出现故障。此外，污物长期留存在热交换器中腐蚀散热芯，造成冷热空气互渗，直接导致空调关断。随着运行时间的延长，大面积、几乎穿透性的腐蚀愈发严重，将不得不更换部分或全部散热芯，整个更换过程耗时耗力且成本高昂。国内运营的单通道飞机在夏季经常发生空调组件过热故障，是长期困扰国内航空公司的严重问题。

目前，各大航空公司关于空调系统热交换器的维修以及清洁都是采取定期清洁或更换的维修策略，在一定程度上浪费了空调系统本身设计的冗余度，造成了不必要的清洁或维修费用。

综上，由于现有技术中并没有可靠的结垢诊断方法，空调系统热交换器污染引起的空调性能退化是一个难以检测的问题，如何可靠的评估热交换器性能退化，在由于性能退化引起空调系统故障之前，即仅在必要的时候清洁或更换热交换器成了急需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种民用飞机空调系统热交换器性能退化评估方法，实现空调系统热交换器的故障监测以及性能退化评估。

民用飞机空调系统热交换器性能退化评估方法包括：

S1、根据表征空调热交换器工作状态的关键性能参数，建立空调热交换器监测参数体系。关键性能参数是监测参数的一个子集。在飞行过程中，外部干扰较大，得到的实际监测数据波动较大，很难从中发现有效信息。因此，建立空调热交换器监测参数体系能够减少关键性能参数的外界干扰。关键性能参数包括上下游系统的各类温度、压力、转速等参数，以及飞机飞行参数，如飞行速度、高度参数，为评价热交换器工作状态提供数据基础。