波音737NG飞机APU喘振故障研究.docx

波音737NG飞机APU喘振故障研究
摘要
本论文对波音737NG飞机的APU喘振故障进行研究，首先介绍了喘振的定义以及对飞机的危害，然后对APU系统的结构和原理进行了概述，接着对喘振故障的成因进行了分析，发现主要原因是空气进气不足或阻塞导致的压力波引起的共振，最后对现有的解决方案进行了探讨，并提出了一种基于控制系统的方案，可以较好地避免APU喘振故障的发生。
关键词：APU，喘振故障，控制系统
一、引言
APU（辅助动力装置）是现代民用飞机上不可缺少的设备之一，它为机载电气系统供电、启动主发动机等提供了必要的能量，是飞机着陆后能够启动并运转机体中的电力装备的设备。
但是，在使用APU的过程中，我们不可避免地会遇到各种各样的故障，其中最常见的就是APU喘振故障。喘振是指某些机械系统或结构受到某种外力激励后产生共振或不稳定现象，其危害是非常严重的，因此对APU喘振故障的研究是非常有必要的。
本文将对波音737NG飞机的APU喘振故障进行研究，首先介绍喘振的定义以及对飞机的危害，然后对APU系统的结构和原理进行概述，接着对喘振故障的成因进行了分析，最后对现有的解决方案进行了探讨，并提出了一种基于控制系统的方案，可以较好地避免APU喘振故障的发生。
二、喘振的定义和危害
喘振是指某些机械系统或结构受到某种外力激励后产生共振或不稳定现象。在飞机中，喘振最主要的危害就是对飞机结构和人员的损坏和危害，如果喘振出现在存在脆弱的结构上，如液压管道、机翼、飞行控制系统、发动机组件，甚至会导致整个系统的崩溃。而且在高空和高速环境下，飞机因为喘振而抖动会让人身体颤抖影响乘客的正常使用体验，较严重的情况下还会引发航班延误或者倾覆。
三、APU系统的结构和原理
APU系统是飞机上的一种辅助装置，通常被安装在起落架轮箱里。APU的作用是在飞机离开地面的过程中为各种电子设备提供电力，并在飞行中作为备用电源供电。同时，APU还可以为主发动机提供启动气源和电源。
APU系统由燃烧室、涡轮、压气机、起动机、燃油供给系统等组成。其运行原理为：APU的燃油会被喷向燃烧室内，在燃烧室内加热形成气体，这些气体通过压气机被压缩，最后进入涡轮驱动发电机和气源装置，从而提供电源和气源。
四、喘振故障成因分析
APU喘振故障是由于空气进气不足或阻塞导致的压力波引起的共振所引起的。当APU处于低功率状态时，进入APU的空气流量会降低，而当进气管道受到阻塞或者入口面积不足时，进入APU的空气流量会降低，这样就会导致空气聚集在进气道中，压力波就会产生。当压力波向机体传播时，机体会产生振动，同时进一步影响到APU的工作，倍感震动的APU的输出功率也会很容易受到影响，这就产生了喘振现象。
五、APU喘振故障解决方案
目前，解决APU喘振故障的方法比较多，广泛采用的方法有两种：增加进气口的面积和安装抑振器。然而，增加进气口的面积会加重整个飞机的重量，这对飞机的性能会造成很大的影响，而安装抑振器虽然可以有效的降低APU喘振的发生率，但是成本较高，而且对系统的实现也存在一定的挑战。
因此，本文提出了一种基于控制系统的方案。该方案采用了一种基于PID控制的算法，对APU的性能进行了动态监测和控制。当APU系统检测到过低的气流流量时，控制系统会立即调整APU的工作状态以保持稳定，同时对于喘振的现象有更好的适应力。这种方案能够在不影响整个飞机的性能的情况下，有效地避免APU喘振故障的发生。
六、结论
APU喘振故障是一种危险的故障，能够重创飞机结构，引发飞行危险，对于飞机的生命安全至关重要。因此，我们需要发展新的解决方案来有效地避免APU喘振故障的发生。本文提出的基于控制系统的方案可以较好地避免APU喘振的发生，虽然现有方案有许多可能产生副作用的原因，例如成本、飞行性能影响等问题，但本方案能够在综合成本、效率和可靠性方面得到提高。