A320neo HPV FAULT分析与研究
【前言】
随着A320FAM飞机的更新换代，新一代的A320NEO飞机比A320CEO飞机有许多改进的地方，飞机的引气系统也不例外。无论是从控制部件，还是系统作动部件都有不小的改变。然而，有些引气系统部件升级后，可靠性并没有提高，反而降低了不少。就拿我们熟悉的引气系统高压活门来说吧，最近2年，A320neo高压活门的更换率比A320ceo飞机明显增大，尤其是在夏季航班雨季期间。这到底是什么原因呢？带着疑问，我们对A320ceo和A320neo进行对比分析，希望能找到更深层的影响因素。
（文中主要以装配CFM56和LEAP-1A发动机的飞机为例）
【A320ceo引气系统与neo比较参考】
- 引气系统设计原理差异，参考：
- 引气系统控制部件差异，参考：
AIR BLEED在A320CEO和A320NEO触发有啥不同？
- A320neo HPV调节和PRV类似，调节参考：
【A320neoHPV现状】
前言部分，我们聊到：最近2年，A320neo高压活门的更换率比A320ceo飞机明显增大，尤其是在夏季航班雨季期间。
针对HPV故障高的问题，在AIRBUS-TFU有所描述，调查发现A320neo飞机HPV内部元件存在可靠性下降：TFU36.11.00106说明HPV故障在开位导致引气故障的情况；TFU36.11.00115说明HPV故障在关位导致引气故障的情况。
究其原因，主要有3个问题：
①石墨材料污染；
②活塞转动；
③蝶形活门卡簧缺失封严损坏。
公司技术、工程和可靠性做了大量的努力，目前厂家给出的过渡措施为—已升级HPV的 PN 70645A020001 AMDT A (from SN 70645-04740)解决石墨污染问题；最终措施—计划在2022年底推出新设计活门PN:70645A030001。
TFU36.11.00106参考（超链接）：
A320neo- HPV failed in OPEN position
TFU36.11.00115参考（超链接）：
A320neo – HPV failed in CLOSE position
【问题研究】
首先我们从“问题”说起，在TFU36.11.00106讲到：HPV 由于使用 了JP1932 石墨材料导致活门内部污染。已确认 JP1932 在高湿度和高温环境下会释放磷酸铝。JP1932 石墨材料会释放磷酸铝，这种物质会在活塞密封环和调节阀瓣上产生强大的粘合力。
在2018年到2020年间返厂维修的HPV中，这种由于活门内部污染导致的失效占到了65%。
如此高的失效率引起了我们的重视。是不是更换一种石墨材料问题就会解决？这还有待验证。新设计的HPV是否能彻底解决问题？这也需要时间的验证。个人认为，并不一定会完全解决活门污染导致失效的问题。
我们从这两种发动机的核心区冷却系统说起。
先看一下A320CEO（CFM56）的核心舱冷却系统。
CFM56核心舱由位于核心舱前部的冲洗入口进入的风扇空气冷却和通风，然后空气通过位于核心舱和尾喷喷嘴之间的环形通风口离开核心舱。机舱温度传感器监控核心舱温度。
我们再来看一下，A302neo（LEAP-1A）的核心舱冷却系统。
LEAP-1A核心舱通风 (CCV) 系统将核心舱间的热空气和蒸汽排出到外部。CCV 系统是一种被动系统，通过在风扇延伸环 (FER) 中钻出的六个冷却孔将来自风扇气流的一部分小流量空气引到核心舱间。然后空气通过内部固定结构 (IFS) 和尾喷喷嘴形成的环形间隙排放到机外。
通过对比这两种发动机的核心舱冷却系统，我们发现：CFM56仅仅从6点钟和12点钟位置进入气体，很多气体直接沿着6点钟和12点钟排除机外，对核心舱部件的冷却不够均匀，冷却效率比较低；于是lEAP-1A发动机进行了改进，沿着一周均匀开了6个孔，冷却相对比较均匀，效率也得到进一步提高。
然而，可能核心机和反推是由不同的设计部门根据总体的设计理念进行设计的，设计部门和验证部门又隶属于不同的团队。在工厂实验阶段确实解决了CFM56冷却不均匀的情况，效率也得到了提高。但是，经多次现场观察分析发现：右侧其中一个核心舱通风孔正对着高压活门。这带来的后果是：风扇空气夹杂着杂质和水汽直接喷向高压活门，大大增加了水汽和杂质进入HPV调节舱的几率。当高压高温引气通过活门时，HPV调节舱内水汽的蒸发，营造了高温高湿的环境。我通俗的叫它“蒸桑拿”。符合TFU中的研究结果。如下图所示，红圈内为冷却孔正对着的区域。新旧对比，明显污染物附着。
另外，进一步研究发现，在雨后不久，执行维护工作需要打开反推整流罩时，反推上部封严条集存的水分会淋浴而下，封严条弧度的最低端正好在HPV的上部，反推展开时，水分正好流在HPV体上，这些水分将来都会为活门的高温高湿条件贡献力量，我通俗地叫它“洗淋浴”。如下图所示，雨后打开反推整流罩后，大量水分淋到HPV上，大量水分残留在活门上。
【小结】
通过以上的分析，A320neo（LEAP-1A）引气HPV故障率高的原因大致为两点：
（1）活门本身的设计缺陷，例如：防水溅设计等；
（2）活门所处的环境。
两者是相辅相成的。即使使用目前的JP1932 石墨材料，没有高温高湿的环境，也不会造成磷酸铝粘着物的大量释放，原理上讲，也就不会使活门卡阻失效。即使更换了新的润滑材料，如果不能够经受住高温、高湿，水分腐蚀，杂物污染的等条件，可靠性也有待考虑。个人认为，提高HPV的可靠性要从两方面出发，一是活门本身的设计，例如防水溅等；二是创造适宜的环境，核心舱，高温不可避免，那湿度问题的解决就显得尤为关键了。
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