浅谈A320 引气温度带来的相关ECAM 程序逻辑

随着现代科学技术的发展，越来越多的智能设备替代了人工，航空器也不例外，ECAM(Electronic Centralized Aircraft Monitoring，飞机电子中央监控)动作作为空客机型出现不正常情况下给出的相关操作极大地降低了飞行员的工作负荷，有效地提高了驾驶舱的工作效率，从而更好地保证了航空器的安全运行。与此同时，对于航空器直接使用者的飞行人员来说，ECAM 虽然给出了相关的程序和动作，但对于有些程序和动作背后的相关原理在FCOM(Flight Crew Operations Manual，飞行机组操作手册)、FCTM(Flight Crew Techniques Manual，飞行机组技术手册)以及QRH(Quick Reference Handbook，快速检查单)上均没有详细的解释和说明，从而造成了飞行员在出现一些非正常情况下(多数情况是在模拟机上的检查和升级)“知其然不知其所以然”的窘境，最后闹了笑话，尴尬收场。空客飞机每个系统，各种程度的故障层出不穷，笔者就A320 引气温度，浅谈一下其背后的设计理念和逻辑原理。

之前一些公司的同事向空客咨询关于A320 一个ECAM 告警“AIR ENG 1(2) BLEED HI TEMP”的程序，客服给出了技术层面上的回复（见图一）。

图一 客服回复

这是一个ECAM 程序，告警信息是“AIR ENG 1(2) BLEED HI TEMP”，触发条件是“预冷器出口温度高于240℃”(见图二)，这是“HI TEMP”（高温）的含义。由于左侧空调组件的引气直接来自左侧发动机，因此假设左侧发动机引气出现高温，那么第一反应通常会是：关掉左侧空调组件。但是，FCOM 给出了相反的操作要求——“PACK 2 OFF”，即“左侧引气高温，要求关闭右侧空调组件”的意思，给人一种“家里卧室着火了，却提着灭火瓶到客厅灭火”的感觉。如果进一步考虑到A320空调流量的控制逻辑，这个动作还有一个后果：未被关闭的左侧空调组件，流量被自动设置到120%（高流量），大有“火上浇油”的态势。

图二 AIR ENG 1(2) BLEED HI TEMP触发条件

来自飞行员的这个困惑穷尽了众人的智慧， 而FCOM和AMM(Aircraft

Maintenance Manual，飞机维护手册)也未能给出详细解释，经过搜索网络资料可以得知。原来，我们的思维被局限在对大部分ECAM 程序的“一般理解”上，那就是——在告警消息出现以前，飞机处于“正常构型”：系统正常、电门设置也正常。因此就隐含以下假设：双发正常、双引气ON、双组件ON、空调流量NORM、交输活门AUTO……但是，这些假设并不适用于这个ECAM 程序，因为它是以实施了其他ECAM 程序为前提的。飞机实际上已经处于“单引气构型”。空客杂志——著名的《SAFETY FIRST》，一篇名为《A320 Family / A330 Prevention and Handling of Dual Bleed Loss》（A320 系列/A320 对于双引气丢失问题的预防和处理）的文章解释了这个ECAM 程序的来历。

原来，在2008 年之前，随着全球A320 机队的快速增长，运行中发生的“双引气丢失”（DBL）事件显著增多，为此空客公司开始了三方面的工作：一是重新设计了一系列部件以提高引气系统的可靠性，用于新飞机和改装飞机；二是推出一些新的维修程序；第三方面就和本文有关系了——引入新的飞行操作程序。

具体来说，空客起初是以OEB（Operational Engineering Bulletin，运行工程通告）的形式，建议飞行员在执行过“失效单侧引气”的相关程序以后，持续监控另一侧引气的温度，并在其达到240℃之后，通过关闭一个组件或者大翼防冰系统来减少引气需求。2012 年，这个OEB 通过新版本的FWC 软件进一步变成ECAM 程序，减少了飞行员的负担，这就是AIR ENG 1(2) BLEED HI TEMP告警和相应程序的由来。由此可以看出，这个程序并不是为了处置这个故障，而只是为了预防新的故障状况。

空客推出这三方面的措施之后，全球A320 机队持续增长，双引气丢失事件的数量反而明显减少了。

了解到以上背景以后，这个“奇怪的程序”就很好理解了。在H2F6 以及以后版本的FWC 中，以下两个告警和相应的程序，实际上也是触发条件，只不过是隐含的（FCOM 未直接指出）：

AIR ENG 1(2) BLEED ABNORM PR

AIR ENG 1(2) BLEED FAULT

我们把这些程序视为“AIR ENG 1(2) BLEED HI TEMP”程序的“前置程序”。在实施以上程序以后，飞机进入“单引气模式”，FWC 为飞行员监控剩下的可用侧引气，并在这一侧即将发生超温之前，及时提醒飞行员作出预防性的操作——减少引气需求。

假设先前左侧引气失效了，那么执行相应程序，就要求关闭左侧的引气，减少引气总需求，打开交输活门。因此，我们就得到了这样的“单引气模式”：

ENG BLEED 1 ………………… OFF

ENG BLEED 2 ………………… ON

PACK 1 …………………………… ON

PACK 2 …………………………… ON

PACK FLOW …………………… LO

WING ANTI-ICE …………… OFF

X BLEED ……………………… OPEN

如果我们把一个组件的正常流量视为1 个单位，那么“LO模式”就是0.8 个单位。因此，在以上构型中，右侧引气的总需求是1.6 个单位。

假设在接下来的运行过程中，剩余的右侧引气由于各种原因，温度上升到高风险的程度——空客将240℃视为标准，那么合乎逻辑的做法，当然是降低它的总需求。办法之一就是关闭一个组件。单组件情况下，空调无视电门的设置而自动按照“HIGH流量”运行，右侧引气总需求将会是1.2个单位。相对于先前的1.6个单位，这就是很显著地减少。

那么，关掉哪一个组件呢？空客公司建议关闭左侧组件，因为左侧引气已经失效，左侧组件可能与此有关联。因此得到一个“减需求模式”：

ENG BLEED 1 ………………… OFF

ENG BLEED 2 ………………… ON

PACK 1 …………………………… OFF

PACK 2 …………………………… ON

PACK FLOW …………………… LO

WING ANTI-ICE …………… OFF

X BLEED ……………………… OPEN

与以下最初的“正常模式”对比：

ENG BLEED 1 ………………… ON

ENG BLEED 2 ………………… ON

PACK 1 …………………………… ON

PACK 2 …………………………… ON

PACK FLOW …………… NORMAL

WING ANTI-ICE …………… OFF

X BLEED ……………………… AUTO

我们不难看到，在“单引气模式”中，右侧引气的引气需求，从最初正常构型中的1个单位（仅右组件）上升到单引气构型中的1.6个单位，足足增加了60%，的确是值得格外看护的。

假如此时在不恰当的高度使用大翼防冰，或者由于进一步调低了空调温度，亦或仅仅是因为引气冷却能力降级（比如风扇控制活门卡阻或者预冷器污染），右侧引气都可能由于不堪重负而发生高温甚至超温。

但是，即使“减需求模式”也仍有1.2个单位的空调需求。所以，只要进入了“单引气模式”，那么接下来的整个运行中，对于任何进一步的程序指令的理解（例如这个HI TEMP 程序），都应该谨记“控制引气需求”，尤其是在可能需要操作交输活门之前，应想清楚它是否带来新的引气需求。

起初，空客公司让飞行员来监控剩下的可用侧引气。后来，按照空客公司的一贯风格，监控的任务就毫无悬念的交给了计算机，飞行员只负责在必要的时候执行系统所提示的动作就可以了。然而，空客在FCOM 上没有描述这段历史，年轻的飞行员也就会就此感到迷茫了。

需要指出的是，这里列出的“正常模式”、“单引气模式”以及“减需求模式”，都不是唯一的。比如说，“单引气模式”可以是双组件，也可以是在关掉一个组件的情况下使用大翼防冰；又比如“减需求模式”允许通过关掉单个组件或者大翼防冰来实现，飞行员可以根据对当前形势的理解来做出决定。

1.PACK 2(1) OFF如何影响到空调的流量？

A320 空调流量控制的逻辑，是理解许多程序的关键。请记住以下要点——在双组件运行时，电门设置在NORM 位，将使两个组件都运行在100%的流量，而“LO”表示80%，“HI”表示120%。电门“LO”位时，如果舱内温度需求未被满足，实际流量也被计算机调节至80%-100%之间。在单组件或者使用APU 时，无论电门如何设置，将使组件运行在120%的流量。

电门的位置和来自其他部件的信号构成计算机（区域控制器）的输入，而空调流量控制活门（FCV）的开起度是最终的输出。这就是系统的逻辑。

2.空调的使用如何影响引气系统的状态？

FCV 位于空调组件的入口，因此它的开起度就代表了对于发动机引气的需求。开起度越大，流量越大，需求越大——这三者是一致的。这是从用户角度看到的情况。那么引气供应角度观察的情况如何呢？当用户改变了需求，那边发生了什么？

顺着FCV 逆流而上，来到预冷器，你会先遇到一个温度传感器。这个传感器是至关重要的“质检环节”，200℃是他坚持的“标准”，而那个“奇怪的程序”里的240℃，同样是由它报告给相当于“控制中心”的计算机（引气监控计算机，BMC）；另一个重要的数值是257℃，在“AIR ENG 1(2) BLEED FAULT”程序里会见到这个数值。

BMC 将这个温度数值输出给很多飞机系统，包括显示器。图五是BLEED 状态页面，右侧方框中的205℃即是这个温度数值。方框上面的活门是打开了的FCV，下方的活门是打开了的PRV（压力调节活门，即发动机引气活门）。请注意，FCV和PRV 的开起度都未体现在状态页面，但是很容易联想，这两者一定是“正相关”的，因为“需求越大，供应越大”。PRV 是发动机引气流量的总出口，引气是由高压压气机“泵”出来的高温气体，因此，尽管PRV主要是“调节压力”的，但实际上也通过压力来改变流量和热量。

图五 引气系统页面

在大多数情况下，风扇空气以交叉换热（exchange）而又不混入引气的方式，从预冷器中带走引气的热量，帮助引气把温度降低到符合“质检要求”的程度（200℃）。预冷器位于PRV和FCV之间，因此可以大体上把BLEED状态页面中的那个方框理解成预冷器（FCOM并未说明）。只是需要注意一下，方框中的压力值（28 PSI）来自于PRV和预冷器之间，因而是“预冷器进口压力”，而温度正如前面所说，来自位于FCV上游遇到的第一个部件——温度传感器这个“质检环节”，因而是“预冷器出口温度”。

对于以上知识，我们概括如下：

为了满足更大的用户需求（FCV 开度增加），就需要提供更多的热引气（PRV 开度增加）；而为了满足温度要求，预冷器也得努力运转。

在图六中，红、黄、蓝色箭头表示逐步降温的引气，而用绿色箭头表示与它完全不会混合的风扇空气。如果引气需求相对过大，而冷却能力相对不足，那么温度品质就不能得到保障，这是我们作为飞行操作者理解引气“高温”和“超温”的基本切入点(所有引气需求，都是热量需求)。至于是什么部件故障或者缺陷导致，就需要专业排故才能知晓了。再通俗的讲，空调流量增加了，就需要相应地给引气增加冷却；使用大翼防冰也是同样的原理。

图六 系统工作图

最后，我们来说一下如何理解程序里的触发条件“240℃”。

前面提到200℃是一个温度品质标准，而257℃就是“温度极限标准”了。“控制中心”BMC 允许预冷器下游温度达到257℃，但是不能持续超过55秒，否则将强制关断整个引气。

事实上，当预冷器正常工作时，根据译码数据以及飞行员的观察，有时也略低于或略高于200℃。但如果温度由于需求或者故障的原因而明显高于200℃，那就表明相关的部件出现了问题，导致冷却能力相对不足。这时候PRV 的开起度就会变小，以牺牲压力的代价来满足温度要求。如果温度继续上升，持续高于257℃，那么“控制中心”BMC 就要求强制关断引气了。

240℃介于正常温控的指标（200℃）和干预调压的上限指标（257℃）之间，它实际上已经表明引气的温度大大下降，引气系统濒临超载，因此“控制中心”BMC 希望拥有“上帝之手”的飞行员来“超控”一下，“请求授权”由ECAM 程序给出。

既然说到“上帝之手”，那么提一句，只有全知全能才可以成为上帝，我们飞行员只能接近这个状态，但如果非常不理解系统，就只能“唯唯诺诺”了，“请求授权”就变成了指令……

理论指导实践，实践验证理论，相辅相成，在任何行业都适用！