A320NEO不寻常的客舱增压控制研究

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事件背景

2020年8月1日，某A320NEO飞机B-30**执行**-昆明航班时，因起飞后机组反映客舱高度偏高而返航，当时无任何警告，译码分析增压正常。

2021年7月13日，另一架A320NEO飞机B-30**飞机执行**-昆明航班时，起飞后机组反映客舱升降率较高，客舱高度上升较快，最大到6900英尺。机组认为增压有问题，切换CPC现象依旧，后续转人工模式控制后确认客舱高度能够保持，没有任何故障警告，引气和空调均工作正常。经技术专家与飞行专家评估并建议机组继续使用自动控制，观察后，判断客舱高度能保持住，飞机正常昆明落地。后续排故正常，译码显示系统增压正常。

系统概述

客舱增压控制：

客舱增压系统有两个可互换的控制器，通过程序插钉识别为客舱压力控制器 CPC1 和 CPC 2。

每个控制器都有一个自动和手动部分，它们在功能和电气方面相互独立。根据飞行剖面数据和空调配置，一次仅有一个系统操作。第二个控制器处于待机状态，在每次飞行后或在操作的CPC故障的情况下自动切换。

CPC 输入：

• 飞行剖面数据：飞行管理和制导系统（FMGS），大气数据/惯性基准系统 (ADIRS)，集中式故障显示系统（CFDS），

• 空调配置：发动机接组件 (EIU)、起落架控制和接口组件 (LGCIU)、环境控制系统 (ECS)。

用于指示和监控的 CPC 输出数据为：飞行警告计算机 (FWC)、系统数据采集集中器 (SDAC)、CFDS、ECS，飞机综合数据系统（AIDS）。

当使用人工模式时，CPC1 的人工部分工作，作为备用指示电路处理输出，用于指示和监测。CPC 1 人工部分输出用于监控和指示分别是：FWC 和 SDAC。不使用 CPC2 人工部分。

外流活门：

在自动模式下，外流活门由操作的CPC控制。外流活门为双瓣挡板和电机驱动型。

自动模式时，外流活门由电机1或电机2驱动，取决于操作的CPC。

•  电机1由CPC1控制，控制器1和电机1相连到系统1，

•  电机2由CPC2控制，控制器2和电机2相连到系统2。

两个电子作动器与CPC相连。安装在每个电子作动器上的一个压力开关，仅在自动模式下运行。 一旦客舱高度超过 15000 英尺，它关闭外流活门。当模式选择在 人工位时， 电机3通过位于CABIN PRESSure 面板上手动垂直/速度控制切换开关手动来控制。人工马达是在CPC1和2出现故障时使用。

外流活门位置监控基于三重电位计原则。电位器 1(2) 产生反馈信号，通过电子执行器 1(2)发送到 CPC1(2) 。它用于指示和自动运行中的初始化功能。电位器 3 产生一个反馈信号，直接发送到 CPC1人工备份部分。这是仅在人工操作时用作指示功能。

安全活门：

安全活门防止机身中过大的正负压差(DELTA P) 。它们安装在后增压区壁板、飞机浮线上方的隔板上。安全活门为气动活门， 他们独立运作。

RPCU:

当飞机在地面时，如果外流活门没有完全打开，与 CPC 相连的RPCU 会自动接管对外流活门的控制。

 这是为了防止任何门在机舱残余压力的情况下暴力打开。余压控制系统 (RPCU) 通过人工马达控制外流活门。

RPCU 负责以下工作：

• 检测地面情况，

• 检测外流活门未完全打开 (<100°) 的位置，

• 检测两个 CPC 都处于待机模式，

• 检测一个或两个外流活门是否操作在手动模式下，

• 为外流活门的人工电机提供直流电源。

机舱压力高度包线：

机舱高度限制为 8000 英尺，DELTA P 为 8.06 psi，飞机高度为 39000 英尺。如果客舱高度增加：

• 在 9550 英尺，MASTER WARN 出现；

• 在 11300 英尺，乘客标志被激活；

• 当客舱高度达到 15000 英尺，在外流活门中，安全装置关闭活门。

在正常情况下，Landing field ELEVation 选择器选择在 AUTO 位置，CPC 能够使用来自FMGS着陆标高数据。在所有其他情况下，LDG ELEV 选择器信号超控 FMGS 数据（半自动操作）。

系统控制介绍

客舱增压控制与专用的速率限制一起工作，以保证乘客在每个飞行阶段的舒适和安全。控制模式生成客舱增压控制的操作阶段。

(1)控制模式逻辑

客舱增压系统操作有以下6种控制模式：

• GN - Ground,

• TO - Take-off,

• AB - Abort,

• CI - Climb,

• CR - Cruise,

• DI - Descent,

(2)模式逻辑

(a)功能：模式逻辑的功能是使用各种输入确定实际的系统模式。

(b)切换条件：逻辑会根据飞机的情况切换到特定的模式。

(c)模式逻辑切换

模式逻辑转换有以下几种：

•  'A'  显示完整模式逻辑切换

•  'B'  显示正常飞行的模式逻辑切换，

•  'C' 显示由于飞行条件(或空中交通管制指令)而导致的飞行模式逻辑切换。

  从巡航转向爬升(或从下降转向爬升)是有必要的。从下降到巡航的切换并不适用，因为改变飞机的巡航高度完全可以在巡航模式下的FMGS中完成。如果飞机开始下降，客舱压力开始下降。座舱高度继续下降(即使飞机因为保持而停止下降)，直到它达到最大的压差或着陆标高(这是最低的压力)。   
• 'D' 显示模式逻辑转换来给出真实的座舱压力，如果有必要中止起飞或飞行。也可以从地面模式或中止模式返回到内部爬升模式。这在任何条件下都能提供良好的系统性能。

系统操作

A.自动操作

自动操作，机组人员不需要采取任何行动。CPCs从FMGC接收着陆标高和QNH数据并且从ADIRUs接收压力高度数据。同一时间只有一个CPC运行，另一个CPC处于待命状态。操作的CPC向外流活门的电子盒发送需求信号。相关的自动马达通过变速箱控制外流活门到要求的位置。反馈模块通过电子盒将位置数据发送给CPC。在ECAM下显示单元的PRESS页面显示系统状态。

飞机着陆70秒后，主用CPC变为待机状态，备用CPC变为主用状态。

CPCs通过6种模式对飞机进行增压。

(1)地面模式(GN)

在起飞前和着陆后55秒，主用CPC控制外流活门至全开位置，以确保飞机内没有残留的压差。

在着陆时，CPCs控制客舱V/S为-500 ft/mn，以释放剩余的压力。

(2)起飞模式(TO)

主用CPC以-400 ft/mn的速率给飞机加压，直到压差达到0.1 psi。

(3)爬升模式(CE)

主用CPC控制着与飞机实际爬升速率相关的压力

(4)巡航模式(CR)

座舱高度控制在一个恒定的压差。

(5)下降模式(DE)

主用CPC优化了压力变化率，使机舱压力刚好在着陆前达到着陆场压力。最大下降速率限制为-750 ft/mn。

(6)中断模式(AB)

如果飞机起飞后没有爬升，主动CPC使用中止模式来防止座舱高度上升。机舱压力被控制到起飞前的数值。

B.半自动操作

如果 FMGS 数据不可用，CPC 使用来自 ADIRS 的气压校正数据和来自驾驶舱 LDG ELEV 选择器开关的着陆高度来控制外流活门的自动马达。

C.人工操作

机舱压力可以通过 CABIN PRESS 顶置面板 25VU 手动控制。当 MODE SEL 按钮开关选择到 MAN 位置且 MAN V/S CTL 开关设置到 UP 或 DN 时，手动马达和变速箱将外流活门移动到指令位置。反馈模块将位置信号发送给CPC1的备份部分进行指示。

备份部分将客舱高度过高和压力数据提供给 EIS。数据显示在 ECAM 下部显示单元的 PRESS 页面上。

实例分析

为了探明原因，我们对2021年7月13日，某A320NEOB-30**飞机执行**-昆明航段进行译码，（译码片段）数据如下：

对该机译码数据进行整理，如下：

通过译码数据分析，我们得出如下结论：

（1）整个飞行航段，CPCs的控制正常，没有故障。

（2）客舱增压系统的自动控制模式与人工控制模式的转换正常。

（3）座舱高度上升较快，机组试图降低升降率，但是CPC自动模式下持续上升。机组第一次进行了CPC的转换，座舱高度没有停止上升，直到6784；机组第二次转换为人工模式，座舱高度持续上升，直到6864。随着外流活门状态由10变为8，座舱高度下降。随后机组进行了多次的控制模式转换，基本上，人工模式下，外流活门状态由10变为8，自动模式下，外流活门由8变为10。

译码近期执行过**-昆明相同航班的飞机数据后，发现有两种现象：（1）B-32**和B-30**表现如机组描述的客舱高度迅速上升并维持在着陆标高，（2）而B-3***的客舱高度是阶梯上升的。

进一步查询发现B-32**和B-30**的CPC是新构型的件号24441-01AA和24441-01AB，而B-3***的CPC为旧构型件号20791-13AD。

2020年8月1日B-30**执行**-昆明航班时，因起飞后机组反映客舱高度偏高，当时无任何警告，译码分析也增压正常。该机安装的正是新构型的件号24441-01AB的CPC。

经技术专家与空客进行故障探讨，空客承认新构型的CPC控制逻辑有所改变，删除了爬升模式和下降模式，但是这些改变没有在FCOM和AMM里描述。

事件分析

通过前面的原理分析可知：正常的模式逻辑切换为：

(3)爬升模式(CE)

主用CPC控制着与飞机实际爬升速率相关的压力。

(4)巡航模式(CR)

座舱高度控制在一个恒定的压差。

(5)下降模式(DE)

主用CPC优化了压力变化率，使机舱压力刚好在着陆前达到着陆场压力。

然而，空客新构型的CPC控制逻辑删除了爬升模式和下降模式，使得本该平缓阶梯型上升的座舱高度变为线性上升，导致飞机起飞后客舱高度迅速上升并维持在着陆标高。

当前，当新构型的A320NEO飞机（装载CPC件号：24441-01AA和或24441-01AB）执行高原航线或者高高原航线时，可能出现机组怀疑客舱高度偏高的现象，如客舱高度稳定且不超过8000FT均为正常现象。

目前，空客还没有给出具体的解决方案。期待空客从客户出发，尽早拿出理想的解决方案。

声明

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