理解应急冲压空气:2个条件、4种作用和11个程序
A320。目前的FCOM和AMM,对于应急冲压空气的作用缺少总结性质的说明。本文尝试解释应急冲压空气的2个使用条件,并基于对若干操作程序的梳理,总结出它的4种作用。
这2个使用条件是:
最大高度FL 100
内外压差△P小于1 psi
这4种作用是:
应急换气
确保释压
应急冷却
帮助排烟
本文的内容涉及以下11个程序
Flight Without Cabin Pressurization
[QRH] BLEED 1 2 FAULT
[ECAM] EXCESS CAB ALT
[ECAM] AIR PACK 1 2 FAULT
[ECAM] COND HOT AIR FAULT
[QRH] ALL ENG FAIL
[QRH] LANDING WITH ABNORMAL L/G
[QRH] FORCED LANDING
[ECAM] AIR PACK 1 2 FAULT
[ECAM] COND HOT AIR FAULT
[QRH] REMOVAL OF SMOKE / FUMES
有错就改,感谢专业读者的指正!在前面的这篇文章里,我提到应急冲压空气的作用是“应急增压”。有两位读者详细地提出了不同的看法,总的意思是应急冲压空气并不能增压,建议改成“应急通风”。
进击的公羊:客舱的正常冷却和紧急增压
关于应急冲压空气的作用,书上并非一字未提。FCOM的系统介绍里说它的作用是当需要排烟或者两个组件都失效时给驾驶舱和客舱“通风”;AMM也有“提供新鲜空气”的说法,这与“通风”是一个意思。如此一来,的确可以说是“应急通风”。
但是,这就好比把汽车的作用说成是“上路”,倒也没毛病,但在具体的场景里,汽车的意义要比“上路”二字丰富得多,比如代步、挣钱、社交、炫富等等,全部都是“上路”的具体化;同样地,在具体的程序里,紧急冲压空气的作用完全可以得到更加生动的解释。“应急通风”,实际上有4种含义。
且允许我先做一点儿回顾。在此前的文章中,我做出了错误的解读:应急增压。我的证明是三段式的:因为(1)组件用于增压,而(2)应急冲压空气用于替代组件,所以(3)应急冲压空气也用于增压。但是,(1)和(2)都是不严谨的,因此(3)也是不正确的。
为了避免再次掉进逻辑的坑里,还是得具体地梳理非正常程序,在特定的语境中去看看它的使用条件以及它的作用。
2个使用条件的解释
以[QRH] BLEED 1 2 FAULT这个程序为例,使用应急冲压空气的条件是:FL 100以下、△P小于1 psi。
要求△P小于1 psi的原因,在此前的文章中提到是因为“冲压空气还需要克服一个单向活门的机械阻挡才能进入混合室”,而在下面的这篇文章里进一步分析了这个单向活门的结构,指出这个机械阻挡的本质是弹簧力。这些结论是有手册依据的,是正确的。
气路中的单向活门长啥样?什么原理?有信号反馈吗?
这里我们着重分析限高FL 100的原因。
在双引气失效程序中,如果所有的引气(左右发和APU)都无法恢复或存在泄漏,那么:在FL 100以下、△P小于1 psi时使用应急冲压空气。
限高FL 100的原因,在此前的文章里提到是考虑到“增压效果和进气温度”。但是“增压效果”这个说法是没有依据的。真实的原因同样也不是因为在更高的高度上无法打开那个入口,而是为了“避免乘客感到不舒服”,这是AMM里的原话。
而在FCOM介绍无增压飞行程序的文字里,提到了确定最低飞行高度要考虑的因素之一是:仅由应急冲压空气通风时会造成外界气温过低,让乘客感到不舒服。同样的道理当然也适用于确定最高飞行高度:明显高于FL 100时(例如FL 300)冲压空气将会非常地冷。
在FL 100以上使用应急冲压空气,由于客舱内部的空气与外界连通了,很可能触发会触发EXCESS CAB ALT警告。该警告的门限值是9550 ± 350 ft,显然也是出于对包括机组和乘客在内的乘员的生命健康的考虑;程序第一步便是要求机组戴上氧气面罩。因此,尽管电气逻辑允许在更高的高度上通过RAM AIR电门来打开应急冲压空气的进口,但操作程序要求飞行员遵循低于FL 100的要求。
第1种作用:应急换气
从限高FL 100的原理出发,我们看到了使用应急冲压空气的一个限制,那就是必须确保乘员的舒适。事实上,当它替代组件时,替代的正是它作为空气调节器(air conditioner)的一面,组件所提供的空气应当能够保证用户的舒适和健康。
在去年疫情以来,飞机空调组件的“换气频率”引起了公众的关注。通过持续“通风”来保证舱内空气的“新鲜”,或者说“换气”,一直都是组件的重要职责。而在组件失效时,应急冲压空气也就接过了这一职责。
换气与增压是矛盾的。发动机通过强大的压缩机来解决这一矛盾;但应急冲压空气入口是简单的机械,无法像发动机那样对空气进行压缩,因此当它发挥应急换气的作用时,就不能对客舱空气进行增压。
当发动机正常驱动空调组件,座舱空气的入口,也就是流量控制活门,它的开度由驾驶舱面板上的电门来设置。座舱压力控制器(CPC)运行在自动模式下,实时调节外流活门,从而保持座舱压力。
而当组件关闭,这意味着空气的入口关闭了,那么CPC将会关闭外流活门。此时,客舱相对封闭了,座舱压力得到保持,“可怕的释压”并不会发生。紧急下降时,从FL 350下降到FL 100用不了10分钟,一架适航的、经得起“座舱压力渗漏测试”的A320,在这期间只会发生十分缓慢的释压。
通过将客舱封闭起来,座舱压力得到了保持,代价是舱内空气变得污浊而闷热。当下降到了FL 100以下,外界大气相当于海拔3050米,并且内外压差不大(小于1 psi)时,如果让飞机和外界连通,不会使乘员感到明显的不舒适;反而有利于消除舱内空气的污浊和闷热。
在高度和压差两方面的限制条件下,程序允许飞行员使用应急冲压空气。伴随着外界空气的灌入,外流活门从完全关闭打开到50%,飞机和外界的压力将会趋于平衡。
第2种作用:确保释压
在没有空气增压装置的情况下,使飞机与外界连通,也意味着使飞机能够完全释压。在下面3个程序的说明里,明确讲了使用应急冲压空气是为了确保飞机的完全释压。不过,在其中第一个程序(全部发动机失效)里,使用应急冲压空气,既是为了确保释压,也是为了应急换气(提供新鲜空气)。
[QRH] ALL ENG FAIL
[QRH] LANDING WITH ABNORMAL L/G
[QRH] FORCED LANDING
第3种作用:应急冷却
参见ECAM程序AIR PACK 1 2 FAULT和COND HOT AIR FAULT
如果双组件失效是过热情况,或者客舱温度高,那么使用应急冲压空气,可以帮助冷却客舱。这时候“应急通风”的意义在于把客舱冷却下来,这就是“应急冷却”。
第4种作用:帮助排烟
排烟程序的说明部分写道:排烟的最有效手段是使用(应急)冲压空气。
[QRH] REMOVAL OF SMOKE/FUMES
如果组件可用,则应增加组件流量到HI位,增加进入客舱的空气流量,有助于排烟。而在应急电气构型下,组件无法使用,应急冲压空气就完全替代了组件。
最后,我们再回顾一下,应急冲压空气起不到应急增压的作用,在2个使用条件下,它有4种作用,体现在11个不同的程序。
再次感谢专业读者!