宋 冬 葛 俊 施晓伟

关键字水分离器；分水效率低；故障分析

0 概述

该型水分离器位于飞机环控系统制冷子系统，由于涡轮冷却器将环控系统的空气进行散热冷却，涡轮冷却器出口温度低且含水量较大，一般安装在制冷涡轮冷却器的出口，其功用是排除涡轮冷却器出口空气中含有的雾状水汽，保证进入座舱和设备舱的空气含湿量符合技术要求。产品主要结构由水分离器壳体、凝聚器、旋流器、安全活门、回气管、缝隙管和排水管嘴等组成。

1 工作原理

该型水分离器的工作原理为从涡轮冷却器出口进入产品进口的湿空气到达凝聚器时，聚合成细散的水滴进到旋流器，通过旋流器气体流向，在水滴的惯性力的作用下甩到水分离器的壳体内壁上，继续沿气体流向螺旋线进入缝隙管，从缝隙管进到分离器的空腔，从那里流向排水管嘴，干燥后的空气从产品出口进入系统。回气管用以保证缝隙管必要的压差，并促使能从气流中比较有效的分离出水分。

当产品出现结冰的情况时，产生相当大的压差使放气活门打开，以保证顺利放出空气。

2 故障形式和分析

在产品实际使用过程中，通过多架飞机多时间飞行验证，该产品故障率偏低，但出现最多的故障形式就是由于产品分水效率低，导致座舱人员感觉有水汽，并伴有感受座舱压力下降，影响座舱驾驶员生理舒适环境。

通过对产品返修检查，通过密封性试验和检查排水管嘴漏水情况可验证排除产品出水效率不佳的故障原因。需对产品进行深层次的分水效率试验以排除产品故障。

将产品安装在试验台上，并保证产品排水管嘴垂直向下，在一定压力、流量和温度的试验条件下，保证试验台管道中进入产品的压缩空气游离水含量分别为15 g/kg 和20 g/kg，在特定时间范围内收集从排水管嘴的排水量为G 收，根据理论参数设定计算出G水=τ·dcs·GIN/60 (τ 为特定时间，GIN 为空气流量，dcs 为根据实际加水量计算的游离水含量）根据分水效率η=G收/G水的公式计算出返修产品理论的分水效率值。

对多件因分水效率低故障返修的水分离器进行返修检查和分水效率试验可判断，该产品实际上技术性能参数良好，地面检查未故障重现，未发现异常情况。从分水效率试验过程来看，返修产品的分水效率为89%和91%，均满足产品技术要求规定的分水效率不低于80%的要求。

基于产品工作原理和产品内部结构分析，理论上来说，新品制造出来后，影响产品分水效率的关键组件只能是凝聚器，与其他组件无关，由于凝聚器的功能是聚集水滴，所以凝聚器的好坏决定着产品的分水效率。

而在飞行过程中，出现座舱人员感觉有水汽，并伴有感受座舱压力下降的情况，故障无法在地面复现，可能有两个原因，一是由于飞机飞行状况不佳，飞机在穿云层飞行过程中，云层水汽环境湿度大，可能超过了该型水分离器设计的最大分离水能力20 g/kg 的指标，导致产品来不及分离大量水汽，产品出现故障，二是由于该飞机环控系统存在设计缺陷，在高空低温飞行环境下易出现安全活门出现冻堵，座舱供气被切断，座舱余压下降的情况。

3 结论

通过对该型水分离器分水效率低故障检查点的查找和分析，结合产品分水效率试验的试验结果，判断出影响产品分水效率的关键部件。可以有效地控制水分离器类产品在修理过程中的重点修理部位，降低产品分离水效率低的故障率。并对飞机飞行过程中出现故障的原因进行了初步分析。