某型飛機輸油異常淺析

章楠 李海 郭偉

摘要：依據某型飛機燃油系統供輸油原理及該型飛機輸油子系統機械構造和各附件空間分布，對該機一次空中輸油異常原因進行分析，確定輸油異常原因為油泵控制活門故障，造成燃油系統輸油中斷。本文在對故障原因分析的基礎上深入討論了該機燃油系統設計存在的安全隱患，并提出相應的改進意見。

關鍵詞：輸油;異常;油泵控制活門

1故障情況

1.1飛機供油箱分布及發動機耗油順序

圖1所示為某型飛機供油箱空間分布圖，前供油箱的整體容量為1140kg;后供油箱由上下兩部分組成，其中后供上油箱容量為1900kg，后供下油箱容量為1100kg，兩個油箱通過連通管相連;輸油箱分布在飛機其他部位，其內部的燃油通過輸油引射泵輸往后供上油箱。

發動機的耗油順序為：發動機工作時先消耗輸油箱內的燃油，輸油箱燃油耗盡后消耗后供上油箱內的燃油，之后消耗后供下油箱內的燃油，最后消耗前供油箱內的燃油。

1.2輸油異常發生背景

飛機在飛行過程中，座艙內出現余油2000kg告警時，機內燃油總量為3042kg。飛機落地后機內燃油總量為2769kg，前供油箱油量1140kg，輸油箱油量1048kg，后供上油箱油量為0kg，后供下油箱油量為581kg。本次輸油異常的現象可歸納為兩點：第一，機內總油量在3042kg時出現余油2000kg告警;第二，輸油箱燃油未耗盡供油箱就開始耗油。

1.3飛機輸油控制原理

飛機輸油箱內的燃油通過輸油引射泵輸往后供上油箱，分布在后供上油箱內的可控射流傳感器和油泵控制活門共同構成了飛機輸油控制系統。如圖2所示，后供上油箱內部A液面設置有6個可控射流傳感器，控制6個油泵控制活門，繼而控制6臺輸油引射泵。當可控射流傳感器露出液面時，傳感器發射端的燃油接通油路進入油泵控制活門的控制腔，壓縮油泵控制活門內的活塞桿，接通高壓燃油油路，驅動6臺輸油引射泵輸油。當后供上油箱內的燃油液面上升至埋沒可控射流傳感器時，傳感器發射端的燃油油路斷開，油泵控制活門內的活塞桿在彈簧作用下斷開高壓燃油油路，中止6臺輸油引射泵輸油。

后供上油箱底部B液面設置有射流傳感器和油泵控制活門7，油泵控制活門7與A液面6個可控射流傳感器控制端連接，當后供上油箱余油較少或飛機倒飛時中斷輸油引射泵的工作，進而中止輸油箱輸油。

1.4油泵控制器原理

如圖3所示，油泵控制活門由活塞桿、彈簧、殼體等組成，當可控射流傳感器接收端產生的壓力燃油進入油泵控制活門的控制腔時，活門內的活塞桿擠壓彈簧向下移動使活門打開，高壓燃油進入引射泵，驅動引射泵工作，當相同壓力的燃油同時進入匹配腔時，活塞桿在彈簧的作用下向上移動，活門關閉，引射泵停止工作。

2故障分析及排除

通過對飛參數據的判讀，發現飛機在出現余油2000kg告警前進行過短暫倒飛（油泵控制活門7短暫工作），之后出現余油告警，告警時燃油總油量為3042kg。飛機從完成倒飛動作至余油告警出現，后供上油箱的油量由1900kg降為0kg，后供下油箱在后供上油箱油盡后繼續向發動機供油，輸油箱油量始終保持不變。

飛機空中倒飛機動時輸油箱總油量為1048kg，飛機落地后飛機輸油箱總油量為1040kg，可以看出從飛機倒飛機動至飛機落地輸油箱未正常向后供上油箱輸油（油量的變化由飛機燃油測量系統誤差引起）。

結合飛機輸油原理，飛機輸油系統中斷輸油的原因可從驅動輸油引射泵的高壓油源、飛機燃油輸油控制、輸油引射泵、連接管路四個方面進行分析。飛機輸油完全中斷有以下幾種可能。

1）兩臺高壓燃油泵、高壓燃油關斷閥、高壓輸油管路故障。

2）6個可控射流傳感器全部故障，油泵控制活門全部無法打開。

3）6個油泵控制活門全部故障，高壓油源無法進入引射泵。

4）后供油箱底部的油泵控制活門7故障，A液面的可控射流傳感器的控制噴嘴持續噴油，將可控射

流傳感器發射端的射流截斷，使A液面的油泵控制活門全部處于關閉狀態。

5）各油箱內輸油引射泵故障。

檢查飛機燃油管路附件無滲漏油現象，高壓燃油壓力傳感器數據符合要求，排除高壓油源和管路問題。根據后4種可能造成中斷輸油故障發生的概率進行排除檢查，6個可控射流傳感器、6個油泵控制活門、輸油箱內全部引射泵同時故障的概率較低。因此首先考慮油泵控制活門7故障，更換了此活門后，發動機運轉檢查飛機輸油正常。分解拆下的油泵控制活門7，發現內部活門卡滯保持在常開位置。

3結論與思考

此次輸油箱輸油完全中斷是由于后供上油箱底部的一個油泵控制活門發生故障，造成全機輸油中斷。

飛機輸油系統中燃油附件均具有一定的故障概率，但油泵控制活門7的設置使飛機輸油系統存在較大的安全隱患。從飛機輸油原理分析，油泵控制活門7的作用主要有兩個：一是倒飛時切斷機內輸油，減少倒飛不可用油量，保證飛機倒飛時間;二是后供上油箱油量較少時中斷輸油，減少輸油系統功耗。

依據輸油原理、各附件在油箱中的位置及后供上油箱油量，當后供上油箱油量高于A液面時，分布在A液面的可控射流傳感器浸入油面內，機內中斷輸油。A液面上部空間存儲油量為400kg，飛機倒飛時當后供上油箱油量超過400kg時，分布在A液面的可控射流傳感器全部浸入油面內，飛機輸油中斷，油泵控制活門7不參與工作也可實現飛機中斷輸油。實際使用過程中，當輸油箱油盡，飛機正飛時后供上油箱油量由輸油接通至油箱底部射流傳感器接通中止輸油這段時間內，輸油未被切斷，引射泵處于空運行狀態，后供上油箱內的燃油經高壓輸油管路返回后供上油箱，處于動態平衡之中，未影響發動機正常供油，僅增加了輸油系統功耗，而中斷輸油后無法恢復輸油可能導致發動機可用油量突然減少，使飛機無足夠的燃油返航，易造成等級事故。

從油泵控制活門原理可知，油箱底部射流傳感器工作，壓力燃油進入油泵控制活門1～6的匹配腔，抵消了與控制腔之間的壓力差，在彈簧的作用下活門關閉中斷輸油。油泵控制活門7的設置僅增加了中斷輸油的可靠性。

輸油控制系統中的油泵控制活門和射流傳感器為獨立工作的器件，可靠性分別為p1、p2，根據對中斷輸油事件影響產生的串并行關系，它們在系統中的連接方式如圖4所示。

輸油事件的可靠性為p=（1-（1-p1p2）⁶）×p1;若取消油泵控制活門7，則輸油事件可靠性為P=1-（1-p1p2）⁶。P/p=（1-（1-p1p2）⁶）/（1-（1-p1p2）⁶）×p1

假定p1p2=0.9，則輸油事件可靠性p=0.8999991;取消油泵控制活門7后輸油事件的可靠性P=0.999999。

通過上述分析、計算，可以看出取消油泵控制活門7后輸油可靠性大幅提高，由此認為該機輸油控制原理中倒飛或后供上油箱低油量時中斷輸油的實現方式不夠合理。

4改進建議淺談

建議取消油泵控制活門7，并將A液面的可控射流傳感器全部更改為不可控的射流傳感器，同時增加油箱底部B液面射流傳感器并聯的數量，為避免油泵控制活門控制腔和匹配腔因油濾堵塞而引起油壓差不同導致活塞桿運動的情況，可使A液面和B液面的射流傳感器來油通過同一個油濾，改進后的輸油控制原理如圖5所示。該方案不改變飛機原有的輸油順序，當飛機倒飛或后供上油箱油量較低時，B液面的射流傳感器接通，壓力油液通向6件油泵控制活門的匹配腔平衡控制腔壓力，油泵控制活門活塞桿在彈簧作用下上移，切斷引射泵的高壓油路，實現中斷輸油。