某型飞机输油异常分析

某型飞机输油异常分析某型飞机输油异常分析 2018/12/30 摘要：依据某型飞机燃油系统供输油原理及该型飞机输油子系统机械构造和各附件空间分布，对该机一次空中输油异常原因进行分析，确定输油异常原因为油泵控制活门故障，造成燃油系统输油中断。本文在对故障原因分析的基础上深入讨论了该机燃油系统设计存在的安全隐患，并提出相应的改进意见。关键词：输油；异常；油泵控制活门1故障情况1.1飞机供油箱分布及发动机耗油顺序图1所示为某型飞机供油箱空间分布图，前供油箱的整体容量为1140kg；后供油箱由上下两部分组成，其中后供上油箱容量为1900kg，后供下油箱容量为1100kg，两个油箱通过连通管相连；输油箱分布在飞机其他部位，其内部的燃油通过输油引射泵输往后供上油箱。发动机的耗油顺序为：发动机工作时先消耗输油箱内的燃油，输油箱燃油耗尽后消耗后供上油箱内的燃油，之后消耗后供下油箱内的燃油，最后消耗前供油箱内的燃油。1.2输油异常发生背景飞机在飞行过程中，座舱内出现余油2000kg告警时，机内燃油总量为3042kg。飞机落地后机内燃油总量为2769kg，前供油箱油量1140kg，输油箱油量1048kg，后供上油箱油量为0kg，后供下油箱油量为581kg。本次输油异常的现象可归纳为两点：第一，机内总油量在3042kg时出现余油2000kg告警；第二，输油箱燃油未耗尽供油箱就开始耗油。1.3飞机输油控制原理飞机输油箱内的燃油通过输油引射泵输往后供上油箱，分布在后供上油箱内的可控射流传感器和油泵控制活门共同构成了飞机输油控制系统。如图2所示，后供上油箱内部A液面设置有6个可控射流传感器，控制6个油泵控制活门，继而控制6台输油引射泵。当可控射流传感器露出液面时，传感器发射端的燃油接通油路进入油泵控制活门的控制腔，压缩油泵控制活门内的活塞杆，接通高压燃油油路，驱动6台输油引射泵输油。当后供上油箱内的燃油液面上升至埋没可控射流传感器时，传感器发射端的燃油油路断开，油泵控制活门内的活塞杆在弹簧作用下断开高压燃油油路，中止6台输油引射泵输油。后供上油箱底部B液面设置有射流传感器和油泵控制活门7，油泵控制活门7与A液面6个可控射流传感器控制端连接，当后供上油箱余油较少或飞机倒飞时中断输油引射泵的工作，进而中止输油箱输油。1.4油泵控制器原理如图3所示，油泵控制活门由活塞杆、弹簧、壳体等组成，当可控射流传感器接收端产生的压力燃油进入油泵控制活门的控制腔时，活门内的活塞杆挤压弹簧向下移动使活门打开，高压燃油进入引射泵，驱动引射泵工作，当相同压力的燃油同时进入匹配腔时，活塞杆在弹簧的作用下向上移动，活门关闭，引射泵停止工作。2故障分析及排除通过对飞参数据的判读，发现飞机在出现余油2000kg告警前进行过短暂倒飞（油泵控制活门7短暂工作），之后出现余油告警，告警时燃油总油量为3042kg。飞机从完成倒飞动作至余油告警出现，后供上油箱的油量由1900kg降为0kg，后供下油箱在后供上油箱油尽后继续向发动机供油，输油箱油量始终保持不变。飞机空中倒飞机动时输油箱总油量为1048kg，飞机落地后飞机输油箱总油量为1040kg，可以看出从飞机倒飞机动至飞机落地输油箱未正常向后供上油箱输油（油量的变化由飞机燃油测量系统误差引起）。结合飞机输油原理，飞机输油系统中断输油的原因可从驱动输油引射泵的高压油源、飞机燃油输油控制、输油引射泵、连接管路四个方面进行分析。飞机输油完全中断有以下几种可能。1）两台高压燃油泵、高压燃油关断阀、高压输油管路故障。2）6个可控射流传感器全部故障，油泵控制活门全部无法打开。3）6个油泵控制活门全部故障，高压油源无法进入引射泵。4）后供油箱底部的油泵控制活门7故障，A液面的可控射流传感器的控制喷嘴持续喷油，将可控射流传感器发射端的射流截断，使A液面的油泵控制活门全部处于关闭状态。5）各油箱内输油引射泵故障。检查飞机燃油管路附件无渗漏油现象，高压燃油压力传感器数据符合要求，排除高压油源和管路问题。根据后4种可能造成中断输油故障发生的概率进行排除检查，6个可控射流传感器、6个油泵控制活门、输油箱内全部引射泵同时故障的概率较低。因此首先考虑油泵控制活门7故障，更换了此活门后，发动机运转检查飞机输油正常。分解拆下的油泵控制活门7，发现内部活门卡滞保持在常开位置。3结论与思考此次输油箱输油完全中断是由于后供上油箱底部的一个油泵控制活门发生故障，造成全机输油中断。飞机输油系统中燃油附件均具有一定的故障概率，但油泵控制活门7的设置使飞机输油系统存在较大的安全隐患。从飞机输油原理分析，油泵控制活门7的作用主要有两个：一是倒飞时切断机内输油，减少倒飞不可用油量，保证飞机倒飞时间；二是后供上油箱油量较少时中断输油，减少输油系统功耗。依据输油原理、各附件在油箱中的位置及后供上油箱油量，当后供上油箱油量高于A液面时，分布在A液面的可控射流传感器浸入油面内，机内中断输油。A液面上部空间存储油量为400kg，飞机倒飞时当后供上油箱油量超过400kg时，分布在A液面的可控射流传感器全部浸入油面内，飞机输油中断，油泵控制活门7不参与工作也可实现飞机中断输油。实际使用过程中，当输油箱油尽，飞机正飞时后供上油箱油量由输油接通至油箱底部射流传感器接通中止输油这段时间内，输油未被切断，引射泵处于空运行状态，后供上油箱内的燃油经高压输油管路返回后供上油箱，处于动态平衡之中，未影响发动机正常供油，仅增加了输油系统功耗，而中断输油后无法恢复输油可能导致发动机可用油量突然减少，使飞机无足够的燃油返航，易造成等级事故。从油泵控制活门原理可知，油箱底部射流传感器工作，压力燃油进入油泵控制活门16的匹配腔，抵消了与控制腔之间的压力差，在弹簧的作用下活门关闭中断输油。油泵控制活门7的设置仅增加了中断输油的可靠性。输油控制系统中的油泵控制活门和射流传感器为独立工作的器件，可靠性分别为p1、p2，根据对中断输油事件影响产生的串并行关系，它们在系统中的连接方式如图4所示。输油事件的可靠性为p=(1-(1-p1p2)6)p1；若取消油泵控制活门7，则输油事件可靠性为P=1-(1-p1p2)6。P/p=(1-(1-p1p2)6)/(1-(1-p1p2)6)p1假定p1p2=0.9，则输油事件可靠性p=0.8999991；取消油泵控制活门7后输油事件的可靠性P=0.999999。通过上述分析、计算，可以看出取消油泵控制活门7后输油可靠性大幅提高，由此认为该机输油控制原理中倒飞或后供上油箱低油量时中断输油的实现方式不够合理。4改进建议浅谈建议取消油泵控制活门7，并将A液面的可控射流传感器全部更改为不可控的射流传感器，同时增加油箱底部B液面射流传感器并联的数量，为避免油泵控制活门控制腔和匹配腔因油滤堵塞而引起油压差不同导致活塞杆运动的情况，可使A液面和B液面的射流传感器来油通过同一个油滤，改进后的输油控制原理如图5所示。该方案不改变飞机原有的输油顺序，当飞机倒飞或后供上油箱油