某-公開型飛機空中受油過程中D油箱無法進油問題解析

某公開型飛機空中受油過程中D油箱無法進油問題解析

Summary：燃油系統(tǒng)的飛機的重要功能系統(tǒng)，在飛機全狀態(tài)下均可滿足發(fā)動機的供油需求。為了提高飛機的續(xù)航能力，燃油系統(tǒng)還具備空中受油功能。而本文就是針對空中加油時某油箱不進油問題，進行了深入的解析，最終找出了問題原因，徹底消除了故障隱患，也為其他類似故障的排查提供了有力的借鑒。Keys：燃油系統(tǒng)、空中加油、雙位活門、加油控制活門1、引言燃油系統(tǒng)的空中加油具備多種油量的加油方案，以適應不同飛行任務。而本次某油箱不進油問題，導致飛機重心偏移，嚴重影響飛行安全。該問題并未發(fā)現關聯(lián)明顯的成品故障和系統(tǒng)邏輯錯誤，具有一定的排查難度。通過全面的理論分析與多次的地面試驗，終于找到真實故障原因，徹底消除故障隱患，使得對某型飛機燃油系統(tǒng)的工作原理有了更深層次的認知。2、故障現象某型飛機在進行空中加油檢查時發(fā)現，某油箱在各種加油方案中均無法進油，無法加至預定加油量。但燃油系統(tǒng)未發(fā)現告警信息和其他異?，F象。3、故障分析及排查3.1系統(tǒng)工作原理某型飛機空中受油原理圖如圖1所示。當進行空中受油時，來自加油機的燃油經過受油插頭、壓力調節(jié)器后分為兩路，一路給A、B、D油箱加油，進而分為A、B油箱加油路和A、D油箱加油路；另一路給B、C油箱加油。其中D油箱加油是通過A、D油箱加油路管路加油。空中受油時D油箱能否進油取決于D油箱內的2個加油活門能否打開。而加油活門的打開由安全活門及雙位活門配合控制，其中安全活門調整動力油管路的壓力，作用于雙位活門的A腔，受油總管壓力調節(jié)器后引出的加油控制管路作用于雙位活門的B腔。雙位活門A腔、B腔的壓力比較決定控制燃油是否進入加油活門的控制腔，從而控制加油活門的打開與關斷。圖1空中加油系統(tǒng)原理圖3.2故障排查空中受油D油箱不進油，主要是兩個不匹配：一是空中受油時加油外掛箱的壓力與加油管路的耐受壓力不匹配，故需增加壓力調節(jié)器；二是壓調、系統(tǒng)流阻特性影響下的控制路壓力與D油箱進油條件下系統(tǒng)所需壓力不匹配。根據空中受油系統(tǒng)原理和試驗情況，可能導致D油箱不進油的因素包括：D油箱輸油泵未關閉、主加油通路活門未打開、加油壓力小、D油箱加油控制活門未打開，列出故障樹如圖2所示。圖2故障樹3.2.1輸油泵未關閉排查（底事件1.1）因D油箱加油與輸油共用一條供輸油管路，要想將燃油加入到D油箱內，必須通過加油、輸油狀態(tài)切換，即關閉D油箱輸油泵，使D油箱停止向A油箱輸油，進而提供向D油箱加油的條件。地面模擬空中受油試驗過程中通過觀察燃油泵檢查操縱臺上的D油箱上下液動渦輪泵及D油箱交流泵指示燈可以確定以上輸油泵工作狀態(tài)，經始終處于未燃亮狀態(tài)，可證明D油箱輸油泵在加油時已經處于關閉狀態(tài)，可排除該底事件。3.2.2加油控制活門未開啟（底事件1.2）空中受油時D油箱能否進油取決于D油箱內的2個加油活門能否打開。加油活門的打開由安全活門及雙位活門配合控制，其中安全活門調整動力油管路的壓力，作用于雙位活門的A腔，受油總管壓力調節(jié)器后引出的加油控制管路作用于雙位活門的B腔。雙位活門A腔、B腔的壓力比較決定控制燃油是否進入加油活門的控制腔，從而控制加油活門的打開與關斷。故D油箱不進油的狀態(tài)下，D油箱加油控制活門肯定未開啟，是導致D油箱不進油的根本原因。經過地面試驗數據對比分析，可以證明以下成品或底事件不是故障產生的原因：壓力調節(jié)器故障（1.2.1.1.2）、系統(tǒng)流阻特性（1.2.1.1.3）、限流環(huán)尺寸過大（1.2.1.2.1）、雙位活門參數異常（1.2.1.3）而由于加油外掛箱加油泵出口壓力小，可能會導致雙位活門前控制路壓力小，從而沒達到D油箱進油的參數指標，故加油外掛箱壓力?。?.2.1.1.1）底事件是導致空中受油D油箱不進油的原因之一。安全活門不同產品的個體差異比較大，產品一致性較差，當安全活門壓力過高時，可能會導致D油箱不進油的，故安全活門壓力過高（1.2.1.2.2）底事件是導致空中受油D油箱不進油的原因之一。3.2.3加油壓力小（底事件1.3）針對本次故障現象，地面模擬空中受油進行了試驗，當加油車加油壓力小時，可以導致D油箱不進油。但對故障狀態(tài)的參數進行回放并比對分析，故障狀態(tài)時加油壓力符合系統(tǒng)需求，因此可排除該底事件。3.2.4主加油通路活門未打開（底事件1.4）當使用空中加油方案時，在主加油通路和D油箱加油分支上通過壓力表測量燃油壓力狀態(tài)，去往D油箱的通路和分支壓力均正常，與另一主通路狀態(tài)一致；而當使用壓力滿方案進行加油操作，D油箱油盡燈均在加油初始階段即可熄滅，加油狀態(tài)燈盒上“油箱已滿”燈均可燃亮，說明D油箱可以實現正常滿進油。以上試驗證明主加油通路活門功能正常，可排除該底事件。3.3故障原因分析依據對空中受油D油箱不進油原理分析和地面試驗結果分析，對各個故障底事件逐項排查，分析確定空中受油D油箱不進油問題的原因如下：首先加油外掛箱Ⅰ狀態(tài)不是加油外掛箱正常的加油狀態(tài)，通過試飛數據分析，此時控制路壓力不大于XMPa，此狀態(tài)D油箱不進油是必然現象。其次正常的空中加受油狀態(tài)，飛機的飛行速度為Xkm/h，加油外掛箱處于Ⅱ狀態(tài)時，加油泵出口壓力壓力XMPa，進入燃油系統(tǒng)加油管路中的壓力小，由于壓力調節(jié)器和燃油系統(tǒng)的流阻特性，導致系統(tǒng)反壓不大，使得從壓力加油口引出的控制路壓力進一步降低，不高于YMPa，無法滿足空中受油D油箱的進油條件（控制路壓力不小于ZMPa），故空中受油D油箱不進油。空中受油D油箱不進油的故障樹中，其余底事件均已排除并更改難度較大，要實現D油箱進油的目的，可通過增大飛行速度至Xkm/h以上，提高加油外掛箱加油泵出口壓力至不小于XMPa，使控制路壓力大于PMPa,從而實現D油箱進油。4、解決措施對于不同批次飛機，需進一步測試空中受油D油箱的進油時的控制路壓力，如壓力高于ZMPa，則需更換雙位活門和至最新狀態(tài)。通過以上對故障的原理分析可知真正解決該故障應從以下幾個方面來入手：a、更改雙位活門的壓力調節(jié)狀態(tài)，使空中受油D油箱的進油時的控制路壓力高于ZMPa，即可解決D油箱不進油的問題。b、針對某型飛機在受油過程中，由于D油箱不進油，導致飛機重心前移，最終在受油結束后耗油重心靠前的現象。經系統(tǒng)分析，重心位置靠前對飛機空中（起落架收起）構型縱向靜穩(wěn)定性、縱向短周期動態(tài)特性、縱向操縱靈敏度、橫航向模態(tài)特性、協(xié)調滾轉特性、滾轉操縱靈敏度、滾轉性能和橫航向穩(wěn)定儲備影響均能夠滿足飛行品質規(guī)范要求。但為了安全考慮，建議在完成受油任務油量在Hkg～Gkg區(qū)間時，平穩(wěn)緩和駕駛；當油量耗到Kkg以下，正常飛行，不受限制。5、總結在該故障的排查過程中，耗費了大量的時間和精力。由于該故障的制約因素較多，并不是簡單的成品附件功能失效，具有很強的隱藏性和欺騙性。雖然該狀態(tài)引起的重心偏移屬于可控狀態(tài)，也可以通過特定的壓力條件來避免該故障的發(fā)生，可是這種狀態(tài)依然會對飛行條件產生限制。經過對燃油系統(tǒng)理論分析合試驗驗證，可以通過更改成品控制條件或者訂制安全區(qū)間來避免該現象對飛行安全的影響。該問題的解決，為試飛工作掃清了障礙，為飛機的安全試飛提供了有力的保障。其排查思路和過程，提高了對燃油系統(tǒng)的理解，也為后期的調試工作提供了有力的借鑒。Reference：[1]郭衍鋒、張小軍、潘俊飛機燃油系統(tǒng)活門關閉特性分析和試驗研究[J]《液壓與氣動》2021，11[2]曾媛飛機燃油系統(tǒng)技術分析[J]《南方農機》2020，23[1]李佩龍(1987——)，男，工程師，沈飛公司試飛站技術室組長，2011年畢業(yè)于沈陽航空航天大學飛行器設計與工程專業(yè)，目前主要從事飛機