5第五章 飞机燃油系统

第五章飞机燃油系统燃料系统设置为存储和运输动力装置所需的燃料。对燃料系统的要求是存储所需的全部燃料，并稳定、持续地将飞行高度变化、剧烈机动、突然加速或减速等飞机所有飞行阶段所需的清洁燃料传送到动力装置。一架飞机的完美燃料系统由飞机燃料系统和发动机燃料系统两部分组成。一、燃料系统要求为了确保所有正常飞行状态下发动机所需燃料的稳定供应，为了确保飞行中飞机、乘员和旅客的安全，许多国家颁布了对各种飞机的适航规定。例如：美国有联邦航空法规FAR，欧洲有联合航空法规JAR，中国有中国民航适航CCAR。法规对燃料系统有详细而具体的要求，必须满足这些要求。第二，飞机加油过程中的静电飞机加油的时候发生了停电火灾和爆炸事故，全世界航空公司几乎每年都对生命财产造成巨大损失。大型飞机加油增加，加油速度增加，加油操作不当，增加了飞机在加油过程中发生的静电灾害的危险。这个问题不仅包括石油部门，还包括各航空公司的飞机加油行动。飞机加油时发生静电灾害必须具备以下四个条件：(1)静电发生条件(包括感应大战)。(2)静电电荷必须积累，引起火花放电。(3)放电时具有足够的放电能量。(4)放电应发生在适当浓度的爆炸搅拌机内。因此，飞机加油时有产生静电的机会或偶然性。因为加油要员和飞行员或相关人士经常麻痹精神，经历侥幸心理。国内外分析了很多飞机加油停电事故，大部分是人为发生的，也就是说，与管理、运营、维护有关，应该引起高度关注。5.1燃料配置、传输和重心控制一、燃料配置在机翼的装载方面，在机翼上装载燃料是有利的。因为在飞行中，机翼主要由正力作用，方向上升，而燃料重量则由重力作用，方向向下卸载。因此，减轻机翼结构的重量很好。但是着陆时，虽然燃料重量不希望准确地增加机翼固定装置的负载，但燃料大部分消耗殆尽，所剩无几。因此，部分飞机在准备紧急着陆时，安装了释放大部分机翼上燃料的紧急防流系统。机翼上的油箱部分是完整的油箱，部分是完整的油箱部分是软油箱，部分飞机上有备用油箱。二、飞机重心和油耗顺序理论上，燃料可以放置在机身和机翼的任何容积空间中，但在燃料消耗中，对飞机重心的影响不同。为此，必须控制燃料消耗顺序。也有飞机必须严格控制燃油消耗顺序，才不能影响重心的变化，因此需要增设平衡罐，用进入输出平衡罐的油来控制飞机的中心。三、石油运输系统飞机油输送系统是主要油输送系统，包括燃料供给线，提供发动机所需的燃料消耗，辅助系统确保通风、增压、油箱的燃料排放和油箱的剩余燃料消耗，油分配系统保证了构建飞机所需的平衡扭矩。一般飞机至少包括前两部分，平衡油传递系统只有在调整燃料顺序也不能居中的情况下，特别是超音速飞机才会新建。通常，平衡油输送系统是独立的。飞机的主油输送系统由发动机数和油箱配置决定。在由单引擎飞机和单引擎原理组成的双引擎飞机上，通常使用一个消耗罐来供应燃料，剩下的油箱里的油根据需要输送油来消耗燃料，剩下的油箱则区分为顺序油箱。这样在任何情况下都很容易使一定量的燃料储存起来。如果用一个油箱给双引擎加油，也很容易保证到引擎的流量相同。发动机分散部署时，通常使用消耗油箱的多个燃料供应系统。在这种情况下，如果每个燃料箱只给一个引擎提供油，或一个带有连接开关的燃料箱(包括机油泵)有故障，则打开连接的开关将从一个燃料箱向所有引擎提供油，从而确保所有引擎的油供应。在一些飞机上，所有坦克同时供应燃料。也就是说，所有坦克都消耗油箱。这种燃料供应方法只能在客运机和运输机上看到。输送油时，根据规定的顺序，可以将油从一个顺序罐输往另一个顺序罐，也可以同时从所有顺序罐中消耗油。但是，每个顺序罐的油流不一定相同，按照规定的比例进行。消耗油箱的燃料通常用增压泵输送，在某些情况下，引擎压缩机产生的压缩气体或压缩空气作为动力的压力油输送系统也可以输送油。增压泵广泛使用电动离心泵。为了稳定供应油，每个油箱都装有两个泵，一个主泵装有一个辅助泵，两个泵并行供应油。在泵动力源中，燃油箱内电线没有通过，降低了系统火灾的危险。特别适用于涡轮泵外形尺寸小、结构高度小的机翼油箱。控制供油顺序，一般是油表面信号，在打开一个油箱的油泵的同时关闭另一个油箱的油泵，但两者之间实际上存在时间延迟，以确保油供应的持续中断。在油箱中使用供油浇口控制供油顺序是最简单的方法，如果一个阀失败，油面下降，下一个顺序油箱管路将自动打开。在集流传输中，可以使用打开差压的其他单向阀门控制输送油的顺序。油载体具有与水箱的浮阀相同的原理，直接由油表面控制操作的机械和电动油载体。间接浮阀的原理如图5-1所示。浮子驱动针塞时，针塞打开，隔膜下腔内液体流出，压降，隔膜在压差作用下打开阀门；如果插销牢固，隔膜下的液体不会流动，隔膜上的液体通过油管进入水箱，静态压力稍低，隔膜在弹性下向上移动，复盖阀门出口。电动阀门由压力传感器控制，该传感器可以检测油级传感器中可用的油表面信号或油泵出口压力。这里要特别提出的是，活门关闭或打开的速度有限制。因为如果油输送突然中断，管道会产生液压冲击，流量越大，冲击越大，流体压力的急剧增加在结构上就越不利。图5-1输油阀1-输入细配管；2-阀座；3-隔膜；插入4-细配管；5-控制型腔；6-电流限制孔；7-外壳；8-浮子；9-油针插头；10-支架在每个引擎消耗单独油箱的油输送系统中，顺序油箱消耗的均匀性通常取决于每个引擎消耗的油量，其中不设置特殊装置以平衡燃油流量。多个引擎由一个总油箱供给时，从两个或多个顺序油箱输送油的燃料系统中，输送的油量很不均匀，可能会影响飞机的动态性能和动力特性。为了严格控制按一定比例输送油，可以使用不同流量的泵，或者使用尺度控制器控制油载体的节流区域。即使将油泵安装在油箱的最低点，由于结构原因，总会留下一些剩余油，为了排出剩余油，飞机上大部分装有顶出泵的油传递系统作为辅助系统。顶出泵在消耗油箱的泵输出流中分担部分流量驱动。吸油泵外形尺寸小、轻便、寿命长、没有移动部件，不需要在油箱中引入导线，进气口可放置在油箱中的任何地方，用于没有专用装置的自动连接或分离燃油泵的进气口，即使没有燃料也可以继续工作。考虑到剩余燃料可能包含水分和机械杂质，在管道上安装沉降过滤器可以简化地面维护工作，提高飞机燃料的清洁度。有些飞机继续吸收油箱里残留的沉着的湿气，传送到发动机，减少油箱里残留的水分。5.2通风系统和附件5.2.1通风系统油泵泵抽油的时候，油面必然会脱落，如果油箱密封，油泵不仅不能吸油，而且外部气压比油箱内部气压大，会挤压油箱，造成结构损坏。因此，油箱必须通过大气，并保持一定的压力量，使油泵充分吸油，如果油泵失败，则允许重力将油输送到油歧管。要保持一定的压力量，可以使用飞机速度冲压来提高油箱内的气体压力，也可以从发动机压缩机中拖动压缩气体来提高油箱内的气体压力。结果是可以连接通风和增压。每个罐可以相互胖乎乎的，也可以作为单个通关连接每个罐的进气口。现代运输机广泛利用通风及防泄漏罐集中通风。各坦克利用通关自行连接通风坦克。每个油箱的通风孔都是可以安装在飞机其他部分的独立(分布式)通风方式，因此不同的气流状态下，油箱内的压力可能会不同，这种压力差异会导致油箱之间的不受控制的燃油流动，并破坏预定的燃油消耗顺序。集中通风的原理图见图5-2。这种通风方法结构有点复杂，但可以保证每个水箱的压力都一样。在这张图中，空间管道2的作用是排出逆流的燃料和意外的管道，并防止燃料在机动飞行中通过通关泄漏或泄漏。(a) (b)图5-2集中式通风原理图A-从大气接收空气；B-通过大气或圆柱体接收空气；1-空气接收器；2-空气通道电路，带通风喷嘴；3，5-油箱；6-发动机燃料供应导管；7-惰性气体气瓶；8-减压阀；4、9、11-单向阀；10-安全阀无论使用哪种通风方法，集中或独立的通风孔布置都必须在所有飞行状态下稳定地对油箱通风，并防止从通风孔反向泄漏。波音737的油箱很少，都在机翼上，集中通风。通关是通关槽，每个水箱的通关是从通关槽流入的。机师就是机翼顶上的长梯边梁。发动机与机翼结构相结合，位于燃油箱顶部，最适合通风。5.2.2通风系统附件通风系统配件多，型号多，结构上有差异，但基本上是那几个。这里只重点介绍几个主要附件。一、保护附件1、安全阀安全阀有静压差和静压两种。静压安全阀的工作原理如图5-3(b)所示。通过真空膜盒和弹簧感受阀门打开压力。打开阀门时的压力等于水箱允许的最大绝对压力。这种阀门使油箱的增压保持不变。静压差安全阀的工作原理如图5-3(a)所示。弹簧使阀芯打开差压，差压保持不变。外部压力增加或减少时，燃料罐的压力也可能上升。保证最大压差不超过规定值。安全阀必须能通过通风系统的最大流量。图5-3安全阀结构图A-静压差；B-静压；1-真空膜盒2-弹簧2，过电压保护装置过电压保护装置是简单的水箱安全阀，部分还可以双向保护。当油箱内的压力超过一定值时，保护装置的碳碎片向外破裂，使燃料与大气连接。二、通风附件感觉机翼底部表面向外安装的空气冲压的进气口组件。冲孔不会挤出机翼下的曲面。开放监督的四面墙构成通风孔。确保冲压空气作用于通风系统。监督官的高度将从通风孔排出的燃料保存在通风槽中，在适当的条件下再流入水箱，在监督官的顶部安装过滤器，防止大昆虫、鸟或异物进入通风槽。结冰条件下，仍然不影响冲压。5.3加油系统和附件飞机的燃料需要不断补充，补充的方法有很多，具体取决于飞机的使用特性、经济特性和其他特性。加油系统是飞机燃油系统和地面维护设备之间的中间环节，是相互关联的一个环节，他们的合作在时间和劳动量方面必须最合理。加油必须加油。在地面上保持的时候，特别是修理油箱的时候，要把箱子里的油全部抽出来放干净。因此，必须考虑给飞机加油。5.3.1加油系统和主要附件目前使用的加油方法有两种。一种是重力加油，也称为开放式加油，通过坦克上面打开的加油，分别加油一个或多个坦克。二是在泵压力下，由飞机下部组成的一个或多个加油连接器和预先配置的加油管分别集中一个或多个油箱的压力加油。还有一种叫空中加油的方法，就是从油轮把燃料带上天空，在指定地点给油箱加油，在飞行过程中加油。原则上仍然是压力加油方式，但为了实施空中加油，必须有适当的机构和附属品。一般运输机都不需要空中加油，所以本节也不再介绍了。一、重力加油系统图5-4重力加油系统示意图1-油箱；2-连接的油箱；3-加油端口；4-控制阀；5-通风系统在任何飞机上安装重力加油装置，作为辅助加油系统，在撞击场没有专用加油车的情况下，将其用作加油工具。通常不是一个油箱，而是连接一两个油箱的重力使燃料流向其馀的油箱，所有油箱都装满了。重力加油系统的原理如图5-4所示。一般用大流量加油，然后换成小流量比较好。因为在小流量中，串联型两个油罐之间的油表面高度变坏，燃料级起泡，油注入越快，泡沫越多，泡沫越多。加油口的结构必须与加油枪连接位元一致。加油口周围要有密封腔才能制造随时收集和释放泄漏燃料的漏斗。加油口要有过滤器保护，以免油箱里掉异物。盖上盖子后有密封，防止燃料从加油者那里泄漏。不同的飞机有不同的加油口结构，但都起着相同的作用。二、压力加油系统压力加油系统也称为中央加油系统。从地面加油车中拉出软管，连接到飞机上预先安装的加油接头，然后通过压力预先铺好的管道给每个油箱加油。压力加油系统的原理如图5-5所示，形成了包括地面加油车在内的完整压力加油系统。10号零件后机内加油系统，10号零件前加油系统。飞机配备燃料接收器10、阀门11(通常关闭，仅在加油时打开)、开关12、具有通风阀14的主路13、限油阀17。通风阀在加油结束后，当线路13排出燃料时打开。油箱16的远场燃料控制阀15连接到主路，并且可以在阀15后面安装自动阀17，以限制由油表面传感器18控制的油表面。加油时，箱子里的空气沿着通风孔排出。通风系统必须保证加油过程中油箱里的气体顺利流出。否则，由于内部压力，坦克可能会破裂。图5-5中的(a)图表示并行燃料供应系统，同时供应3个油箱。(b)图为燃料箱16提供燃料，流向其他坦克的串行燃料供应系统。(c