【《飞机燃油系统安全性及案例分析综述》6800字】

飞机燃油系统安全性及案例分析综述1.1燃油系统常见故障飞机燃油系统在整个飞行过程中起着至关重要的作用，也是保证飞行安全的重要一环，经过几十年的不断探索和研究，大型飞机的燃油系统也越来越完善，燃油系统的故障率和有燃油系统引发的飞行事故也逐渐减少。相比于其他系统，燃油系统的故障率不高，但为保证飞行安全，我们要把燃油系统安全性进一步提升。下面来研究燃油系统的常见故障。第一种常见故障是交输活门不工作，如果发生下列情况:交输活门开蓝灯明亮、燃油交输选择器在开位且交输活门开灯灭、当交输选择器旋转到一个新的位置,蓝色的交输活门打开灯不亮视为交输选择器不工作。为解决此问题应该遵循以下检查单结构:先检查FUELCROSSFEEDVALVI(燃油交输活门)跳开关。当跳开关未跳开时，若活门失效在开位，用燃油泵来保持燃油平衡。若活门失效在关位,改变推力来保持燃油平衡。跳开关跳开时，无法确定活门位置,核实有足够燃油供完成飞行。交输选择器不工作(CROSSFEEDSELECTORINOPERATIVE)检查单重点项目说明:如果CROSSFEED(交输)选择器在关位，交输活门失效在开位。若出现燃油不平衡,则关断中央油箱和主油箱燃油较少一侧的油泵，待燃油平衡后再接通，选择使用燃油泵来保持燃油平衡。如果CROSSFEED(交输)选择器在开位，而交输活门在关位。如条件允许,按需改变推力来保持燃油平衡。核实有充足的热油供给两台发动机完成飞行。若出现燃油不平衡,因无法进行燃油交输,则通过推力的不同来调整发动机的耗油从而减少燃油不平衡。第二种为燃油滤旁通，燃油滤旁通(FUELFILTERBYPASS)的状况:燃油面板上的琥珀色FLERBPASSK亮。在飞行中,只有一个燃油滤旁通灯亮,1发或2发。燃油滤旁通很可能是由于燃油污染引起。因此若两台发动机都出现燃油滤旁通,则两台发动机都有可能出现工作不稳定和熄火,因此需要计划在最近合适机场着陆。第三种情况是发动机燃油泄漏(FuelLeakEngine)状况分为:目视观察到发动机熔油泄漏或在30分钟内或更短时间里出现500磅燃油不平衡，综合其他可能的附加信息得出判断。当发现燃油泄漏后目标:证实发动机燃油泄漏并按需关断受影响发动机。初始阶段判明故障，核实油箱状态。中间阶段检发动机漏油，证实发动机漏油后关车，无法证实漏油,恢复正常燃油管理。最后阶段完成关车后的构型设置，就近合适机场着陆。怀疑发动机燃油泄漏的原因:目视观察到燃油喷出，总燃油量下降率不正常，一台发动机燃油流量过大，出现燃油IMBAL(不平衡)提示，出现燃油量低(LOW)提示，FMCCDU上:现USINGRSVFUEL(使用备份燃油)信息、FMCCDU上出现INSUFFICIENTFUEL(燃油不足)信息、FMCCDU上出现CHECKFMCFUELQUANTITY(检查FMC燃洲量)信息等，以上均可怀疑燃油泄露。检查单最后的附加信息,除目视观察到燃油喷出外,其他的条件仅作参考条件之一,不能依据单一的条件进行判断,必须进行综合评估后再做决断。第四种情况是燃油泵压力低，燃油泵压力低(FUELPUMPLOWPRESSURE)状况：伴随琥珀色燃油泵低压灯亮。中央油箱燃油泵低压灯亮(琥珀色):燃油泵输出压力低，且燃油泵电门在接通位。中央油箱燃油泉电门接通,一个低压灯410秒钟将使主警告灯和燃油系统信号牌亮。该灯灭:燃油泵输出压力正常,或燃油泵电门在关断位。主油箱燃油泵低压灯亮(琥珀色):燃油泵输出压力法低,或燃油泵电门在关断位。同一油箱的两个低压灯会使主警诫和燃油系统信号牌亮。一个低压灯亮时,将使主警诫和燃油系统信号牌在主警诫灯再现时都亮。该灯灭:燃油泵输出压力正常。主油箱一个低压灯亮起时，则关断相应的燃油泵。当主油箱两个低压灯同时亮起时，则无需做任何操作。当中央油箱一个低压灯亮起时，则关断相应燃油泵，并打开交输活门防止燃油不平衡。若中央油箱两个低压灯亮时，关断中央油箱油泵，使用主油箱燃油飞行。第五种常见故障是燃油量指示不工作，状况:燃油量指示显示空白。解决方法是在FMCPERFINIT(性能起始)页面输入并定期更新人工计算的燃油重量。人工计算飞机燃油量,并输入FMC的性能起始页，使FMC正常计算。燃油量需每20-30分钟更新重输入。第六种为燃油温度低(FuelTemperatureLow)状况:燃油温度接近最低。燃油温度极限最大油箱燃油温度:49℃，起飞前和飞行中最小油箱燃油温度:-43℃,或燃油冰点+3℃,以较高的为准。一号主油箱内有一个传感器对燃油温度进行监控，在燃油控制面板上的燃油温度指示器显示一号主油箱燃油温度。当燃油温度接近燃油温度限制(高于燃油结冰点3℃或-43℃,以较高者为准)，通过增速,改变高度或改变航路到较暖的气团,使TAT等于或大于燃油温度限制，速度每增加0.01马赫,TAT约增加0.5到0.7℃。在极端情况下有必要下降到最低至FL250的高度。还有一种是燃油不平衡，油量较低油箱上的燃油油量指示弧和数字变成琥珀色。当出现燃油不平衡(IMBAL)首先判断是否存在燃油泄露。如果是燃油泄漏,则完成发动机燃油泄漏检查单。如果没有泄露则考虑平衡燃油。交输活门工作不正常:完成交输选择器不工作检查单。交输活门工作正常:完成燃油平衡程序。燃油不平衡是燃油泄漏的重要现象之一,发现燃油不平衡时,需首先判断是否存在燃油泄漏的可能性。判断燃油泄漏的方法请参见发动机燃油泄漏检查单。燃油量低(LoW)状况:主油箱燃油量低。判断是否存在燃油泄漏。确保所有燃油可用。燃油量低显示(琥珀色)，相应的主油箱燃油油量低于2000旁/907公斤,油量增加到2500磅/1134公斤时显示才消失。在油量低的油箱上的燃油油量指示弧和数字变成琥珀色。1燃油LoW(量低)指示可能是因燃油泄漏或油量低造成如果出现下列一种或几种情况,可以怀疑燃油泄漏:总剩余燃油低于计划剩余燃油。一台发动机的燃油流量过大。与其他油箱油量和油箱中的预计剩余燃油量相比,一个主油箱的燃油量异常低。一般情况下优先使用中央油箱燃油,当触发燃油量低警告,说明主油箱油量低这可能是燃油泄漏导致的,也可能是燃油指示错误,机组需要冷静进行判断。油量低时,下降和进近过程中尽可量保持光洁形态以节省燃油。然而,较早改变形态能够柔和、缓慢减速到五边进近速度,防止燃油冲到油箱的前部。建议使用适合风向风速的正常着陆形态和空速。在跑道条件允许情况下,避免过量刹车和高位反推,防止所有燃油泵露出以及在着陆滑跑中发动机可能熄火。1.2系统故障案例分析本章主要介绍以往几起民航飞机因然油箱在内外因素而起的不安全事件,而让人们开始重视探索关于飞机燃油系统安全维护等方面的问题,尽管波音737和空客A320燃油系统相对来说故障较少,工作稳定可靠,但这不能让我们忽视燃油系统对飞机安全运营的重要性,其任何关键部位的失效,都会危急飞行安全。下面我们通过具体案例来进行分析。飞机自1903年问世以来，航空业在百余年间发展空前，但空难和事故也随之而来，人们不断的从空难中吸取教训，改进飞机设计缺陷，增加飞机稳定性和安全性，减小飞机运营风险。接下来我们讨论一下1996年环球航空800号班机空难，1996年7月17日，环球航空环球800航班的一架25年机龄的Boeing747-100飞从纽约肯尼迪国际机场起飞后空中解体，班机为搭载着212名乘客及17名机组人员前往法国巴黎，在起飞后约12分钟在纽约长岛外海的大西洋上空爆炸解体，坠入海中，机上全部人员罹难。这是美国历史上第三严重的空难，美国国家运输安全委员会(NTSB)的事故调查人员前往事故现场，于次日凌晨1:31抵达现场，人们猜测事故是由恐怖袭击引起的。因此，联邦调查局(FBI)和纽约警察局联合恐怖主义特遣部队(JTTF)启动了一项平行的刑事调查。搜救员打捞上来客机的“黑匣子”，但是解析出的数据对于空难调查帮助不大。里面并未显示驾驶舱有警报声，或者有异常的声音，这意味着事故的发生非常突然。录音的结束伴随着一声巨响，戛然而止。16个月后,联合反恐小组宣布没有发现任何犯罪行为的证据,并结束了积极的调查此次空难的调查历时4年，最终的调查报告在2000年8月23日公布。官方报告指客机坠毁的原因有可能是由于飞机内多条同捆电线的绝缘胶损毁，高压电力被传送到连接油箱内油量感测器的电线，油箱内的高温燃油气雾被高压电力所产生的火花点燃后导致爆炸。爆炸的冲击力破坏油箱附近的机身结构，最终导致飞机解体。之后当局对飞机制定了一系列新规定，防止同类事件再次发生。只不过仍有不少航空专家和目击民众认有环航800是被飞弹击落。调查员又观察到，客机爆炸前1秒钟，背景噪音中出现了两次波谷，其中的背景音居然消失了，这意味着飞机的电路出现了短路现象。短路是指在正常电路中电势不同的两点不正确地直接碰接，或被阻抗（或电阻）非常小的导体接通时的情况。电线短路产生的火花，点燃了油箱里的油气混合物。完整的证据链将事故的原因呈现出来。由于行李问题，导致800号航班延误，空调系统在炎热的环境下产生更多的热量，这让油箱里聚集了很多易燃的油气混合物。客机带着巨大的安全隐患起飞了，高低压混合的破损线束让风险陡升，短路的电线成为压倒骆驼的最后一根稻草。高压电流随着电线进入了油箱流量探测器内，爆炸产生的巨大压力炸断了主翼梁。断裂的主翼梁冲击到前翼梁，并留下很多撞击痕迹。压力和碎片将机身下侧炸出了破洞，机身结构遭到严重破坏，继而导致驾驶舱和机体分离，连续的爆炸让客机陷入万劫不复的境地。相似的事例还有很多，例如2001年3月3日一架泰航737-100在计划起飞前27分钟,客舱突然起火,造成一名乘务员丧生在随后的调查中发现中央油箱油泵在油箱已经抽空的情况下仍运转,并导致发生爆炸。1990年11月5月，一架菲律宾航空737-300飞机在马尼拉滑行起飞时中央油箱爆炸。图1.1环球航空800航班残骸在上面介绍的一系列事故,无论是雷击还是非雷击造成飞机燃油系统的破损燃烧,让人们逐渐开始对燃油系统运行安全性进行探索研究。环球航空800空难让专家重新认识到燃油箱安全的重要,也促进了FAA的关于燃油箱安全的立法历程,彻底改变了飞机燃油箱的设计,工程师展开了研究,主要从预防点火源和降低可燃性两方面入手,发布了一系列通报,重点要求对燃油箱导线束进行改装检查,对中央油箱燃烧燃油泵预防干转进行警示和自行断开,推出了燃油箱惰性发生器,对预防飞机遭雷击,加强了飞机各部件导电联通性进行了改进,对部件间导电电阻值提出了具体的要求。随着对燃油箱不安全事件的深入研究,燃油箱安全规章也随之发展,发布了一系列针对预防燃油起火的规章。1.3燃油系统的改进措施自1959年以来,全世界共发生了18起运输类飞机燃油箱爆炸事故,其中最严重的情况发生在1996年7月17日,一架25年机龄的波音B747-100飞机从纽约肯尼迪国际机场起飞后空中解体,造成230人丧生。美国国家运输安全委员会(NTSB)判定环球航空800航班事故发生的可能原因是中央大翼燃油箱(CWT)内燃油蒸汽和空气的混合物遇到点火源而发生爆炸。此外,事故调查报告得出了如下结论“在存在燃油箱可燃性的情况下,仅仅依靠消除所有点火源的燃油箱设计和审定理念存在着根本性缺陷,以往经验表明,无法完全预测并可靠地消除所有潜在点火源。2001年6月6日,FAA运输类飞机燃油箱系统的设计审查,降低可燃性以及维护与检查要求的规则正式生效,被命名为2001燃油箱安全(FTS)规则.此规则作为14CFR21部的修正案并产生了特殊联邦航空条例(SFAR88)88。SPAR88目前包括在PAR21部中,也是2001燃油箱安全规则影响FAR21部修订的唯一因素.2008年7月21日,FAA颁发了“运输类飞机燃油箱可燃性降低”的最终规则,被命名为FTFR规则,该规则适用于设计批准持有人(DAH)和航空运营人,其目的是降低可燃性暴露水平的影响,并通过强制在高可燃性水平的燃油箱内安装可燃性降低措施(FRM)或减轻点燃影响措施(IMM)将可燃性暴露水平限制在一个可接受的水平。需要重点说明的是,针对现役机队中燃油箱可燃性暴露水平超标的飞机,航空运营人必须在规章生效之后按照规定的要求完成受影响飞机燃油箱FRM(降低可燃性措施)或IMM(减缓点燃影响)或FTMM(可燃性影响降低措施)的改装,或采取共他局方可接受的其他方式完成对受影响飞机的处理,从而最大程度避免燃油箱爆炸事故的再次发生。CDDCL是关键设计构型控制限制，是指由CCAR25.981和125.4确定的适航限制要求,它定义了那些必须被保持的设计特性,以保证点火源不会在燃油箱内部扩展。通过按需对燃油箱系统进行分析以确认那些能够防止点火源扩展的设计特性。CDDCL包括了保持这些设计特性的必要的信息,在维护,修理成改装过程中,为了防止无意间破坏燃油箱系统初始设计型号的完整性,这些信息是必不可少的。图1.2燃油箱适航性限制类型此外，为进一步保证燃油安全性，研发出了氮气发生系统。时至今日,已有两架737在地面,因为中央油箱空油的情况下面爆炸,这两架飞机分别是泰航的737-400和非律宾航空的737-300,,导致这两起事故的共同原因是中央油箱燃油泵在空的或几乎空的中央油箱中高温运转。实际上即使一个空的燃油箱,也会有一些不可用燃油,在很热的条件下,它们会蒸发,然后与空气中的氧气混合,产生一种爆炸混合物,这两起事放以及1959年以来的15起不同型号的事故,促使FAA发布了SAFR88,强制提出对油箱设计的要求和改进的措施。从2004年5月起,新交付737装备了在探测到任输出压力时,可自动关断的中央油瓶泵,而且在线路和燃油总量显示系统中有诸多改进,但最大的改进是中央油缩充惰性气体,这被普清认为是最安全的方法,但它非常昂费,看起来有点不切实际,国家安全运输委员会在很多年前,多次劝FAA强制推行油箱充惰性气体系统,但均被FAA以成本为由拒绝,在两架737NG飞机和两架747-400飞机上测试了超过1000小时后,FAA于2006年2月21日批准了Honeyre11的NGS。为了进一步提高燃油系统安全性，燃油低压警告部分也做了相应改进。波音737燃油系统中央油箱或辅助油箱燃油泵最开始的设计理念是当中央油箱一个泵低压时,其对应的低压警告灯亮,但主警告和燃油警告灯不亮，当两个泵低压时,其对应的低压警告灯亮,主警告和燃油警告灯燃亮。工程师起初认为中央油箱一个增压泵低压灯亮,仅是中央油着油量偏小时,因燃油泵的性能下降,以及飞机的姿态发生变化造成的,例如空中爬升、下降、转弯,地面转弯等,在中央油箱油量少的情况下都可能会触发中央油箱一个燃油泵低压灯燃亮,但此时油箱还会有少量燃油,不应触发主警告和燃油警告灯来干扰机组的注意力分配,尤其是起飞和下降进近阶段,仅让燃油泵对应的低压灯亮起就足够了。但如果机组没有及时发现低压灯燃亮,就会造成燃油增压泵处在无油干转的风险这就造成了737飞机运营早期,中央油箱燃油泵故障送修率远远大于1、2号主油箱增压泵,而且这样还带来了一个更大的潜在风险,增压泵在无油干转的情况下引发过热,会成为点燃中央油箱蒸气的潜在点火源。燃油系统中央油箱或辅助油箱燃油泵落实通报SB-28A1210改进之后是中央油箱当一个泵低压时,其对应的低压警告灯燃亮10秒后,主警告和燃油警告灯也燃亮或辅助油箱，当两个泵低压时,其对应的低压警告灯亮,主警告和燃油警告灯燃亮。这样会使中央油箱在一个燃油泵低压下也会给机组以有效提醒,及时关断相应的燃油泵。燃油低压警告的改进在落实了SB-28A1210通报之后,仅仅是增强了中央油箱或辅助注第一个燃油泵低压时给机组的警示,最终还是要依靠机组来人为关断相应的燃油泵,如果飞机在地面,由中央油箱给APU供油,驾驶舱无人值守的情况下,依然会出现中央油箱燃油泵低压干转的情况。于是又引出了SB-28A1216通报主要是针对737中央油箱或辅助油箱燃油泵均设置一个继电器,在任一个泵低压灯连续燃亮16秒后,继电器将白动断开该泵的电源,即使该燃油泵电门处在打开位。它主要实现的是在一个低压灯燃亮后,提供15秒的时间延迟关断,由机组主动去关闭燃油泵,如果机组没有注意到或没有来得及