飞机结构与机械系统课件 供油系统

M3飞机结构与系统M3.3.4.3飞机供油系统重力供油动力供油、辅助供油交输供油、配平供油燃油泵课时：2学时123重力供油适用于发动机安装位置低于油箱的小型飞机，其系统结构较为简单，不需要燃油泵进行增压，供油活门打开后，燃油依靠重力供向发动机。重力供油方法简单，但可靠性低（尤其在飞机飞行速度和方向变化较快时）。此外，采用动力供油系统的飞机，主油箱燃油泵必须设置旁通装置，在所有油泵均失效时，仍然可以依靠虹吸作用供油。

3.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.1重力供油123现代民航飞机通常采用动力供油方式，保障发动机和APU可靠工作，燃油泵为供油系统提供动力。在发动机或APU火警时，应立即切断相应的供油。3.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.2动力供油123每个油箱通常有两个或更多的燃油泵，保证在一个油泵失效的情况下，依然可以稳定供油。图6-24为典型的动力供油系统，每个油箱内有2个增压泵，除此之外，在大翼燃油泵和中央燃油泵未运转时，APU燃油泵可以向APU提供可靠供油。3.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.2动力供油123为了增加航程，现代飞机的燃油系统油箱数量较多，而且容量较大，这样就难以将它们都安装在飞机重心附近。为了在燃油消耗过程中减小飞机重心的变化量，以及考虑机翼结构受力的影响，各类飞机都制定了油箱供油顺序。目前普遍采用的供油顺序是：先消耗机身中央油箱内的燃油，然后再消耗两翼油箱内的燃油。因为中央油箱靠近飞机重心，对飞机重心变化影响不大，同时可充分利用大翼油箱内燃油对机翼的卸载作用，减小机翼根部所受的弯矩。常见的供油顺序控制方法有以下三种：3.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.2动力供油123（1）不同油箱燃油泵的输出压力不同在中央油箱内安装输出压力较高的燃油泵，大翼油箱内安装输出压力较低的燃油泵，所有油泵均运转时，由于中央燃油泵输出能力强，所以中央油箱内的燃油首先被消耗。当中央油箱内燃油排空后，关闭中央燃油泵，此时大翼油箱继续向发动机供油。有些机型的中央油箱和大翼油箱采用相同的燃油泵，但是在大翼燃油泵出口管路上安装压力释放活门，降低其输出压力，此类系统设计理念与上述相同。3.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.2动力供油123（2）燃油泵出口处单向活门打开压差不同采用此种控制方法的燃油供油系统，各油箱安装相同的燃油泵，但在油泵出口处安装打开压力不同的单向活门，中央燃油泵出口的单向活门打开压力低，左、右大翼燃油泵出口的单向活门打开压力高。所有油泵均运转时，中央燃油泵出口的单向活门首先打开，此时由中央油箱供油。当中央油箱内的燃油接近排空时，油泵出口压力降低，此时左、右大翼燃油泵的供油压力打开其出口单向活门，继续向发动机供油。3.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.2动力供油123（3）计算机控制在四发（或更多）飞机上，往往燃油箱的数量也有所增加，此时需要更为复杂的供油顺序控制，此时通常由计算机完成3.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.2动力供油123辅助供油系统的主要部件是引射泵，其基本结构如图6-25所示。引射流进入引射泵后，在引射喷嘴处产生低压，将油液从入口吸入，与引射流共同从油液出口排出。引射泵的特点是尺寸小、重量轻、可靠性高、结构简单、工作不需要用电、可以放在油箱任何地方，布置方便。3.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.3辅助供油123辅助供油在飞机燃油系统中的主要功能是将淤积在油箱最低点的水送至燃油泵入口处，然后供向发动机，这样可以实现燃油箱除水。油箱燃油泵提供引射泵工作所需的引射流，以实现油箱内油液的转移。除此之外，在某些飞机上，还可以通过引射泵将中央油箱或通气油箱内的燃油向大翼油箱传输。辅助供油系统依靠引射泵进行油液传输，而引射泵的工作必须依靠燃油泵产生的引射流，所以控制引射流就可以决定引射泵的通断，主要采用两种方式：控制燃油泵的开关或者在引射流管路上安装控制活门3.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.3辅助供油123现代飞机的供油系统通常被交输活门分为左右两侧，正常情况下交输活门保持关闭，两侧独立供油。3.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.4交输供油123交输供油系统可用于保持飞机的横向稳定。在飞行中，由于发动机燃油消耗量不同或发生某些故障而导致左右大翼油箱油量相差过大时，就需要进行交输供油，重新建立飞机的横向平衡。如图6-26所示，右大翼油箱内剩余燃油明显多于左大翼油箱，此时打开交输活门，并关闭左大翼燃油泵，右大翼燃油泵继续运转，双发同时消耗右大翼油箱内的燃油，直到两侧大翼油箱油量一致，重新打开左大翼燃油泵，确认燃油泵运转后，关闭交输活门，发动机回到两侧独立供油状态。3.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.4交输供油123燃油系统中的控制活门的作用是关断或改变燃油的流动的方向，主要包括供油控制活门、交输活门等。目前飞机燃油系统控制活门多采用电动或手动的关断活门。控制活门为驱动机构（包括电动机构）和阀门两大部分。阀门形式主要有提升式的闸阀、旋转式的锥阀和柱阀（也叫旋塞阀）、旋转式的蝶阀（也叫旋板阀）和凸轮驱动的菌状阀等。3.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.4交输供油123燃油系统中控制活门主要有供油活门（又称为燃油关断活门）和交输活门。燃油关断活门安装在通往发动机的油路上，控制供向发动机的燃油流动。当发动机发生火瞥时，提起灭火手柄，可将燃油关断活门关闭，切断供向发动机的燃油。交输活门安装在供油系统管路的中央，平时关闭，将供油系统分成相互独立的左右两部分，其主要作用是纠正油箱间油量的不平衡。3.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.4交输供油1233.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.4交输供油123配平输油系统的主要功能是在飞行过程中，通过将燃油向前或向后传输调整飞机重心，减少飞机在飞行中的空气阻力，最终达到节省燃油消耗的目的。3.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.4配平供油123在飞机巡航时，升力、重力、推力和阻力同时作用在飞机上，其合力会使机头向下偏转。为了抑制机头下俯，通过调节水平安定面，产生机尾向下的力，可使机身恢复水平姿态。水平安定面产生额外向下的力需要飞机产生更多的升力进行补偿，最终增加飞行阻力。3.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.4配平供油123配备配平输油系统的飞机，通过把燃油从前部油箱往后传输到水平安定面油箱，可以实现这个向下的力，因为飞机总重不变，这个过程不需要额外的升力。然而，把燃油传输到尾部，会把飞机的重心向后移动，导致飞机稳定性降低。因此，配备配平输油系统的飞机，其重心必须严格控制。

3.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.4配平供油123在飞机加油过程中，通过对各油箱加油顺序的控制，使飞机重心在加油过程中不会发生大的变化，即飞机加满油时的重心位置与零燃油时的重心位置大致相同，与飞机的重心后限有足够的距离，确保飞机在起飞和爬升过程中，具有足够的操纵稳定性。飞机进入巡航阶段后，将前部油箱的燃油向后传输到配平油箱，飞机的重心随之后移，减小飞机的纵向静稳定性和配平阻力。随着飞机燃油消耗，燃油控制系统再将配平油箱中的燃油向前传输，保持飞机重心在限制范围内。飞机下降前，将配平油箱内燃油向前传输，飞机重心向前移，恢复飞机的纵向静稳定性，提高飞机着陆时的操纵稳定性。

3.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.4配平供油123

现代飞机的燃油泵通常具有以下特点：重量轻、尺寸小、工作可靠、寿命长、并能满足发动机低压大流量的用油需求。目前采用最多的是电动离心泵，如图6-29所示，其核心元件是叶轮，在工作时，电动机带动叶轮高速旋转，将外部的机械能传递给燃油，转化为燃油的压力能和动能。3.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.5燃油泵1233.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.5燃油泵离心泵体主要由叶轮、导流筒和带输出管的蜗壳组成。叶轮是泵的最主要部分。离心泵就是通过叶轮将外部的机械能传递给液体，变成了液体的压力能和动能。导流筒使液体以一定速度和方向导人叶轮。油泵启动后，电动机带动叶轮高速旋转，从导流筒流人的燃油受叶片的推动也随着旋转。燃油在旋转中受到了离心力的作用，被甩进了蜗壳，最后经输出管排出。离心泵就是靠所产生的离心力使燃油增压并流动。叶轮中心处产生的真空度将油液吸入油泵。1233.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.5燃油泵油泵使燃油压力增加的同时，也不可避免地会引起燃油能量的损耗。例如，叶轮与导流筒之间有间隙存在，出口压力又大于进口压力，在进出口压力差的作用下，就会有少量燃油从叶轮边缘经此间隙返回入口，造成了泄漏损失。123相较于普通电动离心泵，飞机的燃油泵对增压性能和防火安全性具有更高的要求。飞机在高空飞行时，油箱内压力降低，油泵叶轮中心处的压力会更低，不但会导致油液中溶解的气体析出，还会造成燃油蒸发加剧，析出大量蒸汽。油泵进油口存在气泡，会降低油泵的供油能力。因此，燃油泵的主叶轮前通常会设置一个扇轮，与主叶轮同轴转动，用于分离油泵入口处燃油中的气泡，改善油泵工作状态。3.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.5燃油泵123燃油泵的主叶轮与泵的电动马达之间通常采用双层封严，防止燃油或燃油蒸汽渗入马达引起火灾。燃油泵通常安装在燃油箱底部，周围的隔板（翼肋或隔框）为油泵提供一个稳定的吸油空间。隔板底部开有向油泵一侧开启的单向活门，确保油液只能向油泵流，防止飞机机动飞行时油泵无法正常供油。大部分飞机油泵的吸油管路和供油管路上均设有单向活门。维护人员既不用进入油箱，也不用放油，就可以在飞机外部完成燃油泵电马达的拆换，提高了燃油系统的维护性。3.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.5燃油泵1233.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.5燃油泵图所示为某型飞机燃油增压泵。在电动机转子轴上套有两个叶轮和一个导流扇轮。这一组件支撑在两个由燃油润滑的石墨轴承上。导流扇轮安装在主叶轮的端面上，而主叶轮通过键连接到在蜗形管内的转子轴上，桨状的重新启动叶轮被安装在转子轴承上。在重新启动叶轮与轴承组件之间有一个由一组迷宫式通油盘排列而成的火焰抑制器。蒸气释放管通过火焰抑制器组件连接在泵的壳体上，火焰抑制器组件由一个带凹槽衬套和一个蒸气返回导管通过压配组成。1233.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.5燃油泵1233.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.5燃油泵当电动机通电，泵旋转，燃油经导流轮进入主叶轮，油在压力作用下通过蜗形管流向飞机输油管。同时在泵和电动机的壳体内循环，这样就提供了电动机冷却和轴承润滑，并且使重新启动叶轮能在主叶轮的油槽内吸油。为了防止通电的泵空转，再启动叶轮将来自主叶轮油槽处积聚的燃油蒸气和混入的空气吸走，燃油蒸气从蒸气排放管道回到飞机油箱。电动机启动后，如果入口吸不到油，重新启动叶轮将从电动机壳体的油池中不断地吸油来延迟时间，使得泵能重新启动。在壳体下部有一排油塞，在拆卸泵时可拧下塞子将泵内燃油排尽。1233.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.5燃油泵燃油增压泵安装在燃油箱底部，周围的隔板（翼肋和隔框）为油泵提供一个稳定的吸油空间。隔板底部开有向油泵一侧开启的单向活门，确保油液只能向油泵流，防止飞机姿态变化时油泵抽空。燃油泵马达可从油箱外单独拆下（见图3.4-7），且油泵的吸油管和排油管均设有单向活门。维护人员既不用进入油箱，也不用放油，就能完成燃油泵主要部件电动马达的拆换，提高了燃油系统的维护性能。1233.3.4.3燃油供油系统3.3.4.3.5燃油泵燃油系统中的控制活门的作用是关断或改变燃油的流动的方向，主要包括供油控制活门、交输活门等。目前飞机燃油系统控制活门多采用电动或手动的关断活门。控制活门为驱动机构（包括电动机构）和阀门两大部分。阀门