探討飛機燃油系統(tǒng)技術(shù)

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摘要：隨著航空航天工業(yè)的飛速發(fā)展，對各種飛機的機型提出了越來越高的性能要求。飛機燃油系統(tǒng)類似于一個較為繁瑣的流體網(wǎng)絡(luò)，作為飛機上不可缺少的一個子系統(tǒng)，對飛機的各種性能有著關(guān)鍵性的影響，且直接影響飛機是否能夠正常的飛行?；诖?，本文對飛機燃油系統(tǒng)進行技術(shù)分析，僅供有關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：飛機；燃油系統(tǒng)；技術(shù)分析

前言

隨著我國國防及經(jīng)濟高速發(fā)展的需求，對航空航天工業(yè)提出了更高的要求，要求研發(fā)出全新的機型以及對一些機型進行改進創(chuàng)新，進而生產(chǎn)出綜合性能優(yōu)良的機型。飛機燃油系統(tǒng)可以稱為“外燃油系統(tǒng)”，也可以稱之為“低壓燃油系統(tǒng)”。飛機燃油系統(tǒng)是飛機系統(tǒng)中的一個不可或缺并且至關(guān)重要的子系統(tǒng)，飛機燃油系統(tǒng)會直接影響飛機的各種性能。其作用主要是用來儲存燃油，并確保在任何飛行狀態(tài)下，燃油系統(tǒng)都能夠按照發(fā)動機所要求的流量以及壓力向發(fā)動機進行連續(xù)不斷且可靠穩(wěn)定的供油[1]。另外，燃油系統(tǒng)還有其他一些額外的附加功能，比如：燃油可以用來冷卻飛機上其他的子系統(tǒng)；還有平衡飛機的作用，可以保證飛機的重心在規(guī)定的范圍內(nèi)。隨著對飛機性能越來越高的要求，飛機的燃油系統(tǒng)從簡單到復(fù)雜并且整個系統(tǒng)的功能也在逐漸的完善。比如，人類最初發(fā)明的飛機燃油系統(tǒng)是非常簡單的，只有一個油箱，僅有一臺供油泵向發(fā)動機進行供油。隨著航空航天工業(yè)的高速發(fā)展，飛機的載油量也在不斷的增加。顯然，一個油箱是滿足不了要求的，因此油箱就從一個發(fā)展成了多個；為了保證整個飛行過程的安全，飛機應(yīng)具有優(yōu)異的操縱安定性，這就要求各個燃油箱的燃油要按照規(guī)定的比例和前后順序進行輸油，因此就有了輸油控制系統(tǒng)的出現(xiàn)。泵的高空性需要隨著飛機不斷上升的飛行高度而增加，為了提升泵的高空性，就有了通氣增壓系統(tǒng)的出現(xiàn)[2]。對燃油系統(tǒng)所提出的一般要求是：工作狀態(tài)時穩(wěn)定并且可靠、重量較輕、外輪廓尺寸較小、結(jié)構(gòu)不復(fù)雜、維護修理盡可能的簡單、控制精度較高以及生產(chǎn)工藝性好等[3-4]。飛機燃油系統(tǒng)對軍用機而言，燃油系統(tǒng)的好壞直接影響飛機的有效載荷、航程及作戰(zhàn)半徑；而對民用運輸機而言，則直接影響其經(jīng)濟性，比如燃油測量精度提高0.5％，就可以多承載幾名乘客。并且飛機燃油系統(tǒng)對飛機的安全性有直接的影響，其系統(tǒng)元部件繁多且復(fù)雜，在使用中如果出現(xiàn)故障，那么障礙的排除存在較大困難[5-6]。飛機維修人員應(yīng)該熟知飛機燃油系統(tǒng)的組成以及主要元部件的工作原理才能夠快速的排除飛機故障。如何提高燃油系統(tǒng)的精度、增加其可靠性以及改善維護性是設(shè)計研究人員要解決的問題，要解決這些問題，設(shè)計研究人員應(yīng)首先對飛機燃油系統(tǒng)的組成以及各個組成部分的功用有清晰的認(rèn)知。故，不管是對于飛機維修人員還是設(shè)計研究人員，對飛機燃油系統(tǒng)進行技術(shù)分析的作用是顯而易見的。

1飛機燃油各系統(tǒng)分析

1.1供油系統(tǒng)

供油系統(tǒng)是用來確保飛機在地面以及飛行的任何狀態(tài)下，都能夠向發(fā)動機和輔助動力裝置持續(xù)不斷的供油。左、右兩個互不影響的分供油系統(tǒng)構(gòu)成供油系統(tǒng)，每側(cè)的供油系統(tǒng)是由供油管路、增壓泵以及單向活門組成。左供油系統(tǒng)作用是向左發(fā)動機供油，右供油系統(tǒng)的作用則是向右發(fā)動機和輔助動力裝置供油[7]。供油系統(tǒng)主要元部件構(gòu)成如下：1）油箱；2）增壓泵，其主要作用是不僅能夠?qū)⒂拖渲械娜加统槌鰜?，還能夠達到壓力增大的效果，這樣可以直接供給發(fā)動機上的低壓泵，從而提升燃油系統(tǒng)高空性；3）導(dǎo)管；4）管路接頭，管路接頭在一般情況下采用柔性連接的方式；5）連通開關(guān)，為了能夠?qū)蓚€相互獨立的燃油系統(tǒng)連通，在左、右燃油系統(tǒng)的連接管路上設(shè)置連通開關(guān)。將兩個相互獨立燃油系統(tǒng)連通的目的是，以防其中一個供油系統(tǒng)不能正常工作，另外一個供油系統(tǒng)能夠代替其正常工作；6）單向活門，增加該元件不僅可以有效的防止油箱組內(nèi)的燃油相互混合流通，還能夠確保耗油按照規(guī)定的順序進行。一般情況下該元件安裝在油箱組間的導(dǎo)管內(nèi)；7）防火開關(guān)，該元件關(guān)閉時能夠及時有效的切斷供油管路，這樣能大概率的降低事故的發(fā)生；8）放油開關(guān)，無特殊情況一般是安置在發(fā)動機的供油總管上，該元件能夠通過增壓泵同時放掉同側(cè)的油箱里面的燃油；9）壓力信號器，一般情況下接在每一個油泵與其較近的單向活門之間的主油管上，該元件的主要功用是測試油泵后的壓力，從而去判別各個油泵此時的工作狀態(tài)。

1.2燃油箱

燃油箱在燃油系統(tǒng)中的功能就是根據(jù)飛機設(shè)計的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求和飛機的總體要求貯存發(fā)動機所需要的燃油。飛機燃油箱的分類有許多種，有的是按油箱在飛機上所處的位置來分類的，有的是按油箱結(jié)構(gòu)和材質(zhì)進行分類的，還有的是按油箱自身的功能進行分類。因此，飛機燃油箱所采用的基本結(jié)構(gòu)一般有整體油箱、軟油箱、硬油箱和懸掛副油箱。飛機燃油系統(tǒng)的重量特性、工作壽命、可靠性、耐久性、可修復(fù)性，在許多方面取決于油箱的結(jié)構(gòu)、位置和性能。因此對燃油箱的各種性能有著嚴(yán)格的要求[8]。

1.3油箱通氣增壓系統(tǒng)

飛機的通氣系統(tǒng)是一種開放式通氣系統(tǒng)，即飛機的燃油箱與大氣之間是相通的。開放式通氣系統(tǒng)主要是為了保證飛機在任何飛行狀態(tài)以及進行壓力加油時，油箱內(nèi)外壓力依然保持平衡，可以防止油箱變形和供油產(chǎn)生氣塞的情況。通氣系統(tǒng)的工作過程描述如下：1）供油系統(tǒng)進行供油工作時，油箱的液面會降低，燃油所占體積變小，減小的體積被空氣占據(jù)。因此，此工作狀態(tài)下通氣系統(tǒng)中空氣的體積流量與燃油的體積流量是相等的，并且在油氣界面上達到壓力平衡。2）供油系統(tǒng)進行地面壓力加油工作時，油箱的液面會升高，燃油所占體積變大，空氣系統(tǒng)會把等體積的空氣排出。因此，此工作狀態(tài)下通氣系統(tǒng)中空氣的體積流量與燃油加油的體積流量依然是相等，且在油氣界面上達到壓力平衡。無論在哪種工作狀態(tài)下工作，通氣系統(tǒng)都是起著平衡油箱中壓力的作用。油箱通氣增壓系統(tǒng)構(gòu)成元件：通氣進氣口（一般是安裝在機翼前緣部分的下方）、導(dǎo)管、彎管（主要是用來把油箱和導(dǎo)管連接在一起）、放油開關(guān)以及單向活門等。

1.4加放油系統(tǒng)

加放油系統(tǒng)是飛機燃油系統(tǒng)必不可少的一個子系統(tǒng)，不僅要求系統(tǒng)工作簡單迅速，而且要安全可靠?，F(xiàn)在飛機上使用的加油方式一般為重力加油，也叫開敞式加油，就是通過打開油箱上部加油口，利用燃油口的位能，給飛機各個油箱加注所需要的燃油。重力加油一般由飛機上蒙皮的加油口蓋、漏斗形橡膠套管、油箱加油口組件、加油槍電搭接插座及油箱連通管、單向閥等組成。還有一種加油方式為壓力加油，一般是在泵壓作用下通過配置在飛機下部的一個或幾個加油接頭和預(yù)先配置好的加油管分別對一個或多個油箱進行集中加油。重力加油系統(tǒng)的功能框圖，如圖1所示。加放油系統(tǒng)的元件構(gòu)成一般為：加油接頭、穩(wěn)壓槽、加油管路以及減壓孔板等。在該系統(tǒng)中增加減壓孔板不僅可以對各個油箱組的加油流量進行限流，進而確保所有油箱組需要同時滿油的需求；還可以提高管路的阻力，這樣能夠大大減小燃油流進油箱的壓力，進而達到避免燃油流進油箱的時候發(fā)生沖擊的現(xiàn)象。

1.5油量指示

在加油時測量各油箱的油量，當(dāng)燃油達到選定的油量時，切斷加油通路；反映各油箱油泵的工作狀態(tài)，當(dāng)油泵不工作時或出口壓力不符合要求時，顯示故障或發(fā)出失效警告，以使駕駛員采取應(yīng)急措施；飛機重心移動超過限制范圍時，能自動測出飛機重心的位置，并自動的在平衡油箱之間輸油，使飛機重心不至移動出界。油量指示是其中最為關(guān)鍵的一項狀態(tài)監(jiān)控。飛機的剩余油量是用來做出判斷，準(zhǔn)確測量指示油箱里的剩余油量及其重要。

1.6輸油系統(tǒng)

飛機輸油系統(tǒng)按功能分類，一般包括三大部分：主輸油系統(tǒng)、輔助輸油系統(tǒng)、平衡輸油系統(tǒng)。主輸油系統(tǒng)主要把燃油由分散在飛機各處的順序油箱經(jīng)導(dǎo)管輸往消耗油箱，輸油量一般大于等于發(fā)動機所需的燃油消耗量。而輔助系統(tǒng)則是保證通氣、增壓、油箱中燃油的排出和用完油箱的剩余燃油；平衡輸油系統(tǒng)是為了確保建立飛機所必須的平衡力矩。一般在無法靠控制燃油順序去控制重心的情況下，才會設(shè)立平衡輸油系統(tǒng)，所以一般情況下平衡輸油系統(tǒng)通常是獨立的。輸油系統(tǒng)設(shè)計時的主要任務(wù)是：在地面和飛行狀態(tài)下，按一定的順序，以最簡單經(jīng)濟的方式，將輸油箱的燃油輸送到供油箱，并且同時保證具有最小的重心變化。對輸油系統(tǒng)一般的技術(shù)要求有：1）輸油及輸油管理系統(tǒng)自動化程度，在設(shè)計中要預(yù)先規(guī)定自動化的等級；2）輸油及輸油管理系統(tǒng)附件要少，并且保證在飛機輸油故障的狀態(tài)下，不能對飛機結(jié)構(gòu)和飛機重心造成影響；3）輸油及輸油管理類系統(tǒng)應(yīng)該具有在故障輸油狀態(tài)下重力輸油的能力。

2結(jié)語

本文對燃油箱系統(tǒng)做了一個簡要的介紹，對飛機燃油系統(tǒng)的組成以及主要元部件的工作原理進行了簡要的技術(shù)分析，可以為維修人員進一步了解飛機燃油系統(tǒng)提供一些理論支持，也可以為飛機燃油系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)提供一些理論依據(jù)。

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作者：曾媛 單位：江西應(yīng)用科技學(xué)院