某-公开型飞机空中受油过程中D油箱无法进油问题解析

某公开型飞机空中受油过程中D油箱无法进油问题解析

Summary：燃油系统的飞机的重要功能系统，在飞机全状态下均可满足发动机的供油需求。为了提高飞机的续航能力，燃油系统还具备空中受油功能。而本文就是针对空中加油时某油箱不进油问题，进行了深入的解析，最终找出了问题原因，彻底消除了故障隐患，也为其他类似故障的排查提供了有力的借鉴。Keys：燃油系统、空中加油、双位活门、加油控制活门1、引言燃油系统的空中加油具备多种油量的加油方案，以适应不同飞行任务。而本次某油箱不进油问题，导致飞机重心偏移，严重影响飞行安全。该问题并未发现关联明显的成品故障和系统逻辑错误，具有一定的排查难度。通过全面的理论分析与多次的地面试验，终于找到真实故障原因，彻底消除故障隐患，使得对某型飞机燃油系统的工作原理有了更深层次的认知。2、故障现象某型飞机在进行空中加油检查时发现，某油箱在各种加油方案中均无法进油，无法加至预定加油量。但燃油系统未发现告警信息和其他异常现象。3、故障分析及排查3.1系统工作原理某型飞机空中受油原理图如图1所示。当进行空中受油时，来自加油机的燃油经过受油插头、压力调节器后分为两路，一路给A、B、D油箱加油，进而分为A、B油箱加油路和A、D油箱加油路；另一路给B、C油箱加油。其中D油箱加油是通过A、D油箱加油路管路加油。空中受油时D油箱能否进油取决于D油箱内的2个加油活门能否打开。而加油活门的打开由安全活门及双位活门配合控制，其中安全活门调整动力油管路的压力，作用于双位活门的A腔，受油总管压力调节器后引出的加油控制管路作用于双位活门的B腔。双位活门A腔、B腔的压力比较决定控制燃油是否进入加油活门的控制腔，从而控制加油活门的打开与关断。图1空中加油系统原理图3.2故障排查空中受油D油箱不进油，主要是两个不匹配：一是空中受油时加油外挂箱的压力与加油管路的耐受压力不匹配，故需增加压力调节器；二是压调、系统流阻特性影响下的控制路压力与D油箱进油条件下系统所需压力不匹配。根据空中受油系统原理和试验情况，可能导致D油箱不进油的因素包括：D油箱输油泵未关闭、主加油通路活门未打开、加油压力小、D油箱加油控制活门未打开，列出故障树如图2所示。图2故障树3.2.1输油泵未关闭排查（底事件1.1）因D油箱加油与输油共用一条供输油管路，要想将燃油加入到D油箱内，必须通过加油、输油状态切换，即关闭D油箱输油泵，使D油箱停止向A油箱输油，进而提供向D油箱加油的条件。地面模拟空中受油试验过程中通过观察燃油泵检查操纵台上的D油箱上下液动涡轮泵及D油箱交流泵指示灯可以确定以上输油泵工作状态，经始终处于未燃亮状态，可证明D油箱输油泵在加油时已经处于关闭状态，可排除该底事件。3.2.2加油控制活门未开启（底事件1.2）空中受油时D油箱能否进油取决于D油箱内的2个加油活门能否打开。加油活门的打开由安全活门及双位活门配合控制，其中安全活门调整动力油管路的压力，作用于双位活门的A腔，受油总管压力调节器后引出的加油控制管路作用于双位活门的B腔。双位活门A腔、B腔的压力比较决定控制燃油是否进入加油活门的控制腔，从而控制加油活门的打开与关断。故D油箱不进油的状态下，D油箱加油控制活门肯定未开启，是导致D油箱不进油的根本原因。经过地面试验数据对比分析，可以证明以下成品或底事件不是故障产生的原因：压力调节器故障（1.2.1.1.2）、系统流阻特性（1.2.1.1.3）、限流环尺寸过大（1.2.1.2.1）、双位活门参数异常（1.2.1.3）而由于加油外挂箱加油泵出口压力小，可能会导致双位活门前控制路压力小，从而没达到D油箱进油的参数指标，故加油外挂箱压力小（1.2.1.1.1）底事件是导致空中受油D油箱不进油的原因之一。安全活门不同产品的个体差异比较大，产品一致性较差，当安全活门压力过高时，可能会导致D油箱不进油的，故安全活门压力过高（1.2.1.2.2）底事件是导致空中受油D油箱不进油的原因之一。3.2.3加油压力小（底事件1.3）针对本次故障现象，地面模拟空中受油进行了试验，当加油车加油压力小时，可以导致D油箱不进油。但对故障状态的参数进行回放并比对分析，故障状态时加油压力符合系统需求，因此可排除该底事件。3.2.4主加油通路活门未打开（底事件1.4）当使用空中加油方案时，在主加油通路和D油箱加油分支上通过压力表测量燃油压力状态，去往D油箱的通路和分支压力均正常，与另一主通路状态一致；而当使用压力满方案进行加油操作，D油箱油尽灯均在加油初始阶段即可熄灭，加油状态灯盒上“油箱已满”灯均可燃亮，说明D油箱可以实现正常满进油。以上试验证明主加油通路活门功能正常，可排除该底事件。3.3故障原因分析依据对空中受油D油箱不进油原理分析和地面试验结果分析，对各个故障底事件逐项排查，分析确定空中受油D油箱不进油问题的原因如下：首先加油外挂箱Ⅰ状态不是加油外挂箱正常的加油状态，通过试飞数据分析，此时控制路压力不大于XMPa，此状态D油箱不进油是必然现象。其次正常的空中加受油状态，飞机的飞行速度为Xkm/h，加油外挂箱处于Ⅱ状态时，加油泵出口压力压力XMPa，进入燃油系统加油管路中的压力小，由于压力调节器和燃油系统的流阻特性，导致系统反压不大，使得从压力加油口引出的控制路压力进一步降低，不高于YMPa，无法满足空中受油D油箱的进油条件（控制路压力不小于ZMPa），故空中受油D油箱不进油。空中受油D油箱不进油的故障树中，其余底事件均已排除并更改难度较大，要实现D油箱进油的目的，可通过增大飞行速度至Xkm/h以上，提高加油外挂箱加油泵出口压力至不小于XMPa，使控制路压力大于PMPa,从而实现D油箱进油。4、解决措施对于不同批次飞机，需进一步测试空中受油D油箱的进油时的控制路压力，如压力高于ZMPa，则需更换双位活门和至最新状态。通过以上对故障的原理分析可知真正解决该故障应从以下几个方面来入手：a、更改双位活门的压力调节状态，使空中受油D油箱的进油时的控制路压力高于ZMPa，即可解决D油箱不进油的问题。b、针对某型飞机在受油过程中，由于D油箱不进油，导致飞机重心前移，最终在受油结束后耗油重心靠前的现象。经系统分析，重心位置靠前对飞机空中（起落架收起）构型纵向静稳定性、纵向短周期动态特性、纵向操纵灵敏度、横航向模态特性、协调滚转特性、滚转操纵灵敏度、滚转性能和横航向稳定储备影响均能够满足飞行品质规范要求。但为了安全考虑，建议在完成受油任务油量在Hkg～Gkg区间时，平稳缓和驾驶；当油量耗到Kkg以下，正常飞行，不受限制。5、总结在该故障的排查过程中，耗费了大量的时间和精力。由于该故障的制约因素较多，并不是简单的成品附件功能失效，具有很强的隐藏性和欺骗性。虽然该状态引起的重心偏移属于可控状态，也可以通过特定的压力条件来避免该故障的发生，可是这种状态依然会对飞行条件产生限制。经过对燃油系统理论分析合试验验证，可以通过更改成品控制条件或者订制安全区间来避免该现象对飞行安全的影响。该问题的解决，为试飞工作扫清了障碍，为飞机的安全试飞提供了有力的保障。其排查思路和过程，提高了对燃油系统的理解，也为后期的调试工作提供了有力的借鉴。Reference：[1]郭衍锋、张小军、潘俊飞机燃油系统活门关闭特性分析和试验研究[J]《液压与气动》2021，11[2]曾媛飞机燃油系统技术分析[J]《南方农机》2020，23[1]李佩龙(1987——)，男，工程师，沈飞公司试飞站技术室组长，2011年毕业于沈阳航空航天大学飞行器设计与工程专业，目前主要从事飞机