一只燃油箱的獨白

李燕

我本是一只普普通通的箱體

見過大雁南飛，見過燕子歸來

見過孔明燈在空中閃爍著點點

微光

卻沒曾想

能有幸被飛機大哥提攜

裝了燃油

隨他九天之上逛一遭

然而，年少輕狂

他賦予我供油之責

我卻只當小事一樁

幾經(jīng)磨難方知此事不易

必得潛心提升自我

方能不負提攜之恩

采取被動式防爆措施

慚愧當年，自20世紀50年代起，因我之緣故造成機毀人亡的案例有十數(shù)起。回首過往，一些典型事件依然讓人心有余悸。

種種過往，皆因我的不成熟。1996年7月17日，一架波音747飛機從美國紐約起飛后在13000英尺上空爆炸解體，原因是油箱內燃油蒸氣和空氣的混合物遇到點火源引發(fā)燃油箱爆炸。這一次事故之后，NTSB、FAA和工業(yè)方全力以赴，花費數(shù)年時間和大把美元進行了詳細調查研究。2001年，F(xiàn)AA專門對我頒布了第102號修正案，對25.981條款進行修訂。

我自是細細聆聽，深刻領會。此番修訂主要針對燃油箱系統(tǒng)的點火源防護和燃油箱可燃性定性要求。

FAA隨后在2008年繼續(xù)頒布第125號修正案對25.981條款再次進行了大幅修訂，大大提高了對燃油箱可燃性的定量要求。意思就是，飛機大哥再不能隨便帶上我就飛天落地，而必須沉謀研慮，慎始敬終。

究其因，才能避其果。我的屢次爆炸正是因為“起火三角形”——燃油、氧氣和點火源之間的“完美配合”。

其中，點火源最是可惡，電弧電火花、線路打火、熱源等，防不勝防，雖然可以通過優(yōu)化設計減少源頭，但還是不能100%杜絕。

為達防爆目標我也是絞盡腦汁，先后想出了兩大類措施：一類是被動式防爆措施，另一類是主動式防爆措施。

被動式防爆措施，就是在油箱內填充防爆材料，如網(wǎng)狀聚氨酯泡沫材料（抑爆泡沫）或鋁箔網(wǎng)。利用抑爆泡沫將油箱內混合氣體的燃燒控制在局部，防止油箱內氣體壓力超過承載限度而造成油箱的毀壞。

幾次嘗試后，問題依舊無法解決。不足并未讓我退縮，反而促使我再接再厲、精益求精。

從液氮保護到機載制氮

后來，我又想出了幾種主動式防爆措施，即通過控制油箱上部氣相空間的氧濃度達到防火抑爆的目的，就是大家熟知的惰化措施。

采用油箱惰化技術，可以使油箱上部氣相空間的氧濃度在整個飛行過程中絕大部分時間低于支持燃燒的程度。為確保萬一，軍用飛機采用氧濃度不大于9%的惰性化標準，商用飛機的氧濃度指標通常為12%（海平面）。

我最先想到的是液氮保護系統(tǒng)，即在飛機上設置液氮存儲裝置，當需要對燃油箱氣相空間進行惰化時，液氮存儲裝置通過一定的管路將氮氣釋放到燃油箱中，降低氣相空間內的氧氣含量，減少燃油箱發(fā)生火災的可能性。然而，飛機大哥又提出：飛機上并沒有那么大空間來存儲氮，而且，若是每個保障維護基地都配備液氮存儲加注裝置，也增加了后勤保障的難度。

沒辦法，我又想到了哈龍滅火，主要滅火對象是飛機引擎、發(fā)動機機艙、飛機燃油箱以及輔助動力裝置等與飛機動力系統(tǒng)有關的區(qū)域。但這不屬于事前預防，而是一種飛機燃油箱或部件起火后所進行的瞬間撲滅及抑火措施，缺點很明顯。

最后，隨著經(jīng)驗的積累，機載制氮系統(tǒng)應運而生。以發(fā)動機壓氣機內部的高壓氣體或座艙的氣體作為氣源，通過空氣分離器將氣體分成富氮氣體和富氧氣體，富氮氣體可以進入油箱使其氣相空間惰化，富氧氣體一般排出機外。

空氣分離模塊（簡稱ASM）是該系統(tǒng)的核心部件，由數(shù)萬根中空纖維束組成，在壓差作用下，由于中空纖維膜對空氣中的氮氣和氧氣的選擇透過性不一樣，把空氣分離為富氮氣體（NEA）和富氧氣體（OEA）。

相較于液氮系統(tǒng)而言，該系統(tǒng)的核心裝置——空氣分離膜，能夠在飛機運行的不同階段同步產生富氮氣體，長時間保持燃油箱內的氧濃度低于12%的燃爆下限，可以有效地保護燃油箱的安全，同時在經(jīng)濟性、可靠性、維修性上具有優(yōu)勢。

經(jīng)濟油箱惰化系統(tǒng)誕生

但是，有的飛機很小，先天性“氣短”，顧自己就不錯了，沒法分氣給我，哪怕一丁點，比如直升機。我只能另想他法……

新的靈感來源于美國Phyre公司在2004年為空軍研發(fā)的一種新型燃油除氧系統(tǒng)，它用于去除液體燃油中溶解的氧氣。首先，采用一種多孔透水物質作為接觸器，用泵將惰性氣體（氮氣）輸送到氣體接觸器中，使燃油與惰性氣體完全混合，燃油中溶解的氧氣便會逸出，經(jīng)過油氣分離器將燃油和氣體分離，即可實現(xiàn)除氧。

然后，將分離出的含有氧氣、氮氣和燃油蒸氣的混合氣體，引入一個溫度為176～204℃的催化反應室中。在催化劑作用下，燃油蒸氣與氧氣反應，生成二氧化碳和水蒸氣，通過冷凝將水濾出，得到含有二氧化碳的惰性氣體。

最后，將這些惰性氣體壓縮，使其繼續(xù)參與除氧循環(huán)。

一種經(jīng)濟、高效、環(huán)保的油箱惰化系統(tǒng)由此誕生。它功耗低、結構緊湊、重量輕，被稱作“綠色機載惰性氣體發(fā)生系統(tǒng)（GOBIGGS）”。其創(chuàng)新點在于，使用催化劑將燃油蒸氣氧化，這樣既消除了燃油蒸氣，又達到了除氧的目的，反應生成的二氧化碳還可作為惰性氣體循環(huán)使用，可謂一舉三得。