直升機燃油系統污染控制研究

張馳

（中國直升機設計研究所，江西 景德鎮 333001）

燃油系統是直升機的重要系統之一，主要用于儲存直升機任務剖面所規定的燃油量，并在所有使用狀態下，按發動機等動力裝置燃油入口要求向其連續可靠地供油。燃油系統的可靠性對直升機飛行安全有著較大的影響，燃油系統如果受到污染，在極端情況下，可能造成發動機空中停車，直升機失去動力，導致飛行事故。

1 燃油系統功能及組成

典型燃油系統組成如圖1所示。主要由燃油箱子系統、供油子系統、通氣子系統、燃油測量子系統等組成。燃油箱子系統用于儲存直升機任務剖面所規定量的燃油，并具有重力加油和壓力加油功能；供油子系統用于向動力裝置供油，緊急情況下具有切斷燃油的功能；通氣子系統用于保證燃油箱及燃油箱艙與外界壓力平衡，滿足正常通氣要求；燃油測量系統主要用于監控燃油系統油量信息，包括剩余燃油量、燃油流量及供油壓力等。

2 燃油系統污染來源及危害

燃油系統中的污染物可能會造成以下危害：影響燃油系統向發動機供油；造成發動機輸出功率不穩定；引起燃油油量測量系統不準確；導致燃油系統成附件損壞失效等。燃油系統中的污染物主要包括固體顆粒物污染、水污染、微生物污染和燃油中的空氣等。

2.1 固體顆粒物污染

固體顆粒污染物是指存在于燃油中不溶于燃油的固體有害物質。固體污染物主要來自：（1）制造與安裝過程中，燃油系統零部件及成附件在安裝前未進行充分清洗或裝配時人為將污染物帶入系統，如金屬顆粒、橡膠顆粒、纖維織物等；（2）系統的使用環境帶來的污染物，如砂塵、毛絮等；（3）系統日常維護過程中產生的污染，如加油、維修更換零部件時帶來的雜質；（4）加入系統的不潔凈燃油帶來的污染。固體污染物存在堵塞或卡滯發動機活門，造成發動機超溫、超轉等故障的風險，嚴重時甚至破壞整臺發動機。

2.2 水污染

圖1 典型的燃油系統組成

水污染是最常見的燃油污染，燃油箱中的水以溶解水、懸浮水和游離水3種形式存在，主要來自于冷凝或直接來自于燃油中。冷凝水主要來自于環境溫度的變化，外界濕氣通過通氣管路進入燃油箱無油空間后，冷凝并與燃油混合，懸浮于燃油內或聚集在燃油箱底部。燃油中的水分會加速油質惡化、導致系統零部件表面銹蝕、造成測量系統精度下降，在寒冷條件下結冰，堵塞供油系統，進而影響發動機供油。

2.3 微生物污染

燃油系統中的微生物污染主要來自于加入的燃油。燃油中一般含有細菌、霉菌和酵母菌等微生物。在生產和運輸過程的任一環節都可能被霉菌孢子、真菌等微生物污染，并在適宜的生長環境下大量繁殖。微生物會引起燃油乳化或變質、系統元件堵塞和腐蝕、測量傳感器失靈等問題。

2.4 燃油中的空氣

燃油油液中一般含有5%～13%的空氣，氣體從燃油中溢出時存在造成氣蝕現象的可能，氣蝕過程中會伴隨著化學腐蝕和電解腐蝕。另外，空氣在一定壓力下會促成燃油生成化學沉淀物。

3 燃油系統污染預防及控制措施

3.1 燃油油料污染控制

目前國內直升機使用的燃油一般為RP-3和RP-5，GB 6537《3號噴氣燃料》和GJB 560《高閃點噴氣燃料規范》分別對RP-3和RP-5規定了顆粒物含量值為不大于1mg/L，并采用SH/T 0093《噴氣燃料固體顆粒污染物測定法》進行測定。微生物污染目前僅有美國的ASTM D6469-04《燃料和燃料系統中微生物雜質的標準指南》對燃油中微生物的檢測及控制做了較為詳細的說明，國內主要通過傳統的目視檢查法、微生物培養檢查法、設備檢測分析法等進行檢測。為了防止燃油油料本身受到污染，一般采用控制燃油中水分、添加殺菌劑、改進燃油存儲設備等方法加強對燃油污染的控制。

3.2 系統抗污染設計

燃油系統在進行系統方案設計時，需要根據直升機所使用的環境條件，應進行抗污染設計，對污染進行預防和控制，以保證經過燃油系統進入發動機的燃油的潔凈。

（1）加入燃油要求。為降低燃油對系統的污染，首先需要從加入的燃油的提煉、存儲和運輸等進行控制，定期對儲油裝置中的燃油進行微生物檢測，或加入抗微生物添加劑。加入燃油系統的燃油固體顆粒污染度應符合表1中的Ⅰ類要求，游離水的含量應不超過0.12cm3/L。如果發動機對燃油系統提出了其他要求，加入的燃油還應滿足發動機的要求。

表1 固體污染物要求

（2）燃油濾。根據發動機入口要求，燃油系統應在供油管路上設置必要的燃油濾，其過濾精度應保證既油滿足發動機入口要求，又不會引起不必要的阻力損失。另外，燃油濾應設置旁路狀態指示器，當燃油濾接近和處于旁路狀態時給予指示。同時，為過濾掉大于2mm的顆粒污染物，一般在燃油增壓泵入口或吸油口安裝8目的濾網。

（3）排沉淀裝置。在燃油箱底部設置排沉淀裝置，定期排出直升機燃油箱底部聚積的水分和雜質，排沉淀裝置應設置在燃油箱的最低處，以保證能放出全部聚集的沉淀物。

（4）成附件污染度控制。燃油系統的成附件作為系統重要組成部分，應保證自身的潔凈。成附件在設計時，應選擇耐磨且具有良好的化學穩定性的材料，設計成不易留存污染物的結構形式，避免采用易堵塞的小孔結構及狹長流道等。燃油箱等可采用抗微生物的涂料。成附件在完成功能性能試驗，交付總裝前，燃油固體顆粒污染度應符合表1中的Ⅱ類，游離水的含量應不超過0.12cm3/L。

（5）系統裝配完成后的凈化。在完成燃油系統裝配后，應對燃油系統進行凈化，并在燃油箱及供油管路出口取樣，確保取樣燃油污染度滿足發動機的要求

3.3 使用維護中的防污染

直升機在使用過程中，需注意不要對燃油系統中的燃油造成污染：如進行地面加油時遇到風沙、雨雪天氣加油時要有防塵措施，夏季夜航時要有防蟲措施；在條件允許的情況下，盡量使用壓力加油；直升機每日首次飛行前，地勤維護人員需進行放沉淀操作；定期對直升機燃油箱中的燃油進行取樣化驗；定期檢查燃油濾；在拆裝燃油系統零部件后，要對燃油系統進行凈化等。

4 結語

直升機燃油系統的污染會直接影響發動機工作，帶來飛行安全問題。設計人員和維護人員都應重視燃油系統的污染危害，從污染的來源進行分析，在設計和使用中防止燃油系統污染，提高發動機工作的可靠性，保障直升機的飛行安全。