飛機機翼異常噴油故障分析

■ 程斌 蘇永貴 王瑾/中國飛行試驗研究院

1 故障現(xiàn)象

飛機地面試車檢查時，發(fā)現(xiàn)左、右機翼油箱排氣孔異常噴油。飛機返場后，檢查發(fā)現(xiàn)左、右機翼下表面和飛機油箱的負壓安全活門均有明顯油跡。

2 原理概述

2.1 加油過程

某型飛機是通過機電地面維護組件和機電控制與管理計算機之間的總線進行數(shù)據(jù)通信，完成對各油箱的壓力加油控制。壓力加油時，通過操作地面維護組件上的按鍵，一方面可對主要的加油系統(tǒng)附件（加油控制活門、油面控制器和加/輸油控制活門）進行預檢，另一方面還可對飛機的加油量和加油方式進行選擇，實現(xiàn)可選擇性加油功能；各油箱內的油面信號器將油箱內的油面狀態(tài)送往機電管理計算機，機電管理計算機發(fā)出信號到機電功率驅動盒1，由機電功率驅動盒1 內的繼電器控制各油箱加油控制活門的開關完成壓力加油過程。加油控制原理簡圖如圖1 所示。

機翼副油箱的加油由機翼副油箱加/輸油控制活門與副油箱中相應的滿油信號器控制。當機翼副油箱不是滿油狀態(tài)時，滿油信號器未向機電管理計算機發(fā)出副油箱滿油信號。加油人員在地面維護組件上進行操作，發(fā)出加油指令，地面維護組件將加油指令送往機電管理計算機，機電管理計算機通過機電功率驅動盒1 向機翼副油箱加/輸油控制活門加電打開副油箱加油控制活門進行加油。當副油箱加滿油時，滿油信號器發(fā)出滿油信號到機電管理計算機，機電管理計算機通過機電功率驅動盒1 斷電關閉副油箱加油活門。

2.2 前組油箱輸油過程

副油箱輸油結束后，發(fā)動機繼續(xù)消耗供油箱燃油約50kg，供油箱油面下降至上浮動滑閥控制油面，組合式輸油活門打開，前組油箱向供油箱輸油。若上浮動滑閥控制故障，油面繼續(xù)下降，當油面下降至磁浮子開關的控制油面時，開關接通發(fā)出信號，前組電磁活門通電打開，組合式輸油活門也打開，前組油箱向供油箱輸油。

在前組輸油泵發(fā)生故障或油盡時，壓力信號器會發(fā)出油泵低壓信號，機電管理計算機在延時120s后向座艙告警板發(fā)出信號，輸油信號燈亮，同時關閉輸油泵。若此時前組油量大于50kg，機電管理計算機判定為油泵故障，否則為前組油箱油盡。機電管理計算機發(fā)出指令使前組油箱輸油泵自動關閉，并使燃油電動開關打開，自發(fā)動機供油管路引主動燃油至輸油引射泵，至引射泵輸油或抽盡余油。輸油原理簡圖如圖2 所示。

圖2 前組輸油原理簡圖

3 故障定位

通過對油箱輸油飛行參數(shù)數(shù)據(jù)（如圖3 所示）判讀發(fā)現(xiàn)，左、右機翼副油箱油量消耗較快，耗油順序和各油箱油量指示均正常,油量消耗勻速下降。前組油箱油量在下降過程中有多次異常躍升現(xiàn)象（圖3 中虛線為正常消耗曲線,平滑下降）。結合機上故障現(xiàn)象，初步分析造成機翼通氣孔異常噴油可能是由于前組油箱液面異常升高，部分燃油會通過油箱的通氣口進入通氣管和通氣箱。發(fā)動機試車時由于系統(tǒng)大量排氣，通氣管中的燃油隨氣體從左右機翼下表面排氣口排出，導致噴油。通過對加輸油控制原理分析，建立以前組油箱液面異常升高為頂?shù)墓收蠘洌鐖D4所示。

圖3 油箱油量消耗示意圖

圖4 前組油箱油位異常故障樹

1）燃油電動開關故障：正常輸油階段，燃油電動開關應該在常閉位置，在前組輸油泵發(fā)生故障或油盡時，壓力信號器會發(fā)出油泵低壓信號，機電管理計算機在延時120s 后向座艙告警板發(fā)出信號，輸油信號燈亮，同時關閉輸油泵。若此時前組油量大于50kg，機電管理計算機判定為油泵故障，否則為前組油箱油盡。機電管理計算機發(fā)出指令使前組油箱輸油泵自動關閉，并使燃油電動開關打開，自發(fā)動機供油管路引主動燃油至輸油引射泵，至引射泵輸油或抽盡余油。如果燃油電動開關故障，處于常開位置，高壓燃油通過開關不斷涌入輸油引射泵，致使輸油引射泵膠圈脫開，液面異常上升。

2）比例器（輸油活門）故障：輸油活門如果故障，可能導致內部串油，從機翼油箱進入供油箱的燃油，通過輸油活門串至1 號油箱，致使油位異常上升。

3）加油控制活門故障：2 號油箱加油控制活門故障，導致無法關閉，2 號油箱油位異常升高。

針對以上可能產生故障的原因，在飛機上做了如下檢查：

a.結合燃油電動活門常開現(xiàn)象推斷，油量異常上升有可能為引射泵膠圈漏油，檢查1 號油箱引射泵發(fā)現(xiàn)膠圈脫開，后續(xù)更換燃油電動開關，換裝新的引射泵膠圈后試車檢查故障消失。

b.結合飛參數(shù)據(jù)對油量消耗進行分析，機翼油箱輸油正常，排除比例器串油故障。

c.飛機加油前進行加油活門預檢，預檢正常，加油也無異常，排除加油控制活門故障。

4 故障原因

經過以上故障分析和相應的排故工作，故障定位為燃油電動開關故障。燃油電動開關卡滯在常開位置，導致高壓主動燃油直接涌入輸油引射泵，高油壓致使引射泵膠圈脫開，主動燃油不斷滲入，油位異常后，部分燃油會通過油箱的通氣口進入通氣管和通氣箱。發(fā)動機試車時系統(tǒng)大量排氣，通氣管中的燃油隨氣體從左右機翼下表面排氣口排出，導致噴油。

后續(xù)更換燃油電動開關，更換1 號油箱輸油引射泵膠圈，打泵觀察系統(tǒng)工作正常，后發(fā)動機試車驗證，加輸油順序一切正常，故障排除。

5 總結

在飛機燃油系統(tǒng)所有的功能性故障中，大多數(shù)故障為供輸油順序異常、燃油指示不準確、燃油異常減少等。而燃油異常增多現(xiàn)象較為少見，且此種故障表象不明顯，因為前組油箱油滿后繼續(xù)增多，該油箱的油量指示會穩(wěn)定在滿油值而看不出異常，導致此類故障的隱蔽性很強。針對此類故障，總結出以下鑒別方法。

1）警惕通氣箱和油箱通氣口的油跡。因為該油箱增多的燃油不會憑空消失，有很大的概率會流入通氣箱中從油箱排氣口中流出，一般情況下較低的排氣口油跡較多。

2）在發(fā)現(xiàn)油箱排氣口有大量油跡后，要通過飛參對油量消耗情況仔細判讀，尤其是各油箱油量消耗曲線及油箱滿油信號。此時燃油的供輸油順序并不會有明顯異常，但是故障油箱的燃油消耗量會呈現(xiàn)出明顯異常波形。在燃油測量系統(tǒng)設計時，計算機的算法進行了優(yōu)化，使得正常情況下燃油量不會出現(xiàn)多指，也就是說油量的波動不會出現(xiàn)向上多指的可能性。結合油箱滿油信號頻繁出現(xiàn)，當該油箱的油耗曲線有明顯的向上跳動的特征時，基本可以判定為該油箱燃油異常增多。

現(xiàn)在燃油系統(tǒng)普遍利用總線技術，采用高精度油量測量系統(tǒng)以及高集成控制驅動單元實現(xiàn)燃油系統(tǒng)與其他飛機子系統(tǒng)之間的交聯(lián)。平時排故工作中應加強對故障現(xiàn)象的認真分析和把握，并結合機電系統(tǒng)報出的故障信息和飛參數(shù)據(jù)對故障進行診斷分析，以便提升排故的準確性和效率。