探讨飞机燃油系统技术

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摘要：随着航空航天工业的飞速发展，对各种飞机的机型提出了越来越高的性能要求。飞机燃油系统类似于一个较为繁琐的流体网络，作为飞机上不可缺少的一个子系统，对飞机的各种性能有着关键性的影响，且直接影响飞机是否能够正常的飞行。基于此，本文对飞机燃油系统进行技术分析，仅供有关人员参考。

关键词：飞机；燃油系统；技术分析

前言

随着我国国防及经济高速发展的需求，对航空航天工业提出了更高的要求，要求研发出全新的机型以及对一些机型进行改进创新，进而生产出综合性能优良的机型。飞机燃油系统可以称为“外燃油系统”，也可以称之为“低压燃油系统”。飞机燃油系统是飞机系统中的一个不可或缺并且至关重要的子系统，飞机燃油系统会直接影响飞机的各种性能。其作用主要是用来储存燃油，并确保在任何飞行状态下，燃油系统都能够按照发动机所要求的流量以及压力向发动机进行连续不断且可靠稳定的供油[1]。另外，燃油系统还有其他一些额外的附加功能，比如：燃油可以用来冷却飞机上其他的子系统；还有平衡飞机的作用，可以保证飞机的重心在规定的范围内。随着对飞机性能越来越高的要求，飞机的燃油系统从简单到复杂并且整个系统的功能也在逐渐的完善。比如，人类最初发明的飞机燃油系统是非常简单的，只有一个油箱，仅有一台供油泵向发动机进行供油。随着航空航天工业的高速发展，飞机的载油量也在不断的增加。显然，一个油箱是满足不了要求的，因此油箱就从一个发展成了多个；为了保证整个飞行过程的安全，飞机应具有优异的操纵安定性，这就要求各个燃油箱的燃油要按照规定的比例和前后顺序进行输油，因此就有了输油控制系统的出现。泵的高空性需要随着飞机不断上升的飞行高度而增加，为了提升泵的高空性，就有了通气增压系统的出现[2]。对燃油系统所提出的一般要求是：工作状态时稳定并且可靠、重量较轻、外轮廓尺寸较小、结构不复杂、维护修理尽可能的简单、控制精度较高以及生产工艺性好等[3-4]。飞机燃油系统对军用机而言，燃油系统的好坏直接影响飞机的有效载荷、航程及作战半径；而对民用运输机而言，则直接影响其经济性，比如燃油测量精度提高0.5％，就可以多承载几名乘客。并且飞机燃油系统对飞机的安全性有直接的影响，其系统元部件繁多且复杂，在使用中如果出现故障，那么障碍的排除存在较大困难[5-6]。飞机维修人员应该熟知飞机燃油系统的组成以及主要元部件的工作原理才能够快速的排除飞机故障。如何提高燃油系统的精度、增加其可靠性以及改善维护性是设计研究人员要解决的问题，要解决这些问题，设计研究人员应首先对飞机燃油系统的组成以及各个组成部分的功用有清晰的认知。故，不管是对于飞机维修人员还是设计研究人员，对飞机燃油系统进行技术分析的作用是显而易见的。

1飞机燃油各系统分析

1.1供油系统

供油系统是用来确保飞机在地面以及飞行的任何状态下，都能够向发动机和辅助动力装置持续不断的供油。左、右两个互不影响的分供油系统构成供油系统，每侧的供油系统是由供油管路、增压泵以及单向活门组成。左供油系统作用是向左发动机供油，右供油系统的作用则是向右发动机和辅助动力装置供油[7]。供油系统主要元部件构成如下：1）油箱；2）增压泵，其主要作用是不仅能够将油箱中的燃油抽出来，还能够达到压力增大的效果，这样可以直接供给发动机上的低压泵，从而提升燃油系统高空性；3）导管；4）管路接头，管路接头在一般情况下采用柔性连接的方式；5）连通开关，为了能够将两个相互独立的燃油系统连通，在左、右燃油系统的连接管路上设置连通开关。将两个相互独立燃油系统连通的目的是，以防其中一个供油系统不能正常工作，另外一个供油系统能够代替其正常工作；6）单向活门，增加该元件不仅可以有效的防止油箱组内的燃油相互混合流通，还能够确保耗油按照规定的顺序进行。一般情况下该元件安装在油箱组间的导管内；7）防火开关，该元件关闭时能够及时有效的切断供油管路，这样能大概率的降低事故的发生；8）放油开关，无特殊情况一般是安置在发动机的供油总管上，该元件能够通过增压泵同时放掉同侧的油箱里面的燃油；9）压力信号器，一般情况下接在每一个油泵与其较近的单向活门之间的主油管上，该元件的主要功用是测试油泵后的压力，从而去判别各个油泵此时的工作状态。

1.2燃油箱

燃油箱在燃油系统中的功能就是根据飞机设计的战术技术要求和飞机的总体要求贮存发动机所需要的燃油。飞机燃油箱的分类有许多种，有的是按油箱在飞机上所处的位置来分类的，有的是按油箱结构和材质进行分类的，还有的是按油箱自身的功能进行分类。因此，飞机燃油箱所采用的基本结构一般有整体油箱、软油箱、硬油箱和悬挂副油箱。飞机燃油系统的重量特性、工作寿命、可靠性、耐久性、可修复性，在许多方面取决于油箱的结构、位置和性能。因此对燃油箱的各种性能有着严格的要求[8]。

1.3油箱通气增压系统

飞机的通气系统是一种开放式通气系统，即飞机的燃油箱与大气之间是相通的。开放式通气系统主要是为了保证飞机在任何飞行状态以及进行压力加油时，油箱内外压力依然保持平衡，可以防止油箱变形和供油产生气塞的情况。通气系统的工作过程描述如下：1）供油系统进行供油工作时，油箱的液面会降低，燃油所占体积变小，减小的体积被空气占据。因此，此工作状态下通气系统中空气的体积流量与燃油的体积流量是相等的，并且在油气界面上达到压力平衡。2）供油系统进行地面压力加油工作时，油箱的液面会升高，燃油所占体积变大，空气系统会把等体积的空气排出。因此，此工作状态下通气系统中空气的体积流量与燃油加油的体积流量依然是相等，且在油气界面上达到压力平衡。无论在哪种工作状态下工作，通气系统都是起着平衡油箱中压力的作用。油箱通气增压系统构成元件：通气进气口（一般是安装在机翼前缘部分的下方）、导管、弯管（主要是用来把油箱和导管连接在一起）、放油开关以及单向活门等。

1.4加放油系统

加放油系统是飞机燃油系统必不可少的一个子系统，不仅要求系统工作简单迅速，而且要安全可靠。现在飞机上使用的加油方式一般为重力加油，也叫开敞式加油，就是通过打开油箱上部加油口，利用燃油口的位能，给飞机各个油箱加注所需要的燃油。重力加油一般由飞机上蒙皮的加油口盖、漏斗形橡胶套管、油箱加油口组件、加油枪电搭接插座及油箱连通管、单向阀等组成。还有一种加油方式为压力加油，一般是在泵压作用下通过配置在飞机下部的一个或几个加油接头和预先配置好的加油管分别对一个或多个油箱进行集中加油。重力加油系统的功能框图，如图1所示。加放油系统的元件构成一般为：加油接头、稳压槽、加油管路以及减压孔板等。在该系统中增加减压孔板不仅可以对各个油箱组的加油流量进行限流，进而确保所有油箱组需要同时满油的需求；还可以提高管路的阻力，这样能够大大减小燃油流进油箱的压力，进而达到避免燃油流进油箱的时候发生冲击的现象。

1.5油量指示

在加油时测量各油箱的油量，当燃油达到选定的油量时，切断加油通路；反映各油箱油泵的工作状态，当油泵不工作时或出口压力不符合要求时，显示故障或发出失效警告，以使驾驶员采取应急措施；飞机重心移动超过限制范围时，能自动测出飞机重心的位置，并自动的在平衡油箱之间输油，使飞机重心不至移动出界。油量指示是其中最为关键的一项状态监控。飞机的剩余油量是用来做出判断，准确测量指示油箱里的剩余油量及其重要。

1.6输油系统

飞机输油系统按功能分类，一般包括三大部分：主输油系统、辅助输油系统、平衡输油系统。主输油系统主要把燃油由分散在飞机各处的顺序油箱经导管输往消耗油箱，输油量一般大于等于发动机所需的燃油消耗量。而辅助系统则是保证通气、增压、油箱中燃油的排出和用完油箱的剩余燃油；平衡输油系统是为了确保建立飞机所必须的平衡力矩。一般在无法靠控制燃油顺序去控制重心的情况下，才会设立平衡输油系统，所以一般情况下平衡输油系统通常是独立的。输油系统设计时的主要任务是：在地面和飞行状态下，按一定的顺序，以最简单经济的方式，将输油箱的燃油输送到供油箱，并且同时保证具有最小的重心变化。对输油系统一般的技术要求有：1）输油及输油管理系统自动化程度，在设计中要预先规定自动化的等级；2）输油及输油管理系统附件要少，并且保证在飞机输油故障的状态下，不能对飞机结构和飞机重心造成影响；3）输油及输油管理类系统应该具有在故障输油状态下重力输油的能力。

2结语

本文对燃油箱系统做了一个简要的介绍，对飞机燃油系统的组成以及主要元部件的工作原理进行了简要的技术分析，可以为维修人员进一步了解飞机燃油系统提供一些理论支持，也可以为飞机燃油系统的设计与开发提供一些理论依据。

参考文献：

[1]高行山，刘永寿，岳珠峰.某型飞机燃油输送系统供油稳定性研究[J].机械科学与技术，2008，27(12)：1541-1544.

[2]吕亚国.飞机燃油系统计算研究[D].西安：西北工业大学，2006.

[4]肖凝，蒋正雄.第四代战斗机燃油系统综述[J].航空科学技术，2004(3)：23-25.

[5]许子利.基于事例的飞机故障诊断系统设计与实现[J].南方农机，2015，46(6)：30-31.

[6]冯震宙，高行山，刘永寿，等.某型飞机燃油/液压系统故障统计与分析[J].飞机工程，2007(1)：50-53.

[7]刘小锋.飞机燃油系统管路连接技术的现状和发展[J].飞机工程，2005(3)：35-38.

[8]杨宗卫.民航飞机燃油系统的分析[J].内燃机与配件，2019(17)：44-45.

作者：曾媛 单位：江西应用科技学院