某型飞机压力加油不正常故障分析及解决方案

范吉林

(长沙五七一二飞机工业有限责任公司，湖南 长沙 410000)

在对某型飞机BE180、BE181进行压力加油时，前组油箱正常油满信号灯不亮。经检查BE180飞机前组油箱没加进油，BE181前组油箱没加满，油平面离加油口大约20cm。

图1 压力加油控制工作原理图

1 工作原理

压力加油控制工作原理如图1所示。［1］压力加油控制系统包括正常系统和应急控制系统。压力加油时，当机身油箱中的油面上升到规定高度时，油箱中燃油浮子阀中的浮子浮起，导压管中的油压升高，使燃油电磁开关中的正常控制腔工作，燃油电磁开关关闭，切断加油油路，正常油满信号灯(黄色)燃亮。当正常控制系统有故障时，油箱油面会继续上升，当上升到应急油面时，燃油浮子阀中的应急油满信号器接通电路，使燃油电磁开关中的应急控制腔工作，燃油电磁开关关闭，切断压力加油油路，应急油满信号灯(红色)燃亮。

2 故障分析

2.1 造成油加不满或加不进的可能原因

1)压力加油接头堵塞或打不开;

2)连接导压管的导管弯曲角度过大，油液流动阻力大;

3)燃油浮子阀RFF16/1的活门堵塞，不能使燃油电磁开关正常控制腔的燃油通过燃油浮子阀泄压;

4)燃油电磁开关RDK－13进油活门打不开。

2.2 检查整个压力加油控制系统

1)对压力加油接头GJB60－85检查，Φ28mm的限流孔没有堵塞，同时后组油箱能正常加油，说明压力加油接头GJB60－85能正常工作，此处可以排除。

2)将燃油浮子阀拆下检查，控制导管无过度弯曲，不会有过大的流动阻力;浮子和活门组件经试验台检查工作正常，信号灯均能在规定油面高度上正常燃亮，并更换新的燃油浮子阀RFF16/1，此故障未能消除，故导管和浮子阀的原因均可排除。

3)拆下燃油电磁开关到试验台检查，在进口为0.35MPa的煤油压力下活门不能打开输油。

图2 燃油电磁开关RDK－13结构图

燃油电磁开关RDK－13结构如图2所示，它由活门、薄膜组件、导向杆、弹簧、安全阀、电磁阀和导压管接头等组成。［2］工作原理是压力加油管路的煤油可经导向杆上的小孔流入薄膜腔B、薄膜腔A，薄膜腔A与导压管接头连通，薄膜腔B与电磁阀油路相通直接到油箱。导压管接头用导管与燃油浮子阀相连接，薄膜腔A内的煤油压力可以通过燃油浮子阀卸掉，薄膜腔B的压力可通过电磁阀卸掉直接到油箱。压力加油时，燃油浮子阀的活门是打开的，薄膜腔A的压力可以经导压管从燃油浮子阀活门处泄压，而因为电磁阀未通电薄膜腔B的压力可通过电磁阀卸掉直接到油箱，因此燃油电磁开关RDK－13的活门在燃油压力作用下打开，实现压力加油。随着油面上升到“正常油面控制位置”时，燃油浮子阀关闭，薄膜腔A的压力升高，与进油压力平衡，故在弹簧力的作用下，燃油电磁开关的活门关闭，压力加油油路被切断，停止压力加油。当正常控制系统有故障时，浮子阀腔内的油面继续升高，当油面上升到“应急油面控制位置”时燃油浮子阀中的应急油满信号传感器接通电路，使电磁阀通电关闭油路，薄膜腔B中止泄压，压力升高，与进油压力平衡，故在弹簧力的作用下，活门关闭，压力加油油路被切断。

从附件结构和工作原理分析，要使燃油电磁开关RDK－13活门不打开或打开开度小，原因主要有3个:1)导压管接头被堵，薄膜腔A的压力无法泄掉，在弹簧力的作用下使活门关闭;2)弹簧RDK13－000－09弹力过大;3)电磁阀活门组件RDK13－530与主体RDK13－530－02的阀口间隙为零。

综上所述，对故障件重新试验验证分析，打开导压接头堵帽，活门打开输油，证明薄膜腔A工作正常，分解附件上半部分，对弹簧RDK13－000－09进行测力检查，符合要求;当将导压管接头堵上，电磁阀未通电时，电磁阀的活门组件RDK13－530在弹簧力的作用下应该是打开的，与主体RDK13－530－02的阀口是应该有间隙的，薄膜腔B到电磁阀的油路应该是通的，可以将薄膜腔B的油液排往油箱，但此时发现无油液流出，活门无法打开，初步确定电磁阀的活门组件RDK13－530与主体RDK13－530－02的阀口没有间隙或发生堵塞。

根据判断分析，拆下电磁阀，用深度尺测量活门组件RDK13－530与主体RDK13－530－02阀口间隙为零，而技术条件规定间隙不小于0.2mm，经锉修衔铁活门杆端面，保证间隙不小于0.2mm，重新装配试验，燃油电磁开关活门打开。重新装配上飞机进行压力加油时，正常油满信号灯(黄色)燃亮，检查油箱油面符合规定，故障排除。

从上述检查分析得出，压力加油不正常故障造成的原因是电磁阀活门组件与壳体活门座阀口间隙为零，燃油电磁开关主要是在加油过程中经导向杆上的小孔流入应急薄膜腔的燃油不能通过电磁阀泄掉，从而使应急薄膜腔的燃油压力越来越大，并与加油压力平衡，在弹簧力的作用下关闭活门，切断压力加油油路，从而使飞机不能正常将油加满。

3 理论分析

可以将该电磁阀简化为液压控制阀中应用较广的锥阀形式，不同的是锥阀角α为180°，简化的模型如图3所示。

图3 电磁阀简化模型

3.1 压力流量特性

根据流体力学中流经节流孔的流量公式，［3］得到电磁阀的流量表达式为:

式中，Cq－流量系数，液流完全收缩，取Cq=0.7

dm－阀座孔直径平均值为Φ3mm〔m=(d+d1)/2)〕

ρ－燃油密度0.8×103kg/m3

α－1/2锥阀角，90°

ΔP－压力损失，由试验规范取ΔP=98 kPa

X－阀口间隙D

将上述值代入公式(1)得出

由公式(2)可知，流量Q不受流体粘性变化的影响，同时煤油粘性很低，粘性可以忽略不计，只有当间隙D越小，即活门组件RDK13－530与主体RDK13－530－02的阀口间隙越小，流过阀口的航空煤油流量Q越小，也就是进入薄膜腔B的煤油通过电磁阀阀口排入油箱的流量减少，根据节流产生压力的原理，让薄膜腔B逐步建压，产生一定压力，当这个压力不能与加油压力平衡时，但是会克服部分进油压力，与弹簧力共同作用下将附件进油口活门开度变小，进油活门流通面积减少，单位时间内进入油箱煤油流量减小，这样产生的后果是压力加油时间变长。

3.2 反复试验验证间隙D的变化对加油的影响

只有当活门组件RDK13－530与主体RDK13－530－02的阀口间隙D为零时，燃油电磁开关活门不能打开，从而造成煤油加不进，BE180飞机属于这种情况;当活门间隙0＜D＜0.1mm时，当油箱油面接近正常加油油面时，燃油浮子阀灯罩活门(与燃油电磁开关导压口相连)开度也变小，接近关闭状态，这样薄膜腔A的油液无法迅速从燃油浮子阀卸掉，从而A腔产生一定的压力，这样在A腔、B腔压力与活门弹簧共同作用下，而这个合力大于加油压力时，将会让油箱加不满，BE181飞机就属于这种情况;而当活门间隙0.1≤D＜0.2mm时，活门打开开度减小，造成单位时间进入油箱的流量减小，从而加油时间变长;当间隙D≥0.2mm时，燃油电磁开关能正常打开加油，在规定时间内能把油箱加满。当然间隙D不能无限制大，间隙D必须保证活门组件能够在电磁力的推动下克服电磁活门弹簧力将电磁活门关闭为准。

3.3 影响阀口间隙D的主要因素

1)燃油内的微粒杂质污染。由于活门组件与阀口实际上是一个节流口，由节流原理可知长时间的反复工作，节流口处高速液流产生局部高温，致使油液氧化生成胶质沉淀，这些生成物跟油中原有杂质结合，在压胶活门胶面表面逐步形成附着层，从而使间隙变小甚至为零，形成阀口堵塞。

2)活门橡胶的耐油性。橡胶活门经煤油长时间的浸泡发生澎涨，使间隙变小甚至为零。考虑到活门粘接性的问题，采用的橡胶是5080，但是5080溶涨率合格范围较宽(0～15%)，当它处于上限时，就可能使装配过程中调整的间隙变小，甚至为零。

3)人为差错。一是凭经验操作，二是工艺技术文件没有规定测量方法，从而导致工人可能没有按工艺技术要求保证间隙D不小于0.2mm。

4 解决办法

1)修理时严格控制活门组件RDK13－530与主体RDK13－530－02活门座间隙D不小于0.2mm。当间隙不够时，允许锉修活门组件杆端面。间隙D按图4所示进行测量，由公式D=A－(B－C)算出间隙D。

图4 间隙D的测量

2)附件装配前，将新压制的压胶活门做浸油试验24小时，检查活门橡胶的耐油性。如发现橡胶溶涨率超过技术规范5%时，应及时反馈到压胶工段查找原因，同时浸泡后迅速装配可以保证所测量的间隙D是活门工作时的真实间隙，避免因为活门橡胶膨涨，让间隙D变小，甚至堵住阀口。

3)试飞站和外场在平时维护中注意保持燃油系统的清洁，以保证控制系统油路的通畅和附件的可靠工作。在进行压力加油检查时，注意观察压力加油速度，以保证压力加油的可靠性。

4)装配车间装配时注意不要导管弯曲角度过大，尽量平缓过度，装配时注意保持导管和附件的清洁，防止对油液的污染。

根据以上方法进行修理和维护，提高了燃油电磁开关RDK－13和压力加油系统的性能稳定性，消除了质量隐患。

［1］杨华保.飞机原理与构造［M］.西安:西北工业大学出版社，2007.

［2］李向新.燃油电磁开关RDK－13修理工艺规程［S］.长沙:长沙五七一二飞机工业有限责任公司，1999，(7).

［3］RDK－13燃油电磁开关技术说明书［S］.宜宾:国营570 厂，1990.

［4］林肖芬，顾宏斌.飞机系统设计原理［M］.南京:南京航空航天大学出版社，1997.

［5］陈廷楠.应用流体力学［M］.北京:航空工业出版社，1999.