某民用飞机燃油箱通气系统飞行试验研究

陈战斌，魏锦洲，吕美茜

(中国飞行试验研究院发动机所，陕西西安710089)



某民用飞机燃油箱通气系统飞行试验研究

陈战斌，魏锦洲，吕美茜

(中国飞行试验研究院发动机所，陕西西安710089)

摘要：对某民用飞机燃油箱通气系统飞行试验条款、方法进行了研究，并对试飞数据进行了分析，证明了该飞机燃油箱通气系统满足设计要求，为民用飞机燃油箱通气系统合格审定试飞积累了宝贵的经验。

关键词:燃油箱通气系统适航条款飞行试验

0引言

当燃油箱中的输油泵抽油时,燃油箱中的油面必然下降，若油箱密闭，油箱内就会形成负压，这种负压不仅使输油泵吸不了油，还会使油箱因外部气压大于箱内气压而受到挤压，最终会导致结构损坏。为了解决上述问题，飞机油箱一般都设置了通气系统。飞机燃油箱通气系统就是使油箱与大气相通，加油时排出油箱中的空气，飞行中防止油箱中出现不允许的正压和负压的系统[1]。

飞机燃油箱通气系统一般可分为敞开式通气系统、开式系统、闭式系统。敞开式通气系统的通气管上不设调节和控制功能的附件，是油箱直接与大气相通的通气系统；开式系统是采用开环控制原理调节，保持油箱压力的系统；闭式系统是采用闭式控制原理调节，保持油箱压力的系统。与大多数军用飞机采用的闭式系统不同，商用飞机燃油箱通气系统一般使用开式系统[2-3]。

[4]曾光奇，胡均安，王东，等. 模糊控制理论与工程应用[M].武汉：华中科技大学出版社，2006.

[5]杨旭东，肖路，卢剑锋.低压环境动物舱自动控制系统研究[J]. 现代机械，2012(03)73-75.

[6]廖常初. S7-300/400 PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2008.

[7]王忠明，许永华，黄泽阳，姜文亭，曹金军，杨自更，张东辉，耿西亮，许琴. 基于大型复合低压舱的模拟环境系统研制[J].医疗卫生装备，2011，32(12)：13-14.

中国民用航空规章《运输类飞机适航标准》(CCAR-25-R3)中§25.975(a)条款规定：每个燃油箱必须从膨胀空间的顶部通气，以便在任何正常飞行情况下都能有效地通气。§25.975(a)(2)条款规定每个通气口的位置必须能防止正常运行时产生的燃油虹吸；§25.975(a)(3)条款规定在飞机正常飞行、最大升降速率时通气量和通气压力必须使燃油箱内外压差保持在可接受的范围内[4]。

为了验证上述条款的符合性，在某民用飞机燃油系统合格审定试飞中，进行了燃油箱通气系统飞行试验。

1某民用飞机燃油箱通气系统介绍

某民用飞机燃油箱通气系统结构示意图如图1所示。燃油箱通气系统由通气防溢油箱(通气油箱)、潜伏式冲压通气口、通气浮子阀、回油单项阀、火焰抑制器、旁通活门以及通气管路组成。通气油箱设在每个机翼油箱的外侧，容积约为130 L，通过潜伏式通气口与外界大气相连通。为了防止燃油箱着火爆燃，在通气管路上安装有火焰抑制器，同时，每个火焰抑制器还配有旁通活门，旁通活门在火焰抑制器堵塞的情况下打开，保证油箱不会超压。通气油箱设有回油单向阀，以使由于飞机飞行姿态变化而进入通气油箱内的燃油返回机翼油箱。

图1　某民用飞机燃油箱通气系统结构示意图

每个机翼油箱都有两个通气入口与通气油箱相连通。一个通气入口在机翼油箱内侧，另一个通气入口在机翼油箱外侧。通气系统设计可使机翼油箱压力保持在-13.8 kPa～24.1 kPa之间。

2燃油箱通气系统试验方法

根据中国民用航空规章《运输类飞机适航标准》(CCAR-25-R3)§25.975条款对燃油箱通气系统的要求，燃油箱通气系统试验方法分为地面滑行和飞行试验。为了验证试验过程中，燃油是否从通气口处泄漏，试验前，在通气口涂上燃油显色剂；在飞机左右油箱中，共加装了4个气压传感器，该传感器均为相对压力传感器[5]。

2.1地面滑行试验方法

a)左、右油箱满油，进行 “S”形滑跑，检查燃油通气口有无燃油泄漏；

b)地面滑跑加速至中断速度时减速停车，检查通气口有无燃油泄漏。

2.2飞行试验方法

a)飞机起飞后爬升，左转弯以最大爬升率爬升到升限；起飞后爬升，保持右转弯以最大爬升率爬升到升限；

b)飞机油箱剩余一半燃油，从升限高度，以最大下降率急剧下降到最低安全高度；

c)飞机在低、中、高不同高度上，以不同的飞行速度(1.3VSR、巡航速度、最大平飞速度)稳定平飞；

d)飞机在一定的高度上以45°倾斜角进行两次8字形机动飞行。

3试验结果及分析

3.1地面滑跑试验结果及分析

图2、3为S形滑跑前后燃油通气口的拍摄照片，可以看出：地面S形滑跑油箱通气口无燃油泄漏。图4、5为地面滑行急刹车前后燃油通气口的拍摄照片，可以看出：滑行急刹车时油箱通气口无燃油泄漏。

图2　“S”形滑跑前燃油　　图3　“S”形滑跑后燃油　　　通气口照片　　　　　　　通气口照片

图4　地面滑行前燃油　　　图5　地面滑行急刹车　　通气口照片　　　　　　　后燃油通气口照片

3.2飞行试验结果及分析

飞机以最大爬升率爬升至升限时，四组油箱气压数据如图6所示。通过图6可以看出：飞机在以最大爬升率爬升时，燃油箱相对大气压力最大值为7.1 kPa，最小值为-0.9 kPa，满足设计要求。

图6　飞机爬升限时，图7　飞机应急下降时，燃油箱气压曲线图燃油箱气压曲线图

飞机从升限高度以最大下降率急剧下降时，四组油箱气压数据如图7。通过图7看出：飞机在以最大下降率急剧下降时，燃油箱相对大气压力最大值为3.0 kPa，最小值为-2.8 kPa，满足设计要求。

飞机在5 000 ft、25 000 ft、35 000 ft以不同速度平飞时，四组油箱的气压数据如表1所示。通过表1可以看出，飞机在不同高度平飞时，燃油箱气压均在设计指标之内，满足设计要求。飞机在15 000 ft以不同速度盘旋(滚转角45°)时，四组油箱的气压数据如表2所示。通过表2可以看出，飞机以不同速度盘旋时，燃油箱气压均在设计指标之内，满足设计要求。

此外，在飞机以最大爬升率爬升、以最大下降率下降、不同高度平飞、盘旋过程中，均未见燃油从通气口处泄漏。

表1　飞机平飞时，燃油箱气压数据

表2　飞机盘旋时，燃油箱气压数据

4结论

综上所述，该民用飞机燃油箱通气系统能够保证飞机在不同飞行状态下燃油箱的通气要求；试验过程中，未发现燃油泄漏，通气口能够防止飞机正常运行时产生的燃油虹吸，试验证明该燃油箱通气系统设计满足要求。

参考文献

[1]林菘. 民用飞机燃油系统[M].陕西：西北工业大学，2000:10-12.

[2]陈嵩禄. 飞机设计手册-动力装置系统设计[M].北京：航空工业出版社，1994:184-203.

[3]罗伊·兰吨，等.飞机燃油系统[M].颜万亿，译.上海：上海交通大学出版社，2010:54-55.

[4]运输类飞机适航标准： CCAR-25-R3 [S].中国民用航空局，2011：108-110.

[5]运输类飞机飞行试验指南：AC25-7A[D].美国航空联邦管理局，1998：234-236.

Research on flight test of fuel tank ventilation system of a civil aircraft

CHEN Zhanbin，WEI Jinzhou，LV Meiqian

Abstract:This paper makes a research on the flight test regulations and method of the fuel tank ventilation system of a civil aircraft in flight test and analyzes the flight test data. It proves that the aircraft fuel tank ventilation system meets the design requirements. The study provides significant reference for the airworthiness certification of civil aircraft's fuel tank ventilation system.

Keywords:fuel tank；ventilation system；airworthiness regulations；flight test

收稿日期：2015-08-10 2015-06-08

作者简介：杨肖委(1989-)，男，籍贯：河南安阳，贵州大学机械电子工程硕士研究生。 陈战斌(1985-),男,试飞工程师,从事飞机燃油系统/防火系统试飞研究。

中图分类号：V233.735

文献标识码：B

文章编号：1002-6886(2016)01-0072-03