某型飞机空中输油顺序异常故障分析与预防

■ 王永胜 蒙晓艳 李继军/四达机械制造公司

1 故障描述

某型飞机在飞行中，前舱飞行员发现前组油箱耗油不正常。检查前组油量表1800kg，后组油量表900kg。关闭后组油箱泵电门，后组剩油400kg，前组1800kg。再打开“机翼/副应急输油”，前组油量继续下降。着陆后检查前组剩油1500kg，后组油尽，左右机翼副油箱各消耗约100kg，机翼和机身副油箱满油。

2 系统工作原理

2.1 输油原理

控制飞机输油的附件包括加输油控制活门、机翼油箱输油控制活门、增压阀门电动机构、输油控制活门等，且燃油按给定的耗油顺序输入机身前组油箱，以保证飞机重心在要求的变化范围。耗油顺序为：机身前组油箱消耗60kg至第一控制液面2350kg→机翼副油箱→机身副油箱→机翼油箱→机身前组油箱再消耗500kg至第二控制液面1850kg→机身后组油箱→机身前组油箱。

2.2 增压原理

机翼、机身副油箱的输油均为增压输油，副油箱中燃油输尽后，由加输油控制活门断电关闭，并发出油尽信号。

通气增压分系统用于确保飞机在各种飞行状态下维持油箱内有一定的剩余压力，以保证输油系统的正常工作，增压气体还作为机翼油箱和副油箱输油的压力源，以及输油控制活门应急打开和速压调节器关闭的压力源。

副油箱增压气体经副油箱减压器和单向活门沿增压管路分别进入机身、机翼副油箱。当副油箱余压低于105kPa时，减压器打开，增压气体进入副油箱增压。当副油箱余压等于或大于115kPa时，减压器关闭，副油箱QYF-41B安全活门打开，多余气体被泄掉，保证副油箱余压在105～115kPa之间。

3 故障定位

3.1 机上检查情况

对飞机燃油系统进行增压检查，当副油箱增压至112kPa时，机身副油箱、机翼副油箱泄压通气口有明显排气现象，进一步分段检查排气管路，机身副油箱安全活门排气管路有排气现象（该活门在111kPa时，允许漏气量不大于2L/min），机翼副油箱安全活门（2件）共用排气管路有明显气流排出，其余附件及管路未见异常，因此可排除副油箱加油通气活门不密封问题。进一步检查副油箱增压管路前端总管路，发现副油箱减压器壳体存在明显漏气。检查机翼油箱安全活门排气管路未见异常，进一步检查机翼油箱减压器密封性良好。综上所述，初步判断副油箱减压器工作异常。

气密检查后，以最大状态抽油，地面设备指示副油箱增压压力迅速由正常供压压力112kPa降至80kPa，关闭地面燃油放油开关，副油箱增压压力回升缓慢（据地面试验人员反映超过30s压力才恢复），不能及时建立起正常的增压压力，无法保证副油箱正常向前组油箱输油。整个抽油过程中前组油箱油面上升缓慢，表明机翼副油箱输油慢，副油箱和机翼油箱共用的输油控制活门能够打开。打开手动输油开关，打开机翼/副油箱应急输油开关，关闭地面燃油放油开关（即不耗油状态），将前组油箱油面保持在2100kg（在第一油面与第二油面之间），此时机身前组油箱油面上升，此过程机翼副油箱增压压力波动较小，表明副油箱和机翼油箱共用的输油控制活门能够在应急状态下打开。按用油顺序，地面减小抽油速度，缓慢抽取燃油，前组油箱油面基本不变，将副油箱燃油逐步抽完，此过程中副油箱增压压力波动较小，增压压力可以基本保证将副油箱燃油抽完。根据上述情况，初步判断副油箱增压系统存在异常。

更换壳体有明显漏气的副油箱减压器和3件互相连通的副油箱安全活门后，检查全机燃油系统、燃油增压系统及相关附件密封性良好。将机身和机翼加满油，三个副油箱不加油，地面增压检查副油箱和机翼油箱排气口密封性良好；全机加满油10050kg，进行燃油系统增压试验，副油箱泄压通气口和机翼油箱泄压通气口密封良好。将地面燃油放油开关置于全开位置（最大抽油状态），当前组油箱降至2100kg液面时（在第一油面与第二油面之间），副油箱增压压力迅速降至95kPa，关小地面燃油放油开关，副油箱增压压力快速恢复至正常压力值112kPa（据地面试验人员反映恢复时间约15s左右）。副油箱增压压力恢复时间明显加快，说明用油顺序良好。关闭地面燃油放油开关，将前组油面保持在2100kg（在第一油面与第二油面之间），检查副油箱应急输油工作良好，手动输油工作良好；检查后组应急输油工作良好。按正常用油顺序抽油，用油顺序良好。

更换副油箱减压器、副油箱安全活门，飞机加油后双发地面试车。试车过程中用地面设备监测副油箱增压压力为107kPa（工作压力为105～115kPa），单发进至全加力状态，副油箱增压压力值保持在107kPa，副油箱燃油耗尽后，机翼油箱开始输油，机翼副油箱、机身副油箱用油顺序良好，飞机燃油系统输油工作正常。

3.2 附件检查情况

复试故障副油箱减压器性能。壳体结合面螺纹连接处存在明显漏气，出口压力为122kPa。技术要求规定外部应密封，不允许漏气，出口压力应为108+7kPa，因此该减压器密封性、出口压力不合格。

对其他相关附件进行检查。3件安全活门、1件机翼油箱减压器、1件输油控制活门性能复试正常，技术指标合格。

图1 减压器盖内部膜片边缘情况

图2 减压器盖膜片圆周情况

图3 减压器弹簧、活门弹簧、气滤、活门情况

图4 减压器盖内部膜片凸台外圆情况

将故障副油箱减压器串装在修理合格的同型飞机上进行用油顺序检查，发现机身副油箱、机翼副油箱泄压通气口有明显排气，按照故障飞机相同方法进行检查，副油箱增压压力迅速由正常供压压力112kPa降至85kPa，压力回升缓慢，不能及时建立起正常的增压压力，与故障飞机输油异常现象基本一致。

故障件分解检查。副油箱减压器外观良好，未见异常损伤。分解减压器盖，发现内部膜片边缘与壳体圆周90%周长存在挤压变形，如图1所示，膜片圆周有10%周长与壳体分离，间隙约为1.0～2.0mm，如图2所示。分解检查减压器弹簧、活门弹簧、气滤、活门等其他零组件，未见异常，如图3所示。进一步分解检查，发现该膜片凸台外圆存在不规则“飞边”，如图4所示，“飞边”宽度约为0.5～1.0mm（图纸规定应无飞边）。

更换该故障件膜片，以飞边去除干净的旧品膜片按工艺要求装配进行试验，检查该件密封性良好，检查出口压力为112kPa，减压性能符合技术要求。

对新旧品膜片实物进行质量检查。现场在留的1件旧品减压器膜片凸台外圆有对飞边修剪的痕迹，测量凸台内外径尺寸符合要求。库存的4件新品膜片凸台外圆有飞边修剪的痕迹，测量凸台内外径尺寸符合要求。分析认为，飞边修剪工序为操作者手工去除，存在部分膜片飞边去除不干净的情况。

以上分析和试验表明，副油箱减压器内部膜片密封凸台飞边未去除干净导致其外径尺寸超差，致使膜片外圆处飞边与壳体内侧抵靠，密封凸台不能与壳体密封凹槽有效贴合，在工作压力气流冲击作用下，膜片凸台径向移位致使密封失效，减压器减压工作异常，导致副油箱增压系统工作压力不能有效保持在最低工作压力以上。

4 故障原因分析

4.1 系统原因分析

副油箱减压器壳体连接处存在明显漏气，减压器工作异常；地面正常输油过程中，减压器出口实际压力的最大值和最小值均超出技术标准范围，并且在超出技术标准的范围内脉动；飞行过程中，当增压压力掉压超出增压压力下限时，需较长时间才能缓慢回升，然后短时再掉压至低于技术要求下限，仍需较长时间才能缓慢回升，由于增压压力往复出现掉压并持续时间较长，导致副油箱液面不能建立规定的最低压力，输油异常。

副油箱增压压力不能有效保持的直接原因是减压器不密封，引起增压压力超出规定技术要求的上下限范围，且增压压力脉动。

4.2 产品原因分析

减压器不密封是因为减压器膜片压胶成型后，密封凸台外侧多余飞边去除时未达到图样尺寸，膜片凸台外径超差最大处约为1.0mm。膜片装配时，多余飞边抵靠在壳体内侧，使膜片密封凸台不能与壳体密封凹槽有效贴合。随着减压器工作，在气流压力冲击作用下，膜片凸台径向移位，密封凸台与壳体凹槽密封失效。

膜片外购于产品承制厂，该批次膜片尺寸超差是造成此次故障的直接原因。工厂自查也发现修理中存在工艺不完善、工装设备资源配置不足等问题隐患。

5 故障预防措施

1）补充完善修理工艺，在“准备装配”工序中增加检查膜片应无飞边、膜片凸台外径尺寸应符合图纸规定、当存在飞边时应予以修剪的要求。在“装配”工序中增加膜片组装入壳体后，应检查膜片外圆与壳体内圆配合不能抵靠并无明显间隙的要求。

2）增置组装专用工装，消除装配中减压器膜片外圆与壳体相互运动，造成膜片表面出现褶皱、损伤的现象。