某型飞机双油面控制故障分析

■ 刘森 郝杰沛 赵延河/中国飞行试验研究院

1 概述

1.1 故障现象

某型飞机飞行后例行查看飞参数据时发现双油面控制曲线异常，但飞机故障清单里并未报告任何故障，燃油输油顺序也正常。

1.2 双油面控制系统原理

图1 双油面控制系统原理图

该型飞机共设置6 个油箱，分别为1 号、2 号、3 号、4 号、左机翼油箱及右机翼油箱，其中1 号和4 号为供油箱，2 号、3 号、左机翼和右机翼油箱则通过引射泵将燃油输入4 号油箱。双油面控制系统设置在4 号油箱内部，属于纯机械方式控制，由管路、单向阀、油滤、射流传感器和油泵控制活门等组成。

双油面控制系统的原理如图1 所示。

1）当4 号油箱燃油消耗低于B液面时，射流传感器1 ～4 号感受到压力信号，将压力信号汇集后传递至油泵控制活门1 ～6 号；当压力值达到油泵控制活门的开启门限值时，油泵控制活门1 ～6 号开启，主动油源通过油泵控制活门到达引射泵，将2 号、3 号、左机翼和右机翼油箱的燃油输送至4号供油箱。

2）当4 号油箱燃油液面高于B 液面但低于A 液面时，射流传感器1 ～4 号停止工作；5 号、6 号射流来源为油泵控制活门后的主动油，因此5 号、6 号射流传感器继续工作，且压力值仍能达到6 个油泵控制活门时的开启压力值，保持引射泵继续工作，将2 号、3 号以及左右机翼油箱的燃油输送至4 号油箱。

3）当4 号油箱燃油液面高于A 液面时，6 个射流传感器均不能正常传递压力，因而6 个油泵控制活门也停止工作；随着4 号油箱燃油的不断消耗，上述过程循环往复，直至2 号、3 号和左右机翼油箱的燃油输尽。

飞行过程中，双油面控制系统正常工作时，4 号油箱液面与时间的关系如图2 所示。

油泵控制活门的原理如图3 所示。油泵控制活门由壳体、弹簧和活塞等组成，在内部弹簧力作用下处于常关状态。当射流控制器来油注入压力腔，达到活门开启压力1MPa 时，活塞杆向下移动，活门正常开启，主动油源通过油泵控制活门进入引射泵，使引射泵开始工作。

2 故障分析

图2 双油面控制系统正常工作时4号油箱耗油示意图

图3 油泵控制活门原理图

图4 双油面控制异常中4号油箱耗油示意图

飞行后查看飞参发现，飞行过程中虽然整体输油顺序正常，但是4 号油箱的燃油液面高度如图4 所示，并未像正常的双油面控制系统作用下的高于B 液面时继续增加至A 液面，而是持续在B液面附近振荡，直至2 号、3 号和左右机翼油箱的燃油输尽，由此推断双油面控制系统工作异常。

当液面到达B 液面时，射流传感器5 号、6 号应当传递压力，使油泵控制活门正常开启，4 号油箱燃油液面继续增加。由于双油面控制系统是纯机械控制系统，且输油顺序正常，即使5 号、6 号射流传感器中的一个出现故障，另一个也足够打开油泵控制活门，使双油面控制系统正常工作。因此，推断只有两种可能：

1）射流传感器5 号、6 号同时损坏。

2）油泵控制活门出口端管路和主动油汇集管路至射流传感器5 号、6 号之间的管路故障。

打开4 号油箱上部口盖，目视检查射流传感器及管路，未发现异常。此时4 号油箱燃油液面已远低于B 液面，外接地面油源车打压发现，5 号、6 号射流传感器出口端压力偏低，两个射流传感器同时损坏的可能性不大。在右侧口盖下部有明显燃油喷射声，检查发现5 号油泵控制活门出口端管路已完全断裂，造成主动燃油汇集管路压力降 低。

由于主动燃油流量较大，5 号油泵控制活门出口管路断裂造成的流量及压力损失并未影响引射泵的正常工作，所以输油正常。但是5 号、6 号射流传感器的压力来源正是主动油汇集管路，压力的降低导致5 号、6 号射流传感器无法正常工作，从而造成双油面控制系统工作异常。

3 结论及建议

本次双油面控制异常故障是由于主动油汇集管路至5 号、6 号射流控制器的管路断裂，导致射流燃油无法正常到达5 号、6 号射流传感器，从而使5 号、6 号射流传感器失效。当4 号油箱燃油液面高于B 液面时，1 ～4 号射流传感器停止工作，5 号、6 号射流传感器却未能按控制逻辑继续打开油泵控制活门，将其他油箱的燃油引射至4 号油箱，从而使4 号油箱燃油在B 液面上下振荡，射流传感器1 ～4 号反复工作，油泵控制活门也频繁开关。由于油泵控制活门内部有弹簧，属于纯机械控制系统，频繁开关造成油泵控制活门工作强度显著增加，寿命急剧减少，导致有寿件控制系统失去对其真正寿命的控制；油泵控制活门损坏使其他油箱燃油无法正常到达供油箱，且故障比较隐蔽，机上未报任何故障，最终可能导致输油异常，飞机超载着陆或燃油不足导致无法正常返航。

双油面控制系统是纯机械控制系统，自身没有任何检测措施，且在正常飞行中不易发现其故障。对此，提出以下建议：

1）在射流汇集管路、主动油汇集管路、主动油汇集管路至5 号和6 号射流传感器上设置压力传感器，监测各管路压力以保障双油面控制系统能够正常工作。

2）将对双油面控制系统的监测纳入系统控制，利用机上计算机对采集到的4 号油箱油量变化进行实时分析。当4 号油箱油量变化异常时，计算机能够判读故障，在座舱故障清单中予以提示，并将可能出现的后果告知飞行员，以规避风险。

飞机上存在很多机械控制系统，健康管理系统无法对这些系统进行直观监控，客观上存在系统失效的风险。因此，建议将此类无法直观监控的系统部件纳入系统控制范畴，通过对其控制及作用部位的数据进行分析，综合识别故障，并对故障后果加以分析，最终将故障等级及具体信息在故障清单中进行显示，以排除安全盲区。