某型飞机燃油油量系统异常告警故障分析与处理

解 宁，安 刚

(1.南京航空航天大学机电学院，江苏 南京 210016)(2.国营芜湖机械厂，安徽 芜湖 340200)

飞机燃油系统的主要作用是保证在所有工作状态下，以一定的用油顺序从油箱向各台发动机供给燃油。由于飞机燃油管路和附件布置空间狭小、复杂，因此燃油系统故障较难定位和排除[1-3]。翟浩宇等[4]对某型飞机油箱内穿电缆的导管接嘴漏油现象进行了分析，王占勇等[5]对某型飞机燃油系统满油告警现象进行了分析，其他学者也对典型燃油系统故障进行了分析研究，但对大修后飞机的燃油油箱渗油串油现象尚无相关研究[6-12]。某型飞机在大修试飞阶段，机组人员发现飞机燃油油量系统异常告警，剩油0.6 t告警灯提前燃亮，该型飞机燃油系统的供输油工作由机载附件自动控制，除应急放油和防火开关外，无需飞行员操作，仅通过仪表板上的油量-耗量表指示器进行燃油油量监控。油量作为基本飞行参数，是影响飞行安全的重要因素，对飞机航程和飞行员的飞行判断有重要的意义，一旦飞行时油量系统出现故障，有可能出现严重后果。为研究该故障，本文对燃油系统进行了原理分析，绘制了故障树，并对基本事件进行了检查排除，最终解决了该故障。通过故障返查，发现此类故障近年来在大修飞机中出现较多，且原因较典型，有必要增加针对性检查，从而降低故障发生概率，提高修理效率。

1 故障现象

某型三次大修飞机试飞第一起落后，机组人员检查飞机剩余油量时发现油量-耗量表指示器上剩油0.6 t告警灯燃亮，此时飞机实际剩油量为2 t，按压“油泵”按钮(驱动电动泵输油)后剩油0.6 t告警灯灭，松开按钮约10 s后又重新燃亮，飞机加油至4 t时剩油0.6 t告警灯仍然常亮。

2 故障相关系统工作原理

该故障涉及的相关系统包括飞机油箱布置与结构、飞机输油系统、飞机油量监控与告警系统，下面对相关系统涉及该故障的相关部分分别进行介绍和分析。

2.1 飞机油箱布置及2号油箱结构概述

某型飞机的燃油储存在4个油箱内，1号和2号为2个中翼油箱，3号油箱由机翼的左、右外机翼内的2个隔舱组成，4号油箱在机身尾段左、右发动机舱之间，所有油箱均为结构密封油箱。

在4个油箱中，2号油箱同时负责燃油的存储、输送与供应，该油箱位于中央翼内25～34框，存油量4 200 kg。2号油箱被承力构件分成前舱、左右侧舱、后舱和消耗舱(直接供应发动机燃油的油舱，各油箱燃油均输往该油舱)，前舱在中央翼25框、1号腹板与飞机主起落架舱的侧腹板之间，左、右侧舱在中央翼1、3号腹板和左、右4、8号翼肋之间，后舱在中央翼2、3号腹板和左右4号翼肋之间。各舱之间有便于燃油流动的单向活门(图1中3.10)和连接前舱与侧舱的溢流套管(图1中3.17)。

图1 消耗舱结构简图

2.2 飞机输油系统工作过程概述

2.2.1用油顺序

飞机满加油状态时，4个油箱均为满油状态，此时飞机的用油顺序为：1号油箱耗完—消耗4号油箱部分燃油—3号油箱耗完—2号油箱后舱余油500 kg，4号油箱向2号油箱输油至耗完—2号油箱前舱、后舱、侧舱耗完—消耗舱耗完。

飞机基本加油状态时，2、3、4油箱在满油状态， 1号油箱无燃油，此时的用油顺序为：消耗4号油箱部分燃油—3号油箱耗完—2号油箱后舱余油500 kg，4号油箱向2号油箱输油至耗完—2号油箱前舱、后舱、侧舱耗完—消耗舱耗完。

2.2.2输油控制过程

为了按规定的顺序从1、3、4油箱向2号油箱输油，各油箱的输油量及顺序由输油系统控制。现仅分析3号油箱油尽后的输油过程。

3号油箱油尽后，继续消耗2号油箱的燃油，当2号油箱液面低于射流传感器的设置液面时，动力燃油(用于控制燃油输油系统，由发动机通过飞机附件机匣单独带动)被输送到安装在4号油箱的运行活门，控制运行活门打开，输送控制运行活门的动力燃油到2号油箱后舱的输油活门和4号油箱的输油射流泵，打开输油活门，开始从4号油箱输油。同时，动力燃油还从散热电动泵经液面射流传感器被输送到备用输油活门。

在4号油箱向外输油过程中，如果2号油箱后舱液面低于电动信号器的接通液面，电动信号器接通4号油箱备份输油泵，加速向2号油箱输油。当2号油箱和4号油箱剩油1 500 kg时，在油量-耗量表上的剩油1.5 t告警灯燃亮，并发出语音信号“余油1 500 kg”。

当4号油箱油尽时，从信号传感器发出信号。使“Б4”箱油灯亮并使备份电动泵ЭЦНГ-10断电，同时接通左起落架舱的电磁阀，电磁阀打开，接通液面射流传感器的截断喷嘴，关闭运行活门，也就关闭了输油活门和输油燃油泵。电磁阀打开的同时，也就接通了4号油箱剩余燃油抽吸射流泵。

继续消耗2号油箱后舱、前舱和侧舱的燃油，最后消耗消耗舱和蓄压油箱的燃油。当消耗舱剩油600 kg时，信号传感器发出信号，使剩油0.6 t告警灯亮，并发出语音信号“余油600 kg”。前舱中的动力燃油经过防虹吸单向活门和2个油滤进入液面射流传感器的供油喷嘴和截断喷嘴及电磁阀。防虹吸单向活门的作用是防止发动机停车时燃油从2号油箱串流到其他油箱。

2.3 飞机油量监控与告警系统燃油油量系统剩油0.6 t告警灯工作原理

燃油系统的供输油工作是自动进行的，在飞行中除了操纵应急放油外，不需要飞行员做任何操作。为了监控燃油系统工作，在前、后座舱仪表板上各装有一件油量-耗量表指示器ИСТР2-8用于显示耗量、油量和余油信号。油量-耗量表指示器有两个刻度盘：一个油量表刻度盘，一个耗量表刻度盘。飞机上燃油总储存量显示在耗量表的刻度盘上，2号油箱燃油储存量和4号油箱部分燃油储存量显示在油量刻度盘上。按照用油顺序，油箱中各油箱的油尽信号和1 500 kg、600 kg余油信号由油量-耗量表指示器上的灯光信号“Б1”信号、“Б3”信号、剩油1.5 t告警灯、剩油0.6 t告警灯显示。原理框图如图2所示。

图2 剩油0.6 t告警灯原理框图

图2中ДСМК9-3传感器电气原理图如图3所示，随着2号油箱消耗舱液面下降，传感器内部的磁浮子下降，当磁浮子下降一定高度时，磁控密封触点接通。传感器设置3对磁控触点，每对磁控触点各有两个触点，形成三组信号支路，分别向电子变换器发送信号。当传感器ДСМК发送任意2对磁控触点正常工作信号时，电子变换器组合形成的剩油0.6 t信号经半导体继电器组合处理后输出+27 V驱动信号，分别送到前、后座舱操纵台ПКУ，油泵检查仪，飞参，ЭКРАН和语音告警系统。前、后座舱操纵台ПКУ检查仪分别控制前、后座舱的油量-耗量显示器上剩油0.6 t告警灯。

图3 传感器ДСМК9-3电气原理图

3 故障分析

3.1 故障树分析

通过故障现象及原理分析，将“发动机停车后，油量显示2 t，剩油0.6 t告警灯燃亮作为顶事件”，进行故障树分析，如图4所示。

图4 故障树

3.2 故障原因分析

根据故障现象和原理分析可知，发动机停车后，剩油0.6 t告警灯燃亮，可能因为2号油箱内各油泵停止工作后，消耗舱不密封导致燃油液位下降，使得传感器ДСМК的触点接通导致。按压“油泵”按钮，起动电动泵开始工作，将2号油箱内燃油抽到消耗舱，消耗舱燃油液位上升，传感器ДСМК触点断开，导致剩油0.6 t告警灯不再燃亮。当再次松开“油泵”按钮，起动电动泵停止工作，消耗舱液位再次下降，约10 s后传感器ДСМК的触点再次接通，剩油0.6 t告警灯再次燃亮。以上分析说明传感器ДСМК燃亮及相关的电气附件工作正常，剩油0.6 t告警灯燃亮异常是因为消耗舱不密封，燃油平面低于传感器ДСМК触点接通液面所致。

通过图4所示的故障树可以看出，如果消耗舱与2号油箱之间的板式单向活门不密封、平面度不好，以及消耗舱与2号油箱之间的壁板连接处密封胶不密封均会导致消耗舱燃油快速泄漏，使消耗舱燃油液面低于传感器导致剩油0.6 t告警灯燃亮。打开2号油箱上盖板，目视检查，发现消耗舱与2号油箱之间的板式单向活门密封良好，产品返回修理单位进行模拟试验，试验结果表明漏油量符合工艺要求，排除单向活门不密封故障。

为了进一步确定故障，采用重力加油的方式将消耗舱内的燃油加至剩油0.6 t告警灯灭，通过试验观察，发现消耗舱与2号油箱之间的壁板连接处在4个拐角处有燃油泄漏，可以初步确定故障为连接处密封胶不密封导致。在油箱班的配合下于拐角处重新涂胶，放置24 h后重新加油，故障消失。

3.3 故障返查

为了进一步判断该故障现象是否为偶发类故障，对五年内该系列机型故障检查阶段及出厂阶段查出的燃油系统故障进行了返查。发现该故障的故障树下“电气部分”导致的故障近年来仅出现1起，而因“机械部分”原因，即“消耗舱密封性差、燃油泄漏”导致的燃油系统故障近年来发生6起，详细故障情况见表1。

由表1可以看出，这类由于燃油油箱密封问题或类似问题导致的燃油系统故障近年来出现较多，分析表明该类故障往往由于结构或活门等密封问题导致，此类问题的出现与材料老化、部件工作时长有关，检查时可能尚未出现问题。此外，该类故障往往不明显，需长期观察才能发现，日常试车与油序实验时检查时间不够长，泄漏或串油现象较难发现。

表1 燃油系统故障返查情况表

4 结束语

该燃油系统故障是由消耗舱壁板不密封导致剩油0.6 t告警灯提前燃亮的故障，在外场维护过程中，2号油箱基本处于满油状态，故障现象不易出现，在试飞后，飞机剩油较少，使得消耗舱油量多于其他舱的油量，在液面压差作用下消耗舱壁板不密封，消耗舱燃油泄漏至2号油箱其他舱，使得液面低于剩油0.6 t告警灯传感器，导致座舱剩油0.6 t告警灯燃亮。飞机燃油系统内部隔板不密封故障，会导致出现相邻油箱串油现象，扰乱燃油油量指示监控系统，当飞机处于长航时飞行或转场飞行时，飞行员需要精确地控制余油量，如余油显示异常，飞行员将得到错误信息，很有可能造成发动机空中停车，危及飞行安全，必须高度重视。在某型飞机大修过程中，针对油箱内部结构腐蚀、密封胶老化失效等现象，重点加强油箱结构密封性检查很有必要，对易出现密封失效的油箱壁板连接拐角处建议重新涂胶密封。