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飞机燃油系统的故障分析【摘要】：飞机燃油系统工作好坏的主要标志是看它能否保证正常输油。而燃油系统能否正常输油的关键在于燃油系统附件的工作和燃油增压系统的压力是否正常。因此，在机务维修工作中，非常有必要深入研究飞机燃油系统输油部分的组成及工作原理，确定燃油系统常见的故障性质以及可能存在故障的部件，并根据常见故障现象深入分析它的机理和原因，从中得出正确、高效的维修方案。关键词： 故障分析 输油 增压Abstract：Aircraft fuel system work the main indicator of good or bad is to see whether it can ensure the normal oil.The fuel system is the key to whether the normal oil fuel system accessories work and the pressure of the fuel pressurization system are normal. Therefore, in maintenance repair work , is to examine carefully the part of the fuel system oil composition and working principle, determine the fuel system common faults quality and possible failure of components, and failure behavior under the common-depth analysis of its mechanism and reasons, drawn from the correct and efficient maintenance program.Keyword： Failure Analysis Oil Boost 目 录引言 . .31 飞机输油系统41.1 输油部分的组成及工作原理42 飞机燃油系统输油故障62.1 副油箱输油不正常62.1.1 故障现象62.1.2原因分析62.2 机翼油箱输油不正常72.2.1 故障现象72.2.2 原因分析73 机身油箱输油不正常103.1 故障现象103.1.1 常见的故障现象103.2 原因分析104 油尽信号灯工作不正常124.2 原因分析125 燃油供给系统密封性不合要求145.1 故障现象145.2 原因分析145.2.1增压空气系统漏气145.2.2 密封增压时，导管接头常见渗、漏油部位14结束语.16谢辞.17参考文献.18引 言 随着航空技术的发展，飞机的安全系数不断提高，同时故障率也在降低。飞机燃油系统的结构和检修方法发生了根本性的变化。飞机燃油系统工作好坏的主要标志是看它能否保证正常输油。而燃油系统能否正常输油的关键在于燃油系统附件的工作和燃油增压系统的压力是否正常。因此，在机务维修工作中，非常有必要深入研究飞机燃油系统输油部分的组成及工作原理，确定燃油系统常见的故障性质以及可能存在故障的部件，并根据常见故障现象深入分析它的机理和原因，从中得出正确、高效的维修方案。飞机燃油系统作为飞机直接动力供给系统，将对飞机的飞行安全和飞行品质起到决定性影响。本文主要通过飞机输油系统的组成及工作原理、常见故障进行论述和分析，并参考了部分学术著作。1 飞机输油系统1.1 输油部分的组成及工作原理 燃油系统输油部分由油箱、输油泵、输油管路等基本附件组成，燃油系统一般都有好几个油箱，通常都分别将各个油箱与一个装设在发动机附近的油箱串联起来，并按一定顺序将各油箱中的燃油经输油泵或增压空气输入这个油箱，然后再从该油箱通过输油泵，经输油管路输送给发动机。这个直接与发动机接通的油箱，叫做消耗油箱。采用这种方式输油，燃油在管路中的压力损失较小，有利于提高发动机燃油泵的进口油压。如图1-1所示低速飞机机翼的厚弦比较大，油箱通常都对称地配置在机翼内。这样，在燃油消耗的过程中，飞机重心位置的移动量较小。而现代高速飞机采用的是厚弦比较小的机翼，机翼内部可作为油箱的容积比较小，机翼油箱仅仅是储存燃油的油箱之一，而大部分油箱都配置在机身内。为了尽量减小燃油消耗对飞机重心的影响，机身上的油箱都尽量安置在中部。此外，为了增大航程和续航时间，歼击机常在机体外悬挂可投放的副油箱副油箱多配置在机身腹部下面或机翼下面因此，现代歼击机燃油系统油箱可达十几个为了便于控制用油顺序，往往将这些油箱分成若干组，输油时每组油箱可看成是一个油箱 燃油系统机身内各油箱向消耗油箱的输油动力以及消耗油箱向发动机的输抽动力，由输油泵来提供。输油泵可根据供给能源的不同，分为电动油泵；液动油泵、液压涡轮泵和射流泵。电动油泵在飞机上使用比较广泛，是一种以电力为能源的输油泵，它可分为直流电动油泵和交流电动油泵。液动油泵则是一种由液压系统提供高压液体作为能源的输油泵；有些飞机上，为了保证燃油系统安全可靠地向发动机输油，一般采用两个不同驱动动力源的油泵(如直流电动泵和液动油泵、直流电动泵和交流电动泵、直流电动泵和液压涡轮泵)并联向发动机输油，即两个油泵同时向发动机输油。电动油泵和液动油泵最大的优点是便于实施自动控制，但这两种油泵一旦飞机电源系统或液压系统发生故障后，就会失去输油动力，从而影响发动机的工作。因此，目前飞机上开始采用以燃油本身作为能源的油泵，常见的有液压涡轮泵，射流泵和引射器。副油箱和机翼油箱的输油通常利用发动机来的增压空气，其原理是利用增压空气把燃油从油箱中压出。有些飞机为了解决因机翼油箱结构强度和刚度的限制，机翼油箱增压压力；小而使输油流量小的问题，采用了增压空气和电动油泵同时输油。燃油系统输油部分大都采用“余度设计”原则，即系统中的关键附件和通路(如油泵、输油管路)至少配置两套，一旦系统中某一附件有故障时，备用附件或通路就会接替工作。2 飞机燃油系统输油故障2.1 副油箱输油不正常2.1.1 故障现象 副油箱不输油或用不完或提前输油或两边副油箱输油不一致。2.1.2原因分析 副油箱的燃油是利用增压空气压力先输送到2油箱，再由一油泵输送到3油箱，由二油泵（强5飞机是经二油箱）输送到发动机的。如果增压空气压力不正常或输油管路有故障，那么就会出现副油箱输油不正常的故障。因此，引起副油箱输油不正常的主要原因是增压压力不正常或输油管路故障。具体原因有以下几方面：（1） 副油箱增压压力不正常 增压空气经副油箱增压单向活门，直径2mm的节流孔、副油箱增压安全活门后分为二路：一路经防真空活门通向副油箱后舱，将后舱燃油压到前舱，经输油管路输入2油箱，另一路经直径1mm的节流孔通向副油箱压力信号器。如果副油箱内增压空气压力不正常，输油压力不足导致输油缓慢或不输油。引起副油箱增压不正常的具体部位有：a 副油箱增压安全活门有故障副油箱增压安全活门不密封、弹簧张力调得过小或活门被卡在打开位置，造成副油箱内增压压力过小。b 副油箱增压单向活门故障副油箱增压单向活门被堵塞，或锈蚀打不开，增压空气进不到副油箱内，副油箱内没有增压空气。导致副油箱不能输油。c 副油箱增压管路故障副油箱增压管路上直径2mm的节流孔被金属堵塞；副油箱的负压活门不密封或被卡在打开位置，导致副油箱内气压力小。 d副油箱安装不正副油箱安装不正，在增压气路连接处脱开以及歼7E型飞机的副油箱加油通气电磁阀卡在打开位置，导致副油箱内增压空气压力小或没有增压空气。(2) 副油箱输油管路故障 a 2号钢珠活门有故障歼7B、E型飞机的1油箱中和歼7C、D型飞机的7油箱中的浮子活门内密封胶垫破损，使2号钢珠活门关闭后难以密封；或者浮子活门中2号钢珠活门被赃物卡在打开位置；或钢珠活门的顶杆锈死等，输油活门控制腔压力很小，输油活门打不开或开度很小，影响副油箱输油。b 节流孔堵塞 如果输油活门前0.7mm节流孔堵塞，控制腔就没有压力，输油活门打不开，副油箱则不能输油。(3) 副油箱提前输油的主要原因则是由于输油活门的薄膜破裂所致。2.2 机翼油箱输油不正常2.2.1 故障现象 机翼油箱输油缓慢，不输油或两边输油不一致。2.2.2 原因分析 机翼油箱的燃油是利用增压空气压力先输到2油箱，再由一油泵输送到3油箱，由二油泵输送到发动机的。如果增压空气压力不正常或输油管路有故障，则会导致机翼油箱输油故障。因此，引起机翼输油故障的主要原因是增压空气压力不正常或输油管路故障。具体分析如下：(1) 机翼油箱增压压力不正常 a 机翼油箱增压安全活门有故障机翼油箱增压安全活门的密封外罩与机身油箱的增压管路相通；活门与机翼油箱增压管路相通。当机翼油箱的增压压力比机身油箱的增压压力大0.160.19× 10³×10²Pa时，机翼油箱增压安全活门开始打开放气。以保证机翼油箱的增压压力比机身油箱的增压压力大0.160.19×10³×10²Pa，给机翼油箱正常输油提供足够的输油动力。如果机翼油箱增压安全活门不密封；弹簧疲乏，张力变小；活门卡在打开位置；增压安全活门的外罩不密封等，导致机翼油箱增压值（相对于机身油箱增压值）减小，甚至和机身油箱增压值相等，机翼油箱失去输油动力而不输油或输油缓慢。b 机翼油箱增压单向活门故障为了防止机翼油箱增压空气倒流，在增压管路上安装了增压单向活门。如果机翼油箱增压单向活门锈死打不开，则增压空气不能进入机翼油箱内，从而失去输油动力，机翼油箱不能输油。c 机翼油箱的耗油通气活门故障燃油系统的用油顺序，主要是靠安装在1、3油箱上的两组浮子活门，依次控制各个特种活门和耗油通气活门的开、闭来实现的。 当油箱内油面较高时，浮子浮起，通过顶杆将钢珠活门打开。当二、三油泵工作时，一小部分油液经单向活门、油滤流入管路后，即分成两路：一路经特种活门上的单向活门和节流孔后，再经钢珠活门2流回油箱；另一种经耗油通气活门前的节流孔和钢珠活门1流回油箱。由于油液不断流过节流孔产生压力损失，所以在这种情况下，特种活门和耗油通气活门薄膜一侧（控制腔）的油压很小，不能克服另一侧弹簧的张力。因此，特种活门是关闭的，不能输入燃油；耗油通气活门则是打开的，它使机翼油箱增压管路与机身油箱增压管路沟通，增压压力相等，所以机翼油箱不向机身油箱输油。当油箱内油面下降时，浮子下落，首先钢珠活门2关闭，停止流油。于是特种活门压力腔内的油压增大，作用在薄膜上的油液作用力即可克服弹簧张力，推开活门，使其他油箱的燃油可以由此输入。如果油面继续下降，浮子继续下落，则钢珠活门1随之关闭，耗油通气活门控制腔内的油压增大，克服弹簧张力，将活门关闭。于是机翼油箱内的增压压力就可以增大于机身油箱内的增压压力，从而使机翼油箱的燃油经特种活门输入机身油箱。如果机翼油箱的耗油通气活门卡在打开位置或未能关闭；歼7B、E型飞机1号油箱（歼7C、D型飞机7号油箱）中的浮子活门的密封胶垫老化、裂纹，1号钢珠活门难以密封；1号钢珠活门被赃物卡在打开位置；钢珠活门顶杆锈蚀；控制管路中0.8mm 节流孔堵塞等，使耗油通气活门不能关闭，机翼油箱增压值与机身油箱增压值相等，机翼油箱不能输油。d 机翼油箱地面增压接管嘴不密封机翼油箱地面增压接管嘴的堵盖内胶圈老化、裂纹、接管嘴漏气，油箱增压值减小。导致输油缓慢或不输油。e 增压气路上的节流孔堵塞歼7B型飞机增压气路上的2mm节流孔（歼7C、D、E型飞机为2.1mm）堵塞，增压空气不能进入油箱。造成机翼油箱不输油或输油缓慢。(2) 机翼油箱输油管路不畅通 燃油系统能否正常输油除了要有足够的输油动力外，还应保持输油管路畅通。从以往燃油系统所发生的故障情况来看，引起输油管路方面的故障原因主要是输油管路被堵塞。堵塞物来源这主要是由于机翼油箱内表面的封严胶（XM-15）长期受燃油的侵泡、腐蚀而变成胶块状，脱落后堵塞了机翼油箱出口或输油通道，机翼油箱的燃油输不出去。(3) 两边机翼油箱输油不一致的原因 a 增压管路上有一边的7mm节流孔被堵塞在机翼油箱增压管路上安装两个直径7mm节流孔的作用是当一边机翼油箱的煤油先用完时，防止增压压力过分降低，而保证另一边机翼油箱继续输油。但是如果这个节流孔中的一个被堵塞或局部被堵塞，会使被堵塞或局部被堵塞的油箱不输油或输油缓慢，而未堵塞一边的机翼油箱输油正常，从而造成两边输油不一致。 b惯性活门被卡在打开位置 惯性活门正常工作时，飞机正常飞行时，惯性活门的重锤使活门处于打开位置。飞机倾斜或做侧向过载飞行时，活门在重锤的重力和惯性力作用下关闭，防止2油箱的油流入机翼油箱，破坏飞机平衡。如果一边的惯性活门被卡在打开位置，飞机倾斜或侧向过载飞行时，2油箱的油就会流入一边机翼油箱，导致一边机翼油箱内油多，另一边机翼油箱内的油少。 c 单向活门不密封 如果加油短管上的单向活门不密封，飞机倾斜或侧向过载飞行时，同样会出现一边机翼油箱的油多，另一边机翼油箱内的油少的故障。3 机身油箱输油不正常 机身油箱输油不正常的故障，是指没有按规定的输油顺序进行输油。现以歼7飞机为例来介绍。歼7飞机用油顺序规定为先用完一组油箱的燃油，尔后用三组油箱的燃油，最后用完二组油箱的燃油。 3.1 故障现象 3.1.1 常见的故障现象常见的故障现象有：(1)一组油箱不输油或输油缓慢(2)三组油箱不输油或输油缓慢(3)三组油箱提前输油(4)二组油箱不输油以上故障现象都可由信号指示混乱反映出来。3.2 原因分析各组油箱的燃油按一定顺序输送到二组油箱，然后由二油泵输送给发动机。而燃油的输油顺序是由用油顺序控制管路的油压操纵特种活门的开、关来实现的。因此，机身油箱输油是否正常关键取决于用油顺序控制管路的油压是否正常，所以造成机身油箱输油不正常的根本原因是油泵本身故障和用油顺序控制管路故障。具体原因分析如下：(1) 一组油箱不输油或输油缓慢一组油箱不输油或输油缓慢会使三组油箱提前输油，所以三组油箱油尽信号灯早亮，且剩油500升警告灯也提前亮。 a控制管路故障 如歼7B、E型飞机3号油箱中的浮子活门内控制一组油箱输油的3号钢珠活门不密封或顶杆锈蚀，使3号钢珠活门不能关闭，控制管路的油压通过3号钢珠漏入3油箱，导致控制一组油箱输油的特种活门控制腔压力小或没有压力，特种活门开度小或打不开，一组油箱输油缓慢或不输油。这样在发动机燃油耗量不变或增加的情况下，就会造成2号钢珠提前关闭，使三组油箱提前输油，从而造成三组油箱油尽信号灯比一组油箱油尽信号灯早亮和剩油500升警告灯提前亮的故障。 b油泵发生故障 如果油泵发生故障不能输油，则只能靠煤油的重力输油，那么会出现输油缓慢且一组油箱油尽信号灯不熄灭的故障。(2) 三组油箱不输油或输油缓慢 a控制管路故障如歼7B、E型飞机3号油箱中浮子活门的2号钢珠活门不密封或顶杆锈蚀，使2号钢珠活门不能关闭，导致控制三组油箱向二组油箱特种活门打不开或打开开度很小，使三组油箱不输油或输油缓慢。歼7C、D型飞机浮子活门活门锈死或活门杆变形，使浮子活门打不开，造成三组油箱不能输油。b输油泵发生故障如果各型飞机的3油泵发生故障，只能靠燃油的重力输油，则出现输油缓慢的故障。(3) 三组油箱提前输油a 特种活门薄膜破裂如果歼7B、E型飞机的三组油箱向二组油箱输油的特种活门薄膜破裂，特种活门打不开，使三组油箱提前输油。b 2号钢珠活门前的油滤堵塞如果3号油箱中的浮子活门内的2号钢珠活门前的油滤堵塞，导致特种活门控制压力增大，使特种活门提前打开，三组油箱提前输油。 c 浮子活门被卡在打开位置如果歼7C、D型飞机的3号油箱中浮子活门卡在打开位置，也会使三组油箱提前输油。(4) 二组油箱不输油造成二组油箱不输油，起动油压信号灯不熄灭的原因是2油泵发生故障所致。 4 油尽信号灯工作不正常 油尽信号灯工作不正常故障是指信号灯指示混乱：该亮时不亮，不该亮时反而亮了；该灭时不灭，不该灭时反而灭了。造成这一故障的主要原因是：用油顺序不正常，会造成信号灯提前亮的故障；各信号灯压力信号器的节流孔被堵塞，压力信号器一侧感受不到压力，就会造成信号灯不灭的故障；如果连接压力信号器压力接头的部位漏油或漏气，也会造成信号灯不能熄灭；如果油泵发生故障也会造成信号灯不灭故障。现以歼7飞机副油箱为例说明油尽信号灯指示不正常故障的现象、原因和排除方法。4.1 故障现象常见的故障现象有：(1) 副油箱油尽信号灯不熄灭；(2) 副油箱油尽信号灯灭后又亮；(3) 副油箱油尽信号灯闪亮。4.2 原因分析 副油箱油尽信号灯由副油箱压力信号器控制，压力信号器壳体内固定有一个薄膜，薄膜的一边通过压力接头和副油箱增压管路相通（一组、二组和起动油压信号器与油路相通）；另一边通过静压接头与机身油箱增压管路相通。当薄膜两边的压力大于0.34×10²×10³Pa时，接触点断开，信号灯灭；反之，接触点通，信号灯亮。当副油箱有油时，信号器在副油箱增压压力和机身油箱增压压力的压力差作用下断开信号灯的电路，信号灯不亮；副油箱的油用尽后，信号器感受机翼油箱增压压力与机身油箱增压压力差值，压力差减小，信号器接通信号灯的电路，信号灯即亮。因此，信号灯亮与否取决于压力信号器薄膜上下的压力差，如果压力差不正常，那么就会造成信号灯的指示不正常的故障。具体原因有以下几个方面：(1) 副油箱油尽信号灯不灭，当n1大于80%后信号灯仍不灭，其主要原因是：a 节流孔堵塞，压力信号器感受不到副油箱增压空气压力 通向副油箱油尽信号灯压力信号器的1mm节流孔被堵塞，压力信号器感受不到增压空气的压力，不能断开信号灯的电路，所以信号灯不灭。 b 压力接头漏气 压力信号器压力室导管裂纹、接头松动漏气，压力信号器感受副油箱增压空气的压力减小，压力差就减小，不能断开信号灯的电路，信号灯不能熄灭。(2) 副油箱油尽信号灯先灭后又亮此故障的主要原因是：副油箱增压安全活门前的2mm节流孔部分被堵而又未完全被堵住，使增压空气流量减小。当副油箱不输油时，增压空气使压力信号器薄膜的压力差大于0.34×10²×10³Pa断开信号灯的电路，信号灯熄灭。当副油箱开始输油时，由于节流孔部分被堵塞，增压空气补充不上，使压力信号器薄膜周边压力差减小，小于0.34×10²×10³Pa而断不开信号灯的电路，故信号灯又亮。歼7C、D型飞机机翼副油箱增压安全活门前3.5mm节流孔被部分堵塞后也会出现同样现象。(3) 副油箱油尽信号灯闪亮 当副油箱油尽信号灯出现闪亮现象后，应进行判别是否属于正常现象。在地面试车起动后油门在慢车位置时，由于副油箱增压值较小，刚刚能断开信号灯电路，此时，若副油箱处于输油状态，则因增压空气容积变大，使增压管路上气压更小，信号灯亮。但由于副油箱的输油速度大于慢车时发动机耗油速度，一组油箱的油平面升高，当升高到一定程度时，副油箱的输油活门关闭，副油箱停止输油，其内增压空气压力又开始回升，信号灯又熄灭，在这种情况下，信号灯闪亮属正常现象。 空中起动后，推油门使转速增至n1=80%的过程，副油箱油尽信号灯闪亮，也属正常现象。因为推油门时，发动机的需油量变大，一组油平面很快下降到一定程度，副油箱开始输油，这会造成短时间内副油箱增压空气压力减小，信号灯亮。当发动机转速增大后，增压空气流量增加，压力变大，信号灯又熄灭。5 燃油供给系统密封性不合要求燃油供给系统如果密封性不符合要求，出现漏油、漏气现象，不仅要影响到正常的输油，而且还会影响飞行安全。5.1 故障现象 按照飞机维护规程进行煤油供给系统密封性检查时，密封性不符合要求。5.2 原因分析 燃油供给系统密封性不符合要求，主要是由两个方面组成：一是增压空气系统漏气；二是煤油系统各导管接头渗油。5.2.1增压空气系统漏气 常见的漏气部位有：（1）试验用的螺帽堵塞、没有切实拧紧堵好。（2）副油箱冲压活门上的夹布胶管老化或固定卡箍松动。（3）冲压活门不密封。（4）机身油箱冲压管的对接处密封胶圈损坏。（5）副油箱增压安全活门不密封。（6）系统内的导管接头松动，导管和喇叭口处有砂眼、裂纹等。5.2.2 密封增压时，导管接头常见渗、漏油部位（1）歼7飞机常见渗、漏油部位有：各油箱油尽信号灯压力信号器。三油泵的安装座。三油箱上、下部连通管。各输油活门壳体结合面及单向活门固定座。4、5、6号油箱连通管的安装座。控制油路中的单向活门和油滤。耗量表传感器及中介泵前的大夹布胶管。断油开关转轴处。（2）强五飞机燃料系统常见的漏油部位有：各油泵和输油管路的柔形接头。一、二、三、四和辅助油泵的固定螺钉处。一油箱通二油箱输油管路上的夹布胶管和其它处的夹布胶管。封闭开关的大螺帽处。副油箱输油单向活门、输油特种活门、机翼上输油接头的螺盖处。加油通气活门上的二油泵来油导管易被撞断和磨损漏油。三、四油箱至加油通气活门处的导管易断裂，加油口下部的大梅花螺帽处易漏油。三、四油箱输油单向活门叉形导管焊缝处裂纹漏油和油箱固定点处磨穿，或焊接处裂纹漏油。结 束 语我的毕业设计终于完成了。两个月来，每天都在图书馆与自习室之间奔波，查阅了无数书籍资料，修改整理了一遍又一遍，每一遍都对所学知识加深了些了解。完成毕业设计的每一步对我来说都是新的尝试与挑战，也因而成就了我在大学期间独立完成的最大的项目。我心里有一种莫大的成就感，因为我实实在在地走过了一个完整的设计所应该走的每一个过程，并且享受了每一个过程。在晋荣老师的细心指导和严格要求下，我的论文得以顺利画上句号。在做这次毕业设计的过程中我学到了很多，我的专业知识有了相当程度的提高，刚开始做时我觉得步步艰难，不断的学习使自己成长很快。经过了近两个月对所学的专业知识的全面重新学习，在具体的全面重新学习过程中我对以前在学习知识中的很多不足地方进行补充，具体过程中使我感觉到知识的重要性，同时也培养了我在今后在生产学习中自学能力。在此过程中我感受颇深，有了更好的方向感。同时我也认识到没有学习就不可能有进步，没有自己的进步就不会有所突破，希望这次的经历能让我们在以后的学习生活中不断成长与进步。谢 辞 这部论文虽说是我经过几个月的搜集整理分析研究的结果，但是它包含了许多航空业专家和老师对我的间接指导和帮助。这主要来源于他们的经典著作。本论文主要分析了发动机燃烧室的结构和常见故障分析与维护，在论文研究与写作期间得到老师，同学，朋友的帮助，我感到非常欣慰非常感谢本次论文的指导教师晋荣老师的指导和帮助，感谢在我大学期间所有授课教师的指导和帮助。感谢他们提出的宝贵意见和提供的相关研究资料。非常感谢和我一体共渡三年学业的同学们以及本次论文的合作伙伴，感谢他们的帮助和指导。感谢他们给我论文提出的创新性意见和思路。非常感谢我的父母和家人，感谢他们的全心全意的支持。对于以上所有给予我指导、 支持和帮助的老师和朋友、家人们一并致以衷心的深切的谢意。参考文献1 陈学楚等编：航空维修工程学，空军工程学院，1984年。2 王丁乾等编歼七-型飞机飞机构造讲义，空军第一航空技术专科学校，1987年。3歼七E飞机技术说明书，成都飞机工业公司，1993年。4强5型飞机技术使用维护说明书，国营三二零厂，1985年。