大型民用飛機(jī)燃油箱油量標(biāo)定試驗(yàn)方法研究

姜亮

【摘 要】目前國內(nèi)大型民用飛機(jī)燃油箱油量標(biāo)定相關(guān)試驗(yàn)的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)不足。以某大型民有飛機(jī)試驗(yàn)為例，基于試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)及操作可行性，將多項(xiàng)燃油量標(biāo)定相關(guān)試驗(yàn)科目結(jié)合到燃油箱油量標(biāo)定試驗(yàn)過程中，通過一次試驗(yàn)完成多個(gè)試驗(yàn)科目，有利于節(jié)省大量的試驗(yàn)資源和成本，同時(shí)縮短試驗(yàn)時(shí)間；對(duì)各項(xiàng)燃油量標(biāo)定相關(guān)試驗(yàn)科目的試驗(yàn)方法和過程進(jìn)行了介紹；可為國內(nèi)大型民用飛機(jī)開展和實(shí)施燃油箱油量標(biāo)定相關(guān)的試驗(yàn)提供參考和依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】民用飛機(jī)；燃油箱；油量標(biāo)定

0 引言

大型民用飛機(jī)對(duì)安全性的要求非常高，而飛機(jī)燃油測量系統(tǒng)對(duì)民用飛機(jī)安全性又有著至關(guān)重要的影響[1-2]。飛機(jī)在型號(hào)研制初期完成總裝下線后，都需要對(duì)燃油箱進(jìn)行一系列的油量標(biāo)定試驗(yàn)，以檢查燃油系統(tǒng)設(shè)計(jì)能否滿足預(yù)期指標(biāo)，同時(shí)也為燃油測量系統(tǒng)軟件的參數(shù)修正和燃油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供設(shè)計(jì)依據(jù)。

目前，國內(nèi)大型民用飛機(jī)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)不足，能夠獨(dú)力規(guī)劃并實(shí)施大型民用飛機(jī)燃油箱油量標(biāo)定試驗(yàn)的單位較少。本文以某大型民有飛機(jī)為例，將多項(xiàng)與燃油量標(biāo)定相關(guān)的試驗(yàn)科目穿插進(jìn)燃油箱油量標(biāo)定試驗(yàn)過程中，通過一次試驗(yàn)完成多個(gè)試驗(yàn)科目；并探討了各項(xiàng)燃油量標(biāo)定相關(guān)試驗(yàn)科目的試驗(yàn)方法和思路；以期為國內(nèi)民用飛機(jī)開展和實(shí)施燃油箱油量標(biāo)定相關(guān)試驗(yàn)科目時(shí)提供試驗(yàn)參考和依據(jù)。

1 燃油測量系統(tǒng)工作原理

燃油測量系統(tǒng)是民用飛機(jī)燃油系統(tǒng)的重要組成部分，一般由油量傳感器、補(bǔ)償傳感器、低油位傳感器、密度計(jì)和燃油計(jì)算機(jī)等部件組成[2-4]。

油量傳感器負(fù)責(zé)測量燃油箱內(nèi)的油面高度；補(bǔ)償傳感器測量介電常數(shù)，用于修正油量傳感器測量的油面高度值；密度計(jì)測量燃油密度。燃油計(jì)算機(jī)將油面高度信號(hào)轉(zhuǎn)換得到對(duì)應(yīng)的燃油體積，然后與密度相乘，得到各個(gè)油箱的油量和總油量[1-2，5-6]。低油位傳感器通常布置在集油箱內(nèi)，當(dāng)集油箱內(nèi)油面低于低油位傳感器時(shí)，觸發(fā)該低油位傳感器，向駕駛艙發(fā)出低油位告警信號(hào)。

2 試驗(yàn)設(shè)備及要求

2.1 試驗(yàn)設(shè)備

在大型民有飛機(jī)燃油箱油量標(biāo)定試驗(yàn)過程中，需要用到的主要試驗(yàn)設(shè)備包括：加油車、地面電源車、手持式加油槍、飛機(jī)壓力加油接頭、加油軟管、放沉淀閥操作設(shè)備、燃油溫度計(jì)、燃油密度計(jì)、電子臺(tái)秤、數(shù)據(jù)采集設(shè)備等。

除上述主要試驗(yàn)設(shè)備外，試驗(yàn)中還需要用到其他設(shè)備以輔助試驗(yàn)的開展，如：防爆對(duì)講機(jī)、升降梯、工作梯、安全繩、集油容器、廢油桶、抽油車、消防車、重力加油口蓋拆裝工具、防靜電服等。

2.2 試驗(yàn)要求

a）試驗(yàn)前需檢查飛機(jī)俯仰角和橫滾角，以確保飛機(jī)處于正常停機(jī)姿態(tài)[8]；

b）試驗(yàn)前需檢查確認(rèn)燃油系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和航電系統(tǒng)等安裝和供電正常；

c）試驗(yàn)前需確認(rèn)飛機(jī)各油箱均通過單獨(dú)的氣密性檢查試驗(yàn)，以確保各油箱之間不會(huì)發(fā)生內(nèi)漏；

d）向飛機(jī)加油前，需對(duì)飛機(jī)加油車進(jìn)行燃油取樣，檢測并確認(rèn)燃油試樣的清潔度滿足要求；

e）試驗(yàn)參試人員必須經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，方能上崗；

f）試驗(yàn)所需儀器儀表需經(jīng)有資質(zhì)的計(jì)量單位檢定校準(zhǔn)，確保在計(jì)量有效期內(nèi)使用；

g）試驗(yàn)過程中，參試人員一律穿戴防靜電服裝，嚴(yán)禁煙火；試驗(yàn)現(xiàn)場需安排消防車、后勤保障人員做好現(xiàn)場安全保障措施。

3 試驗(yàn)方法及過程

在大型民用飛機(jī)燃油箱油量標(biāo)定試驗(yàn)過程中，飛機(jī)油箱將從空油狀態(tài)一直加到滿油狀態(tài)，試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間長，參試人員多，現(xiàn)場工作量大。因此，在考慮試驗(yàn)的組織實(shí)施時(shí)應(yīng)盡量將與燃油量標(biāo)定相關(guān)的試驗(yàn)科目合理地穿插在整個(gè)燃油箱油量標(biāo)定試驗(yàn)過程中，這樣有利于節(jié)省資源和成本，同時(shí)節(jié)約試驗(yàn)時(shí)間。

根據(jù)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)及實(shí)際操作的可行性，本文依次將不可放油量試驗(yàn)、不可測油量試驗(yàn)、低油位告警油量試驗(yàn)、燃油箱總?cè)萘吭囼?yàn)和通氣油箱容量試驗(yàn)等結(jié)合到燃油箱油量標(biāo)定試驗(yàn)過程中，通過一次試驗(yàn)完成多個(gè)試驗(yàn)科目。本節(jié)將主要介紹完成上述試驗(yàn)科目的試驗(yàn)方法及過程。

3.1 不可放油量試驗(yàn)

進(jìn)行不可放油量試驗(yàn)之前，需確認(rèn)試驗(yàn)飛機(jī)燃油箱為首次加油。

向飛機(jī)油箱加油前，首先需測量并記錄燃油的密度和溫度。打開飛機(jī)油箱的維護(hù)口蓋（根據(jù)油箱下壁板的結(jié)構(gòu)長桁選擇相應(yīng)的維護(hù)口蓋），通過加油槍向油箱下壁板長桁間噴射燃油，要求所有結(jié)構(gòu)長桁之間的燃油均是從結(jié)構(gòu)長桁的最上端沿著長桁向凹槽較低點(diǎn)流動(dòng)；在該步驟中需記錄向飛機(jī)油箱的實(shí)際加油量。使飛機(jī)靜置不少于半小時(shí)，待油箱結(jié)構(gòu)內(nèi)燃油流動(dòng)均勻并充分滲入油箱結(jié)構(gòu)空隙之后，通過油箱下壁板放沉淀閥將燃油排放到集油容器中，直到放不出燃油為止，稱重集油容器（含油）并記錄。通過下面公式計(jì)算獲得不可放油量：

不可放油量=放油前飛機(jī)實(shí)際載油重量-放油重量

式中，放油前飛機(jī)實(shí)際載油重量為從飛機(jī)空油狀態(tài)到放油操作前飛機(jī)油箱的實(shí)際載油重量（下同）；放油重量為當(dāng)前試驗(yàn)科目中集油容器在盛裝放油前后的重量之差（下同）。

3.2 不可測油量試驗(yàn)

不可測油量試驗(yàn)需在不可放油量試驗(yàn)之后緊接著進(jìn)行。

試驗(yàn)開始前，首先需測量并記錄燃油的密度和溫度。打開機(jī)翼油箱上方重力加油口蓋，通過重力加油口用手持加油槍向機(jī)翼油箱加入一定量燃油，并記錄加油量和加油批次。等待一段時(shí)間后，觀察加放油面板上顯示的油量；如果油量顯示為零，則重復(fù)上述步驟繼續(xù)加油，直到油量顯示不為零為止。

等待一段時(shí)間后，取一個(gè)空集油容器稱重并記錄，然后放置在機(jī)翼油箱放沉淀閥下方。通過放沉淀閥放油，同時(shí)密切關(guān)注加放油面板上顯示的油量；當(dāng)觀察到加放油面板上顯示的油量跳變?yōu)榱銜r(shí)，應(yīng)立即停止放油；稱重集油容器（含油）。不可測油量由下式計(jì)算獲得：

不可測油量=放油前飛機(jī)實(shí)際載油重量-放油重量-不可放油量

3.3 低油位告警油量

低油位告警油量試驗(yàn)應(yīng)在不可測油量試驗(yàn)之后緊接著進(jìn)行。

試驗(yàn)開始前，測量并記錄燃油的密度和溫度，同時(shí)還要檢查駕駛艙顯示器，此時(shí)應(yīng)顯示有低油位告警信號(hào)。然后，分批次向機(jī)翼油箱加入一定量燃油，并記錄加油批次、實(shí)際加油量和加放油面板顯示油量；重復(fù)該操作直到實(shí)際加油量與低油位告警油量設(shè)計(jì)值大致相當(dāng)。打開燃油泵運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間，使集油箱保持高油位。檢查駕駛艙顯示器上的低油位告警信號(hào)，如仍顯示低油位告警信號(hào)，則向機(jī)翼油箱再次加入燃油，直到低油位告警信號(hào)消失。

保持燃油泵運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，取一個(gè)空集油容器稱重并記錄，然后放置在集油箱放沉淀閥下方。通過放沉淀閥放油，同時(shí)密切關(guān)注駕駛艙顯示器；當(dāng)觀察到顯示器上出現(xiàn)低油位告警信號(hào)時(shí)，應(yīng)立即停放油；稱重集油容器（含油）。低油位告警油量由下式計(jì)算獲得：

低油位告警油量=放油前飛機(jī)實(shí)際載油重量-放油重量-不可放油量

3.4 燃油箱油量標(biāo)定及測量精度試驗(yàn)

燃油箱油量標(biāo)定及測量精度試驗(yàn)應(yīng)在低油位告警油量試驗(yàn)之后緊接著進(jìn)行。

通過加油槍分批次向機(jī)翼油箱加入一定量燃油（加油量步長應(yīng)按照油箱總?cè)萘窟M(jìn)行合理選定），并記錄加油批次、實(shí)際加油量；等待一段時(shí)間使油箱內(nèi)油面穩(wěn)定后，讀取并記錄加放油面板上顯示的油量。重復(fù)這一步驟，直到觀察到連續(xù)2次加放油面板上顯示的油箱油量維持不變?yōu)橹埂?/p>

在前述不可放油量試驗(yàn)、不可測油量試驗(yàn)和低油位告警油量試驗(yàn)過程中記錄的加油批次、實(shí)際加油量和加放油面板顯示油量的數(shù)據(jù)，均可作為燃油箱油量標(biāo)定和測量精度分析的依據(jù)。

3.5 燃油箱總?cè)萘考巴庥拖淙萘吭囼?yàn)

燃油箱總?cè)萘考巴庥拖淙萘吭囼?yàn)應(yīng)在燃油箱油量標(biāo)定及測量精度試驗(yàn)之后緊接著進(jìn)行。

在加放油面板顯示油量維持不變之后，通過加油槍分批次繼續(xù)向機(jī)翼油箱加入少量燃油（加油過程應(yīng)緩慢進(jìn)行），并記錄加油批次和實(shí)際加油量。重復(fù)上述步驟，直到觀察到機(jī)翼翼梢處的通氣口開始溢油為止。

取一個(gè)空集油容器稱重并記錄，放置在翼梢通氣油箱的放沉淀閥下方。通過放沉淀閥放油，直到放至不可放油狀態(tài)；稱重集油容器（含油），并測量當(dāng)前燃油密度和溫度。燃油箱總?cè)萘坑上旅婀接?jì)算獲得：

燃油箱總?cè)萘?（放油前飛機(jī)實(shí)際載油重量-放油重量-不可放油量）/燃油密度

通氣油箱容量=放油重量/燃油密度

4 結(jié)語

燃油箱油量標(biāo)定相關(guān)的試驗(yàn)對(duì)大型民用飛機(jī)的研制有著重要意義，目前國內(nèi)大型民用飛機(jī)燃油箱油量標(biāo)定相關(guān)試驗(yàn)的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)不足。本文根據(jù)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)及實(shí)際操作的可行性，將多項(xiàng)燃油量標(biāo)定相關(guān)的試驗(yàn)科目結(jié)合到燃油箱油量標(biāo)定試驗(yàn)過程中，通過一次試驗(yàn)完成多個(gè)試驗(yàn)科目，不僅節(jié)省了大量的試驗(yàn)資源和成本，同時(shí)大大縮短了試驗(yàn)時(shí)間；接著，本文對(duì)各項(xiàng)燃油量標(biāo)定相關(guān)試驗(yàn)科目的試驗(yàn)方法和過程進(jìn)行了探討和介紹；本文可為國內(nèi)大型民用飛機(jī)開展和實(shí)施燃油箱油量標(biāo)定相關(guān)的試驗(yàn)提供參考和依據(jù)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]肖凝.飛機(jī)燃油測量技術(shù)研究與發(fā)展[J].航空科學(xué)技術(shù)，2003（3）：31-34.

[2]叢楠.航空燃油測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].2014.

[3]李成全，宋明剛.通用飛機(jī)燃油油量測試的研究[J].沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)， 1996，13（6）：8.

[4]張欲曉，樊尚春.中國民用飛機(jī)燃油測量系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)[J].理論與實(shí)踐，2008，28（4）.

[5]張娟.先進(jìn)飛機(jī)中燃油系統(tǒng)的綜合化控制與管理[J].航空計(jì)算技術(shù)，2008，38（2）：96-99.

[6]聶海濤，劉云昌.電容式傳感器在飛機(jī)燃油測量系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，24（5）：15-16.

[7]黨鐵紅.民用飛機(jī)機(jī)翼氣動(dòng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化[J].民用飛機(jī)設(shè)計(jì)與研究，2003（1）.

[8]吳曉男.測量飛機(jī)油箱油量方法的研究[J].儀表技術(shù)與傳感器，2010（10）.

[責(zé)任編輯：田吉捷]