某型教練機(jī)加輸油設(shè)計(jì)缺陷分析

張金博，余 晉，李國(guó)松，許士剛

（93420 部隊(duì)）

1 故障現(xiàn)象

1） 某號(hào)機(jī)執(zhí)行完任務(wù)并滑回指定機(jī)位，發(fā)動(dòng)機(jī)工作在慢車狀態(tài)，打開“壓力加油電源”和“副油箱加油”開關(guān)后，進(jìn)行“熱加油”時(shí)發(fā)現(xiàn)，機(jī)身油箱可正常實(shí)施加油，副油箱無(wú)法加入燃油。

2） 某號(hào)機(jī)空中執(zhí)行任務(wù)時(shí)，飛行員反映故障單顯示“燃油控制故障”和“EMMC 故障3”。 飛機(jī)著陸并滑回指定機(jī)位，檢查飛機(jī)發(fā)現(xiàn)主油量為473kg、全機(jī)油量為686kg，“1 號(hào)油箱油盡”和“左、右機(jī)翼油箱油盡”信號(hào)出現(xiàn)，“左、右3 號(hào)油箱油盡”信號(hào)未出現(xiàn)，故障單顯示“燃油控制故障”和“EMMC 故障3”。

2 系統(tǒng)工作原理

機(jī)電管理計(jì)算機(jī)主要實(shí)現(xiàn)控制起落架收放、控制燃油加輸油順序、控制機(jī)上其他系統(tǒng)與航電系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換和飛參數(shù)據(jù)采集等功能，此處主要就加、輸油原理和燃油控制故障報(bào)故邏輯進(jìn)行說(shuō)明。

2.1 加油工作原理

將壓力加油操縱盒上的壓力加油開關(guān)扳至“加油”位置，組合閥通電打開。

1） 將“1 號(hào)油箱加油開關(guān)”、“機(jī)翼油箱加油開關(guān)”、“3 號(hào)油箱加油開關(guān)”置于“加油”位置時(shí)，給燃油壓力加油控制盒相關(guān)電路控制信號(hào)，使左、右機(jī)翼油箱電動(dòng)插板開關(guān)“開”線圈通電，打開機(jī)翼油箱加油管路；1 號(hào)油箱燃油電動(dòng)插板開關(guān)“開”線圈通電，打開1號(hào)油箱加油管路；3 號(hào)油箱壓力加油電動(dòng)插板開關(guān)“開”線圈通電，打開左、右3 號(hào)油箱加油管路。

當(dāng)左、右機(jī)翼油箱滿油信號(hào)器發(fā)出滿油信號(hào)或機(jī)翼油箱加油開關(guān)在“關(guān)閉”位置時(shí)，左、右機(jī)翼油箱電動(dòng)插板開關(guān)“關(guān)”線圈通電，關(guān)閉機(jī)翼油箱加油管路。3號(hào)油箱與機(jī)翼油箱關(guān)閉原理相同。

當(dāng)2 號(hào)油箱油面到達(dá)正常滿油位置時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)機(jī)械式切斷壓力加油管路，機(jī)械系統(tǒng)失效后，油面上升到應(yīng)急滿油位置時(shí)，浮子閥發(fā)出信號(hào)給機(jī)電管理計(jì)算機(jī)，從而輸出控制信號(hào)使燃油電磁開關(guān)斷電，關(guān)閉壓力加油管路。

2） 將壓力加油操縱盒上的壓力加油開關(guān)扳至“加油”位置，“副油箱加油開關(guān)”置于“加油”位置時(shí)，機(jī)電管理計(jì)算機(jī)接收到副油箱加油指令后，給燃油壓力加油控制盒相關(guān)電路控制信號(hào)，使左、右加輸油控制活門加油線圈通電工作；左、右通氣安全閥通電工作，左、右增壓電磁閥斷電關(guān)閉。

當(dāng)左或右滿油—油盡信號(hào)器發(fā)出滿油信號(hào)時(shí)，機(jī)電管理計(jì)算機(jī)給燃油壓力加油控制盒中繼電器控制信號(hào)，切斷左、右加輸油控制活門加油線圈電源，關(guān)閉“加油”活門，停止給副油箱加油，同時(shí)相應(yīng)的左、右副油箱正常滿油燈亮；當(dāng)副油箱壓力信號(hào)器發(fā)出超壓信號(hào)（超壓接通），機(jī)電管理計(jì)算機(jī)控制相應(yīng)的左、右副油箱加輸油控制活門“加油”活門關(guān)閉并鎖定，斷開加油路，同時(shí)相應(yīng)的左、右副油箱應(yīng)急滿油燈亮（超壓信號(hào)器接通則亮，斷開則滅）。

2.2 輸油工作原理

飛機(jī)按照：副油箱（左、右各1 個(gè)）620kg×2→2 號(hào)油箱40kg→1 號(hào)油箱320kg＋機(jī)翼油箱（左、右各1個(gè)）190kg×2→3 號(hào)油箱（左、右各1 個(gè)）175kg×2→2 號(hào)油箱660kg”的順序進(jìn)行輸油。

當(dāng)飛機(jī)帶副油箱時(shí)，機(jī)電管理計(jì)算機(jī)采集到副油箱存在信號(hào)，控制左／右加輸油控制活門的輸油電磁閥工作，左／右增壓電磁閥通電工作。打開副油箱氣路，副油箱燃油在增壓氣體的作用下，通過(guò)燃油電磁開關(guān)輸入2 號(hào)油箱（主油箱）。

當(dāng)左副油箱壓力信號(hào)器發(fā)出“超壓”信號(hào)給機(jī)電管理計(jì)算機(jī)，機(jī)電管理計(jì)算機(jī)控制左副油箱的通氣安全閥通電打開，放出多余氣體，同時(shí)控制左增壓電磁閥斷電關(guān)閉。此后，若超壓信號(hào)消失且持續(xù)10s，則機(jī)電管理計(jì)算機(jī)發(fā)出相對(duì)應(yīng)控制信號(hào)，使左副油箱的通氣安全閥斷電關(guān)閉，左增壓電磁閥通電打開；右副油箱超壓時(shí)的處理邏輯與左側(cè)相同。

當(dāng)左、右副油箱滿油—油盡信號(hào)器發(fā)出油盡信號(hào)給機(jī)電管理計(jì)算機(jī)，其控制左、右加輸油控制活門的輸油線圈，左、右增壓電磁閥斷電關(guān)閉，關(guān)閉副油箱與2 號(hào)油箱的輸油管路與增壓路。

副油箱油盡后，換向電磁閥控制1 號(hào)油箱和左、右機(jī)翼油箱或3 號(hào)油箱輸油到2 號(hào)油箱；油面控制開關(guān)與浮子閥聯(lián)合工作控制1 號(hào)油箱和左、右機(jī)翼油箱或左、右3 號(hào)油箱輸油到2 號(hào)油箱的油面。當(dāng)2 號(hào)油箱內(nèi)浮子閥發(fā)出應(yīng)急滿油信號(hào)給機(jī)電管理計(jì)算機(jī)，機(jī)電管理計(jì)算機(jī)控制油面控制開關(guān)通電關(guān)閉，停止輸油。 當(dāng)浮子閥應(yīng)急滿油信號(hào)持續(xù)消失10s，控制油面控制開關(guān)打開，繼續(xù)輸油。

1 號(hào)油箱和左、右機(jī)翼油箱內(nèi)油盡信號(hào)器均發(fā)出信號(hào)時(shí)，換向電磁閥接通左、右3 號(hào)油箱的輸油管路。當(dāng)輸油過(guò)程中2 號(hào)油箱油量低于600kg 且左、右3 號(hào)油箱均未油盡時(shí)，機(jī)電管理計(jì)算機(jī)發(fā)出信號(hào)控制換向電磁閥使其換向至3 號(hào)油箱并且持續(xù)1min 或直至任一個(gè)3 號(hào)油箱油盡信號(hào)出現(xiàn)，此時(shí)機(jī)電管理計(jì)算機(jī)斷開控制換向電磁閥的信號(hào)，隨后換向電磁閥接通1 號(hào)油箱和左、右機(jī)翼油箱輸油管路。1min 之后機(jī)電管理計(jì)算機(jī)重新判斷當(dāng)前狀態(tài)，若2 號(hào)油箱油量繼續(xù)低于600kg 且左、右3 號(hào)油箱未油盡，則繼續(xù)給電磁轉(zhuǎn)換閥輸出換向控制信號(hào)，使3 號(hào)油箱燃油輸至2 號(hào)油箱。

2.3 “燃油控制故障”報(bào)故原理

當(dāng)機(jī)電管理計(jì)算機(jī)判斷到燃油系統(tǒng)相關(guān)離散量采集錯(cuò)誤或無(wú)法采集，燃油輸出控制模塊硬件自檢故障，燃油控制所需的判據(jù)參數(shù)獲取錯(cuò)誤而引起指令邏輯解算錯(cuò)誤，燃油輸出控制模塊的控制指令與回采的繼電器狀態(tài)不一致（繼電器不能按照控制指令進(jìn)行輸出）時(shí)，機(jī)電管理計(jì)算機(jī)均會(huì)向航電系統(tǒng)上報(bào)“燃油控制故障”和“EMMC 故障3”，隨即停止控制燃油加輸油順序。

3 故障分析及排查

3.1 副油箱無(wú)法熱加油故障分析及排查

根據(jù)上述工作原理列故障樹并進(jìn)行分析排查。

1） 判讀飛參發(fā)現(xiàn)，①起飛離陸3 分鐘時(shí)出現(xiàn)0.4秒“右副油箱超壓”信號(hào)，“副油箱存在”信號(hào)一直有（由此可知副油箱存在信號(hào)正常）；②地面打開“壓力加油電源”和“副油箱加油”開關(guān)后，“通氣安全閥打開”信號(hào)正常且無(wú)副油箱“超壓”、“滿油”、“增壓電磁閥打開”等信號(hào)，也無(wú)左、右副油箱“加輸油活門加油打開回采”信號(hào)。初步懷疑機(jī)電管理計(jì)算機(jī)未輸出副油箱加油信號(hào)。

2） 測(cè)量壓力加油操縱盒至機(jī)電管理計(jì)算機(jī)間線路未見(jiàn)異常。

圖1 故障樹

3） 地面檢測(cè)壓力加油操縱盒內(nèi)部的副油箱加油開關(guān)，左、右副油箱超壓信號(hào)燈，左、右副油箱滿油信號(hào)燈及其線路情況，未見(jiàn)異常。

4） 檢測(cè)、測(cè)量機(jī)上超壓信號(hào)器、滿油信號(hào)器、增壓電磁閥、副油箱加輸油控制活門、通氣安全閥等附件及其交聯(lián)線路無(wú)異常，由此排除超壓信號(hào)器、副油箱加輸油控制活門、副油箱滿油信號(hào)器、副油箱通氣安全閥、副油箱增壓電磁閥及其線路故障的可能。

5） 檢測(cè)燃油壓力加油控制盒內(nèi)部加輸油控制活門控制繼電器、增壓電磁閥控制繼電器、通氣安全閥控制繼電器及其線路未見(jiàn)異常，由此排除燃油壓力加油控制盒故障的可能。

6） 對(duì)故障機(jī)開展地面試驗(yàn)，排查定位機(jī)電管理計(jì)算機(jī)內(nèi)部問(wèn)題點(diǎn)。

①全機(jī)上電，當(dāng)出現(xiàn)超壓信號(hào)后，打開壓力加油控制盒電源。在進(jìn)行副油箱壓力加油前，分別模擬閃現(xiàn)“左副油箱應(yīng)急滿油、右副油箱應(yīng)急滿油、左右副油箱均應(yīng)急滿油”信號(hào)后，對(duì)副油箱進(jìn)行壓力加油，只有在閃現(xiàn)“左副油箱應(yīng)急滿油”信號(hào)后，可對(duì)右副油箱進(jìn)行加油，其他兩種情況下均無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)副油箱加油。

②全機(jī)上電并打開壓力加油控制盒電源。在副油箱壓力加油正常進(jìn)行過(guò)程中，分別模擬閃現(xiàn)“左副油箱應(yīng)急滿油、右副油箱應(yīng)急滿油、左右副油箱均應(yīng)急滿油”信號(hào)，除閃現(xiàn)“左副油箱應(yīng)急滿油”信號(hào)后，右副油箱可繼續(xù)進(jìn)行加油，其他兩種情況下副油箱壓力加油均終止。

③全機(jī)下電，只打開壓力加油控制盒上電源。分別進(jìn)行上述試驗(yàn)，結(jié)果與上述情況一致。

④對(duì)其他2 架機(jī)按照故障機(jī)地面試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其中1 架與故障機(jī)情況相反，另1 架與故障機(jī)情況一致。

綜合上述檢查結(jié)果，原因是：機(jī)電管理計(jì)算機(jī)內(nèi)部軟件未考慮熱加油功能。

3.2 燃油控制故障排查

根據(jù)故障現(xiàn)象和機(jī)電管理計(jì)算機(jī)上報(bào)“燃油控制故障”、“EMMC 故障3”機(jī)理，進(jìn)行如下排查。

1） 判讀飛參。飛機(jī)報(bào)出“EMMC 燃油控制故障”和“EMMC 三級(jí)故障”，主油量為473kg、全機(jī)油量為686kg，“1 號(hào)油箱油盡”和“左、右機(jī)翼油箱油盡”信號(hào)正常出現(xiàn)，“左、右3 號(hào)油箱油盡”信號(hào)未出現(xiàn)，無(wú)“換向電磁閥換向回采”信號(hào)。

2） 地面線路測(cè)量。 按照燃油系統(tǒng)輸油順序及飛機(jī)油量剩余情況，此時(shí)機(jī)電管理計(jì)算機(jī)換向信號(hào)輸出端應(yīng)輸出“地”信號(hào)，進(jìn)而控制換向電磁閥1、3 插針通電，使左、右3 號(hào)油箱向主油箱供油。

地面檢查發(fā)現(xiàn)，在飛機(jī)不下電的情況下，保持飛機(jī)報(bào)故狀態(tài)，測(cè)量換向電磁閥1、3 插針無(wú)輸入電壓，機(jī)電管理計(jì)算機(jī)換向信號(hào)輸出端未輸出“地”信號(hào)，檢查機(jī)上線路未見(jiàn)異常，說(shuō)明機(jī)電管理計(jì)算機(jī)工作異常。

3） 放油檢查。斷開飛機(jī)上電源，打開左、右3 號(hào)油箱放油口，放出約200kg 燃油，放出的燃油與飛機(jī)主油量473kg 之和約為全機(jī)油量686kg（主、全機(jī)油量允許誤差為±90kg），說(shuō)明左、右3 號(hào)油箱未按正常程序輸油。

4） 歷史故障回顧及分析。對(duì)曾報(bào)出過(guò)“燃油控制故障”和“EMMC 故障3”的某5 架機(jī)（均已落實(shí)某號(hào)技術(shù)通報(bào)）故障架次飛參數(shù)據(jù)進(jìn)一步判讀發(fā)現(xiàn)，當(dāng)“輸油泵電源信號(hào)”、“輸油泵故障”、“低油面告警1”、“左機(jī)翼油箱油盡”等信號(hào)出現(xiàn)或消失時(shí)，均伴隨有“左副油箱增壓電磁閥打開回采”、“左加輸油活門輸油打開回采”、“回油電磁閥打開回采” 等信號(hào)異常出現(xiàn)或消失。 同時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)“燃油控制故障”和“EMMC 故障3”后，從報(bào)故的時(shí)間節(jié)點(diǎn)開始，“左副油箱增壓電磁閥打開回采”、“左加輸油活門輸油打開回采”、“回油電磁閥打開回采”、“換向電磁閥換向回采”、“鎖定主蓄電池組接觸器接通信號(hào)”等信號(hào)均消失，左、右3 號(hào)油箱的燃油未再向2 號(hào)油箱輸油（飛機(jī)故障架次均未掛副油箱）。

5） 經(jīng)與工廠人員討論分析認(rèn)為，機(jī)電管理計(jì)算機(jī)燃油控制程序中軟件編寫存在錯(cuò)誤，程序運(yùn)行過(guò)程中會(huì)使內(nèi)部的“開關(guān)組5 （共16 個(gè)開關(guān)量信號(hào)）”和“開關(guān)組6（共16 個(gè)開關(guān)量信號(hào)）”被賦予異常數(shù)值，導(dǎo)致燃油控制程序采集到的指令信號(hào)與回采信號(hào)不一致而報(bào)出“燃油控制故障”和“EMMC 故障3”信號(hào)，左、右3 號(hào)油箱無(wú)法向2 號(hào)油箱輸油[1]。

由此可知，導(dǎo)致某號(hào)機(jī)左、右3 號(hào)油箱未按正常程序輸油的原因是：機(jī)電管理計(jì)算機(jī)軟件存在缺陷。

3.3 燃油系統(tǒng)存在的其他問(wèn)題

日常檢查維護(hù)發(fā)現(xiàn)，3 號(hào)油箱電動(dòng)插板開關(guān)故障率較高。 究其原因是：當(dāng)壓力加油時(shí)，3 號(hào)油箱總是先于機(jī)翼油箱滿油，此時(shí)機(jī)上電路自動(dòng)關(guān)閉3 號(hào)油箱電動(dòng)插板開關(guān)，因機(jī)翼油箱尚未滿油所以其加油電動(dòng)插板開關(guān)未關(guān)閉，從而3 號(hào)油箱油量又會(huì)流向機(jī)翼油箱而導(dǎo)致3 號(hào)油箱滿油信號(hào)消失。隨機(jī)觸發(fā)3 號(hào)油箱電動(dòng)插板開關(guān)打開，如此反復(fù)，導(dǎo)致“3 號(hào)滿油”信號(hào)在加油過(guò)程中常有閃亮現(xiàn)象，同時(shí)3 號(hào)油箱電動(dòng)插板開關(guān)跟隨滿油信號(hào)燈亮滅情況頻繁關(guān)、開，終因3 號(hào)油箱電動(dòng)開關(guān)不滿足機(jī)上動(dòng)作次數(shù)需求，多發(fā)極限位置無(wú)法斷電而持續(xù)工作的故障，導(dǎo)致過(guò)早到壽。

判讀飛參發(fā)現(xiàn)，在3 號(hào)油箱輸油過(guò)程中，常有“浮子閥應(yīng)急滿油”信號(hào)出現(xiàn)，當(dāng)此信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，主油量顯示值還未到達(dá)滿油量位置。經(jīng)分析排查發(fā)現(xiàn)，3 號(hào)油箱通往2 號(hào)油箱的輸油管出口正好對(duì)著浮子閥應(yīng)急滿油信號(hào)器位置，當(dāng)3 號(hào)油箱輸油時(shí)，觸發(fā)應(yīng)急滿油信號(hào)器工作而輸出應(yīng)急滿油信號(hào)，屬于浮子閥設(shè)計(jì)缺陷。

4 “副油箱超壓”和“燃油控制故障”信號(hào)出現(xiàn)幾率分析

4.1 “副油箱超壓”信號(hào)出現(xiàn)的概率分析

對(duì)掛載副油箱任務(wù)飛參數(shù)據(jù)判讀發(fā)現(xiàn)，掛載副油箱執(zhí)行訓(xùn)練任務(wù)時(shí)，超壓信號(hào)出現(xiàn)的幾率約為34.72%。

4.2 “燃油控制故障”信號(hào)出現(xiàn)的概率分析

對(duì)曾報(bào)出過(guò)“燃油控制故障”和“EMMC 故障3”的5 架機(jī)飛參數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)出現(xiàn)“低油面告警1”、“左機(jī)翼油箱油盡”信號(hào)時(shí)，“左副油箱增壓電磁閥打開”、“左加輸油活門輸油打開”、“回油電磁閥打開”等電磁閥會(huì)同時(shí)動(dòng)作而導(dǎo)致報(bào)故幾率增大。經(jīng)不完全統(tǒng)計(jì)，落實(shí)軟件升級(jí)技術(shù)通報(bào)的飛機(jī)共飛行約1700 架次，出現(xiàn)故障7 架次，報(bào)故幾率約為0.41%。

5 使用維護(hù)措施

1） 進(jìn)行副油箱壓力加油完成后，核對(duì)加油車油量，查看副油箱是否加滿。

2） 在2 號(hào)油箱油面達(dá)到應(yīng)急油面后，一定要先將壓力加油接頭壓力消除后再切斷壓力加油電源（因?yàn)橄到y(tǒng)是通過(guò)應(yīng)急電信號(hào)來(lái)控制加油關(guān)閉的，若先切斷電源，應(yīng)急電信號(hào)消失，燃油電磁開關(guān)在燃油壓力下再次打開，油面又會(huì)上升而噴出）。

3） 進(jìn)行壓力加油時(shí)，若全機(jī)油量大于500kg，應(yīng)在1 號(hào)油箱加油開關(guān)和機(jī)翼油箱加油開關(guān)撥至加油位置且綠色信號(hào)燈燃亮后保持約1min，再啟動(dòng)加油車進(jìn)行壓力加油，以防止加油時(shí)2 號(hào)油箱先滿油或3號(hào)油箱加油電動(dòng)插板開關(guān)頻繁通斷。

4） 進(jìn)行空、地勤交流，提醒空勤人員，飛機(jī)出現(xiàn)“燃油控制故障”、“EMMC 故障3”顯示，第一時(shí)間報(bào)告指揮員，以主油量為參考油量，根據(jù)指揮員指揮，建立返場(chǎng)航線著陸。

6 故障影響及處置建議

“燃油控制故障”、“EMMC 故障3”的影響主要有兩個(gè)方面，一是從報(bào)故的時(shí)間節(jié)點(diǎn)開始，副油箱和3號(hào)油箱的燃油不會(huì)再向2 號(hào)油箱輸入。二是該故障報(bào)出后會(huì)同步解除“鎖定主蓄電池組接觸器接通信號(hào)”，若在收油門停車時(shí)至發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)速大于5%期間，關(guān)閉“地面電源／蓄電池” 開關(guān)，就會(huì)造成全機(jī)斷電，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)停車電磁活門處于打開位置，燃油會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子慣性下泵入燃燒室引起發(fā)動(dòng)機(jī)噴火。處置建議有：

1） 飛行人員

①無(wú)論空中何時(shí)出現(xiàn)“燃油控制故障”、“EMMC故障3”顯示，飛行員應(yīng)第一時(shí)間報(bào)告指揮員，以主油量為參考油量，根據(jù)指揮員指揮，聽(tīng)令建立返場(chǎng)航線著陸。

②著陸滑回停機(jī)位后不要關(guān)閉“地面電源／蓄電池”開關(guān)，待發(fā)動(dòng)機(jī)完全停轉(zhuǎn)后，由機(jī)務(wù)人員執(zhí)行“下電”操作。

2） 塔臺(tái)值班員

①當(dāng)出現(xiàn)“燃油控制故障”、“EMMC 故障3”顯示時(shí)，詢問(wèn)當(dāng)前全機(jī)油量和主油量以及油盡信號(hào)顯示情況，綜合判斷當(dāng)前可用燃油量。

②提醒飛行人員發(fā)動(dòng)機(jī)未完全停轉(zhuǎn)前切勿關(guān)閉“地面電源／蓄電池”開關(guān)。

7 下一步措施及建議

1） 工廠針對(duì)機(jī)電管理計(jì)算機(jī)軟件中存在的問(wèn)題查明原因立即改正，暫停某號(hào)技術(shù)通報(bào)落實(shí)。

2）建議工廠搭建地面平臺(tái)，模擬機(jī)上輸油環(huán)境，徹查故障原因，舉一反三排查是否存在其他缺陷并完善飛機(jī)加輸油控制邏輯。

3） 建議改進(jìn)3 號(hào)油箱電動(dòng)插板開關(guān)控制電路，同時(shí)改進(jìn)電動(dòng)插板開關(guān)質(zhì)量。

4） 建議改進(jìn)浮子閥結(jié)構(gòu)，防止3 號(hào)油箱輸油時(shí)出現(xiàn)異常應(yīng)急滿油信號(hào)。