飞机上安全储存、运输汽油方案初探

张　丽 刘　锐



飞机上安全储存、运输汽油方案初探

张丽 刘锐

汽油是机上禁运的易燃易爆危险品，但某型具有特殊用途的飞机需要在机上储存、运输汽油。为保证飞行安全，必须采取有效的保护手段，消除运载汽油给飞机带来的不安全因素。本文就汽油在机上安全储存、运输方案进行初步探讨，供研发人员参考。

登机时不允许随身携带或托运打火机、火柴。充电宝也必须小于一定容量才能带上飞机。打火机、火柴、充电宝都属于易燃易爆物品，存在安全隐患，因此必须限制登机。

汽油比上述物品更加危险。某型飞机为了执行水上救援任务，随机载有救生艇和汽油箱。当执行救援任务时，将救生艇放置到水面上，再卸下油箱至艇上，给救生艇提供燃油。汽油具有刺激性气味、闪点低、易挥发、油气与空气混合后易形成爆炸性混合物等特质，在飞行运输中危险性极高。如何确保汽油箱在飞行过程中的安全，是本文要探讨的内容。

技术要求

汽油箱的设计要求可参考飞机燃油油箱。CCAR-25中，对燃油箱的设计要求如下。

表1　燃油箱设计要求

按飞机设计手册第13册《动力装置系统设计》要求，应确保燃油油箱具有足够强度，能经受飞机正常飞行过程的振动，避免燃油的意外泄漏。

安全储存、运输汽油技术方案

汽油箱结构介绍

汽油箱结构主要包括：1出油口盖、2输油导管、3出油嘴、4油箱提手、5注油口盖、6通气旋钮、7壳体和8输油导管配重。其中，输油导管与出油口盖连接，位于汽油箱内部，在导管配重的作用下一直处于汽油箱底部。通气旋钮用于防止油箱超压，与汽油箱内汽油或油气直接接触。为防止正常情况下油气泄漏，在出油嘴和通气旋钮处设置了单向活门，在注油口盖处设置了密封胶圈。除出油嘴、通气旋钮以及导管配重为金属件外，其余结构均采用非金属，上述三处金属件均能与汽油油液直接接触。

安全储存、运输防护思路

汽油箱安全防护的目标是防止油箱起火爆炸。引发燃爆的主要因素有：箱内油气泄漏，与空气混合形成了一定浓度的油气混合物，并遭遇点火源。点火源可能是高温、闪电电弧，和静电放电的电火花。

防护的方向为：一，确保汽油箱在遭受引火源后，箱内压不会超过其可承受的最大内压值，即箱体具有足够的强度和阻燃特性；二，防止汽油泄漏和汽油蒸汽积聚，即保证油箱封装正确和通风性良好；三，进行良好的闪电/静电防护设计。本文重点讨论汽油箱在机上通风、安装方案和静电防护方案。

图1　汽油箱结构

汽油箱通风和安装方案

由于汽油的强挥发性，油箱内将积聚高浓度的汽油蒸汽。此时一旦油箱发生破损，泄露油气混合物可能给飞机带来灾难性后果，为消除此安全隐患，汽油箱附近必须具有良好的通风。单独为油箱配套通风设施极不经济。本文设计出了一种能自通风功能的柜体（以下简称油箱柜）中，供存放油箱使用。

油箱柜的结构和通风原理见图2。其结构包括：1进气管、2柜体、3固定支架、4汽油油箱，和5出气管。油箱柜具有密封功能，将柜内气体与机上大气隔离，并在油箱柜两侧设置进、出气管路，管路一端与油箱柜连接，一端固定在机身蒙皮上，进、出气管口采用“猫耳朵”结构形式。为实现自通风功能，将进气管布置在顺航向右侧，出气管安装在顺航向左侧。由于进出气口分别和机外大气相通，因此随飞机不断前行，机外空气将沿进气管引入柜内，不断吹洗柜内油箱，此时，带有油气的空气则借助出气管流出柜外，进入机外大气，如此循环，柜体内油箱即使出现了汽油蒸汽，也会由于新鲜空气源源不断的注入而被带出机外，避免了机上出现油气集聚的可能。

图2　油箱柜结构图

油箱主体为非金属材料，与金属材料相比，更易受到磨损，若安装方式不当，或缓冲装置不能充分吸能，易与安装支架持续摩擦和碰撞，使油箱破损而泄露汽油。因此，在油箱与固定支架3之间设置减震隔垫，并通过绑带将油箱约束住，充分限制油箱在空间六个方向的运动。绑带和隔垫同时使用可有效防止油箱擦伤和吸能减震，值得注意的是隔垫不能具有吸液功能，以避免地勤人员不能及时发现汽油泄漏和油箱破损。

汽油箱静电防护方案

参考咨询通告FAA AC20-53B，汽油箱的静电防护方案可按照以下步骤展开。

（1）确定和评估汽油箱安装的周边环境

某机型的救生艇油箱布置在机身内部，安装在专门的油箱柜中。油箱柜柜体为金属结构，通风的进/出气管是非金属材料。油箱柜柜体通过紧固件与机身结构良好搭接。油箱柜周围无易燃、易爆物和高温设备，柜中无其他零部件设备和电线电缆。

（2）分析可能的引火源

一般来说，闪电和静电引发汽油箱燃爆的情形三种：一是，因闪电、电流流经油箱结构，导致汽油箱内部结构被加热至高于油气混合物的燃点；二是，由于闪电、电流的作用，导致机体-汽油箱之间，或汽油箱金属部件之间产生足够大的电势差，最后静电放电点燃油气混合物；三是，由于摩擦或其他原因，使静电荷积聚到足够大的程度，静电荷释放时产生的电火花点燃油气混合物。

根据汽油箱安装环境分析，可排除第一、第二种引火源的可能性。但汽油箱本身存在三处金属部件，如果不采取合理的静电防护措施，仍可能会因静电放电点燃油气混合物。

表2列出了不采取防护措施的情况下，可能因静电积累导致电势差的关系（“√”表示相互间可能存在电势差，“×”表示相互间不存在电势差）。

表2　搭接前的静电放电关系矩阵

表2中，因飞机飞行时与外部大气摩擦，机体结构上会带有电势。如果油箱金属部件不与机体结构搭接，两者间会存在电势差，即存在静电释放跳火花的可能性。另外，由于出油管中配重金属部分浸泡在汽油中，飞行时会不断与汽油摩擦，所以它与通气旋钮、出油嘴之间，可能存在电势差。而注油旋盖金属和出油旋盖金属间，由于安装位置相似，且都与燃油接触，可认为两者会带上同种静电荷，同时通气旋钮被非金属结构的注油口盖包裹，与出油嘴相对隔离，相互间不存在静电放电的可能性。

表3列出了采取通气旋钮和出油嘴与油箱柜搭接。出油导管配重金属因位于油箱内部而无法与机体搭接，可能因静电积累导致电势差。

表3　搭接后的静电放电关系矩阵

由表3可知，对通气旋钮和出油嘴实施搭接后，两者与机体结构的电势相同，消除了同机体结构间静电放电的可能性。但导管配重金属与通气旋钮间存在静电放电的可能。

除批准使用和划拨外，其他三种方式属于有偿使用。其中，出让和国有土地租赁的具体配置方式包括协议、招标、拍卖和挂牌四种，作价出资或入股因有明确的使用者，只能通过协议方式配置。

（3）提出安全防护方案，设定安全防护的检查项，并拟定合格/不合格的评估标准。

通过上述分析可知，由于油箱内部的出油导管金属配重无法实施搭接，仅采用电搭接的方法，并不能完全消除静电放电的安全隐患。

为此，提出方案一：更改油箱结构并电搭接。即，将出油管配重金属改为非金属材料或采取其他配重形式，通过搭接线将通气旋钮和出油嘴与油箱柜柜体进行搭接。但对此方案进行样品评估后发现存在隐患：一，由于出油嘴外形特殊，形似插头，导致搭接线与油箱柜之间的搭接电阻无法检测；二，通气旋钮本身不具备自锁功能，搭接线与通气旋钮之间的连接存在松动的可能。三，搭接后，汽油箱内将会遗留两个与机体等电势，并与油气混合物接触的金属电极，一旦有大电流流经，可能会出现两点间跳火花，点燃油气混合物。因此，方案一被排除。

根据CCAR25.899条，除采用电搭接方案外，还可采取其他可接受的方法消除静电，使其不再危及飞机、人员或其他安装的电子电气系统的正常运行。据此，本文提出了方案二。即，将出油管配重金属改为非金属材料或采取其他配重形式，同时使用绝缘阻燃、防水的防护袋/防护套，将注油/出油旋盖金属部分表面包裹起来。

采取此项措施后，可能因静电积累导致静电释放的关系见表4。

表4　采用新方案后，静电放电可能性矩阵

实施此方案后，需目视检查输油嘴/通气旋钮附近防护袋/防护套是否有破损。如目视无破损，则认为安全。

油箱使用安全

结语

综上所述分析，若汽油箱安放不当，会给飞机带来灾难性后果。本文根据适航、飞机设计手册对燃油箱的设计要求，分析汽油箱结构形式，提出了汽油箱在机上安装、通风和静电防护方案，为汽油箱机上安全储存和运输的设计工作提供理论支撑。

张 丽 刘 锐

中航通飞研究院有限公司

张丽，女，本科，珠海通飞研究院有限公司，主要方向为民机救生、氧气系统集成设计；刘锐，男，本科，珠海通飞研究院有限公司，主要研究方向为民机电磁兼容。

查者的耗费时间，有利于调查的进行。Web与App产生时间差异的原因可能在于，答卷者用电脑完成问卷时，需花费时间操作鼠标点击选项，而移动手机的触屏方式可使选择更快速。

（3）媒介评价

通过答卷者对三种调查媒介的评价数据，可以看出，答卷者认为App比Web和Paper的调查方式更有效，也更满意于使用手机App进行毕业生跟踪调查。原因可能为：①手机携带、使用方便，随时随地可参与调查。Paper调查需要亲临现场，如果路途遥远很多人可能会放弃参与调查。Web的方式虽然也比较方便，但必须开启电脑，便携性、快捷性不如手机App调查媒介；②本次调查采取扫描二维码弹出程序的方式，可准确的让答题者进入调查界面，也符合当今学生关注信息的习惯；③触屏点击可增加选项选择的准确性。

《媒介评价》问卷的第5题，57%的毕业生更倾向于使用App进行毕业生跟踪调查，超过半数的认可率预示着App调查媒介将会更好的被毕业生所接受。

应用与展望

综上所述，App调查媒介具有回收率高、答题耗时短、认可度高的优点，未来，App将是纸质调查、计算机网络调查和App调查三者中，进行毕业生跟踪调查最可取的调查媒介。本研究中所采用的App调查媒介是移动智能手机调查的代表，除App外，也可通过目前流行的微站、微信公众号等形式开通三方交互式信息平台。本研究中所涉及的调查是院校的就业指导部门对毕业生的调查，目前该App也已经应用于对n家用人单位的跟踪调查，待用人单位用户群达到一定样本量，我们将进一步研究是否用人单位也认可并愿意通过智能手机的App调查媒介，向院校就业指导部门反馈信息。若就业指导部门、毕业生和用人单位三方均认可并愿意采用智能手机App进行毕业生就业信息的采集，则可为三方交互式信息平台的搭建提供切实的理论和现实依据。

王云峰 史菁菁 毛春芳

南通卫生高等职业技术学校

王云峰（1979-）男，江苏南通人，江苏省南通卫生高等职业技术学校招生就业处副处长，讲师，硕士，主要研究方向为大学生创业与创新与药学研究；史菁菁（1988-）女，吉林公主岭人，江苏省南通卫生高等职业技术学校，助理讲师，硕士，主要研究方向为职业教育与药学研究；毛春芳（通讯作者）（1963-）女，江苏南通人，江苏省南通卫生高等职业技术学校药学及医技系主任，副教授，本科，主要研究方向为职业教育与药学研究。

［课题项目］江苏省职业教育教学改革研究课题《高职毕业生就业跟踪调查体系的建构研究》（课题标号：ZYB200），主持人：王云峰。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.01.011