A320系列飞机燃油系统超压活门故障分析

宗克 寸汝芳

摘要：A320系列飞机燃油系统超压活门96QM破损，使左机翼内油箱燃油流入中央油箱，导致左右油箱的油量不平衡，影响飞行安全。由于此活门是机械结构，活门故障不会产生警告信息，加之活门位置隐蔽，一旦出现故障很难被发现。本文结合实际排故工作，就故障的发现、分析和排除过程进行了全面论述，以供同行参考。

关键词：燃油系统;超压活门;串油

1故障现象

一架A319飞机航后检查过程中发现ECAM警告页面有“FUEL AUTOFEED FAULT”的警告信息，打印航后报告无任何相关故障信息。进入飞机燃油页面进行燃油油量确认，中央油箱油量显示为1460kg，左内机翼油箱油量显示为1560kg，右机翼内油箱油量显示为3710kg，左右油箱油量严重不平衡，可能存在故障隐患。于是进行排故，首先将中央油箱燃油向左内机翼油箱串油，完成左右油箱油量平衡工作。串油工作完成后发现，在无任何活门、油泵打开的情况下，左内油箱燃油以大约每秒1kg的流速持续流人中央油箱。

2 A320系列飞机燃油系统工作原理

2.1燃油系统介绍

A320系列飞机的燃油被贮存在五个燃油箱中，分别是中央油箱、左（右）大翼内腔油箱、左（右）大翼外腔油箱。另外，左右翼尖还分别设有通风缓冲油箱。发动机供油顺序：首先由中央油箱供油，然后由大翼内油箱供油，最后大翼外腔油箱的油通过传输活门流入内腔油箱供油。

2.2燃油系统控制

由燃油控制面板（位于驾驶舱顶板）上的燃油泵电门、模式电门、交输活门电门来控制。

2.3燃油系统指示

通过ECAM上的燃油页面，可显示机载燃油、燃油消耗、燃油温度等参数情况，并显示燃油泵、交输活门、发动机、APU供油活门的位置。

2.4燃油系统的正常工作模式

燃油系统正常的工作模式分为自动模式和人工模式。

1）自动模式

燃油系统通常情况下工作在自动模式，当飞机在地面、缝翼伸出、模式电门在自动位时，接通所有的燃油泵电门，机翼燃油泵工作，中央燃油泵由于缝翼伸出而工作被抑制。飞机起飞后缝翼收上，中央油箱燃油泵开始工作，代替机翼燃油泵向发动机供油。当中央油箱燃油用尽后，中央燃油泵自动停止工作，开始转由机翼燃油泵向发动机供油。当机翼内油箱的燃油减少到一定值时，传输活门打开，机翼外油箱燃油流入内油箱，供给发动机燃油。同时，传输活门被锁定在开位，直到下次加油。

2）人工模式

在飞机巡航过程中，有几种情况需要接通人工方式，以保证系统的正常工作。中央油箱有剩余燃油，燃油泵自动停止工作时可以选用人工模式;模式选择电门上出现故障信息时可以选用人工模式;ECAM上出现燃油泵低压警告并伴有自动供油故障信息时，可以使用人工模式。

2.5燃油箱的通气

燃油箱的通气主要是为了防止油箱超压，保证燃油箱向发动机、APU供油顺畅。如图1所示，通气系统包括通风缓冲油箱、大翼油箱通风、中央油箱通风、通风浮子活门、超压保护。

超压保护的作用是，当通风管路堵塞或发生加油关断故障时，释放油箱压力避免油箱结构受损。

机翼油箱超压保护：当机翼外腔油箱超压时，经过15号翼肋上的超压保护器释放燃油到内腔油箱;机翼内腔油箱、通风油箱超压时，通过油箱接近面板上的超压保护器将燃油释放到机外。

中央油箱过压保护：过压保护器将燃油释放到左右机翼内腔油箱。用于中央油箱释压保护的活门有pressure relief outlet（97QM）和overpressure protector（96QM）.

2.6燃油箱串油

燃油箱串油包括正常串油和非正常串油兩种。

1）正常串油

机翼油箱、中央油箱之间只能通过串油方式完成燃油的相互交输。以中央油箱串油到左机翼油箱为例：首先，在加/放油控制面板上将模式选择电门置于抽油位置，将左机翼油箱加油开关置于开位;其次，在驾驶舱燃油控制面板上将交输活门打开，接通中央油箱电动泵，开始串油，可从ECAM上监控串油情况;串油工作完成后，在驾驶舱关断中央油箱电动泵，关断交输活门;最后，在加/放油控制面板上将模式选择电门置于关位，将左机翼油箱加油开关置于关位。

2）非正常串油

即油箱超压保护后的串油，当通风管路堵塞或加油关断故障时，系统中的超压保护开始起作用，以避免油箱结构受损。

机翼外油箱的超压保护，经过15号翼肋上的超压保护器释放燃油到内腔油箱;内腔油箱或通风油箱超压时，通过油箱接近面板上的超压保护器将燃油释放到机外。中央油箱过压保护器将燃油释放到左右机翼的内油箱中。96QM将燃油释放到左机翼内油箱，97QM将燃油释放到右机翼内油箱。3故障原因分析

首先，验证燃油指示系统是否正常。为判断是否是由于ECAM页面燃油指示不正确导致的故障现象，首先观察ECAM上的燃油显示与地面燃油加油面板上的燃油显示是否一致，若一致，可排除因指示不正常导致的故障现象。其次，根据AMM手册对燃油指示系统进行重启，重置45VU和121VU的跳开关。经过观察，故障现象依旧，因此排除指示系统故障的可能性，确认串油现象真实存在。

从正常燃油串油操作程序可以看出，在相应的开关、活门处于工作状态的情况下才能实现正常的燃油交输。但此次故障现象是，燃油系统在无任何活门、油泵打开或工作的情况下左内油箱燃油持续流人中央油箱，由此确认燃油系统确实存在故障。

经过对燃油流量的计时观察，发现中央油箱燃油上升到一定程度时左机翼内油箱燃油停止流人中央油箱，结合燃油系统原理，推断此现象可能是由于中央油箱的过压保护器故障所导致。假如中央油箱超压保护器打开或破损，中央油箱与机翼内油箱将形成一个连通器，燃油将从燃油面高的油箱流入燃油面低的油箱。

中央油箱有两个过压保护装置（96QM和97QM），分别将燃油释放到左右机翼内腔油箱，但这两个活门都不是单向活门，存在燃油反向流动的可能性。

96QM超压保护器位于中央油箱与左机翼内油箱隔板上，其工作原理：当中央油箱压力过高时（约10～11psi），活门本体上的碳薄膜就在压力作用下破裂，将中央油箱的压力释放到左内侧油箱，保护中央油箱结构。此活门打开或破损将导致中央油箱燃油与左机翼内油箱燃油互通形成非正常串油。

弹簧保持式的释压活门97QM位置在中央油箱与右内机翼油箱之间，当中央油箱压力达到4psi时此活门打开，将燃油释放到右机翼内腔油箱，保护中央油箱结构。中央油箱压力正常后此活门自动关闭。此活门打开或破损，将导致中央油箱燃油与右机翼内油箱燃油互通形成非正常串油。

4故障判断

依据AMM手册查找该飞机燃油系统无特殊构型。查询TSM：28-12-00-810-801-A Fuel - Unwanted Transfer From TheLeft Wing Tank To The Center Tank AtAny Time以及ISI：28.12.00013，异常串油的可能原因如下：

1）中央油箱的加油活门故障。

2）中央油箱的压力释放活门故障（FIN：97QM，该活门为弹性保持活门，中央油箱压力高时会释放到右侧内油箱）。

3）中央油箱的通风管路堵塞。

4）燃油超压活门96QM破损（压力过大或自身缺陷导致）。

5）加油压力过大;加油车出口压力过大，可能使油箱压力增加，形成油箱过压，导致油箱释压形成异常串油（加油车出口压力过大，常导致多架飞机超压活门破裂）。

为了准确找出导致左内侧油箱向中央油箱串油的原因，结合燃油系統的工作原理和排故串油过程中观察到的现象，逐项检查并判断故障根源。

假如加油车压力过大或加油活门故障以及中央油箱的通风管路有堵塞，导致油箱压力过大形成串油情况，97QM开启的压力门限值4psi低于96QM开启的压力门限值lOpsi，中央油箱的燃油应该首先经过97QM流入右机翼内油箱，导致右机翼内油箱油量增加。而此次的故障现象为中央油箱的燃油流入左机翼内油箱。因此判断超压活门96QM故障的可能性较大。

进一步查阅服务信函ISI：28.12.00013，找到了判断96QM故障的方法。96QM超压释放活门在油箱中的高度是一定的，当该活门故障（破损）时，左内侧油箱油量只要超过该活门高度，就会发生串油现象。这一原理与维修人员排故时观察到的串油现象基本吻合。为确认故障，进行如下具体操作：

1）将左侧油箱和中央油箱的燃油抽空或导出（需满足中央油箱低于3000kg、左内油箱低于1000kg条件）。

2）向左内油箱注油（除了中央油箱外的其他油箱）。

3）观察开始向中央油箱串油时，左内侧油箱的油位。

4）监控并记录中央油箱燃油开始从左机翼油箱流入的时刻。继续观察从左机翼油箱串入500kg燃油到中央油箱，状态稳定后左内侧油箱的油位。

5）根据油位，判断是否为96QM破损。

通过以上操作验证，最终判定是96QM超压保护器破损导致了非正常串油现象。按照AMM28-12-41-000-003-A手册要求程序接近过压保护器，最终发现96QM超压保护器破损，如图2所示。

按照AMM28-12-41-000-003-A更换新的96QM超压保护器（见图3）后，平衡左右油箱油量，故障现象消失。

5更换96QM的安全注意事项

该活门位置在左内侧油箱和中央油箱之间，排故时需要接近中央油箱并拆下左内油箱相应的接近面板。施工时需注意以下操作：

1）施工前需要清空燃油，并通风排除燃油蒸汽。

2）油箱工作需注意人身安全，做好防护。

3）注意使用防爆手电。

4）注意螺钉封胶。

5）恢复盖板后，需要检查盖板渗漏。

6）测试确认无串油现象。