飞机机翼异常喷油故障分析

■ 程斌 苏永贵 王瑾/中国飞行试验研究院

1 故障现象

飞机地面试车检查时，发现左、右机翼油箱排气孔异常喷油。飞机返场后，检查发现左、右机翼下表面和飞机油箱的负压安全活门均有明显油迹。

2 原理概述

2.1 加油过程

某型飞机是通过机电地面维护组件和机电控制与管理计算机之间的总线进行数据通信，完成对各油箱的压力加油控制。压力加油时，通过操作地面维护组件上的按键，一方面可对主要的加油系统附件（加油控制活门、油面控制器和加/输油控制活门）进行预检，另一方面还可对飞机的加油量和加油方式进行选择，实现可选择性加油功能；各油箱内的油面信号器将油箱内的油面状态送往机电管理计算机，机电管理计算机发出信号到机电功率驱动盒1，由机电功率驱动盒1 内的继电器控制各油箱加油控制活门的开关完成压力加油过程。加油控制原理简图如图1 所示。

机翼副油箱的加油由机翼副油箱加/输油控制活门与副油箱中相应的满油信号器控制。当机翼副油箱不是满油状态时，满油信号器未向机电管理计算机发出副油箱满油信号。加油人员在地面维护组件上进行操作，发出加油指令，地面维护组件将加油指令送往机电管理计算机，机电管理计算机通过机电功率驱动盒1 向机翼副油箱加/输油控制活门加电打开副油箱加油控制活门进行加油。当副油箱加满油时，满油信号器发出满油信号到机电管理计算机，机电管理计算机通过机电功率驱动盒1 断电关闭副油箱加油活门。

2.2 前组油箱输油过程

副油箱输油结束后，发动机继续消耗供油箱燃油约50kg，供油箱油面下降至上浮动滑阀控制油面，组合式输油活门打开，前组油箱向供油箱输油。若上浮动滑阀控制故障，油面继续下降，当油面下降至磁浮子开关的控制油面时，开关接通发出信号，前组电磁活门通电打开，组合式输油活门也打开，前组油箱向供油箱输油。

在前组输油泵发生故障或油尽时，压力信号器会发出油泵低压信号，机电管理计算机在延时120s后向座舱告警板发出信号，输油信号灯亮，同时关闭输油泵。若此时前组油量大于50kg，机电管理计算机判定为油泵故障，否则为前组油箱油尽。机电管理计算机发出指令使前组油箱输油泵自动关闭，并使燃油电动开关打开，自发动机供油管路引主动燃油至输油引射泵，至引射泵输油或抽尽余油。输油原理简图如图2 所示。

图2 前组输油原理简图

3 故障定位

通过对油箱输油飞行参数数据（如图3 所示）判读发现，左、右机翼副油箱油量消耗较快，耗油顺序和各油箱油量指示均正常,油量消耗匀速下降。前组油箱油量在下降过程中有多次异常跃升现象（图3 中虚线为正常消耗曲线,平滑下降）。结合机上故障现象，初步分析造成机翼通气孔异常喷油可能是由于前组油箱液面异常升高，部分燃油会通过油箱的通气口进入通气管和通气箱。发动机试车时由于系统大量排气，通气管中的燃油随气体从左右机翼下表面排气口排出，导致喷油。通过对加输油控制原理分析，建立以前组油箱液面异常升高为顶的故障树，如图4所示。

图3 油箱油量消耗示意图

图4 前组油箱油位异常故障树

1）燃油电动开关故障：正常输油阶段，燃油电动开关应该在常闭位置，在前组输油泵发生故障或油尽时，压力信号器会发出油泵低压信号，机电管理计算机在延时120s 后向座舱告警板发出信号，输油信号灯亮，同时关闭输油泵。若此时前组油量大于50kg，机电管理计算机判定为油泵故障，否则为前组油箱油尽。机电管理计算机发出指令使前组油箱输油泵自动关闭，并使燃油电动开关打开，自发动机供油管路引主动燃油至输油引射泵，至引射泵输油或抽尽余油。如果燃油电动开关故障，处于常开位置，高压燃油通过开关不断涌入输油引射泵，致使输油引射泵胶圈脱开，液面异常上升。

2）比例器（输油活门）故障：输油活门如果故障，可能导致内部串油，从机翼油箱进入供油箱的燃油，通过输油活门串至1 号油箱，致使油位异常上升。

3）加油控制活门故障：2 号油箱加油控制活门故障，导致无法关闭，2 号油箱油位异常升高。

针对以上可能产生故障的原因，在飞机上做了如下检查：

a.结合燃油电动活门常开现象推断，油量异常上升有可能为引射泵胶圈漏油，检查1 号油箱引射泵发现胶圈脱开，后续更换燃油电动开关，换装新的引射泵胶圈后试车检查故障消失。

b.结合飞参数据对油量消耗进行分析，机翼油箱输油正常，排除比例器串油故障。

c.飞机加油前进行加油活门预检，预检正常，加油也无异常，排除加油控制活门故障。

4 故障原因

经过以上故障分析和相应的排故工作，故障定位为燃油电动开关故障。燃油电动开关卡滞在常开位置，导致高压主动燃油直接涌入输油引射泵，高油压致使引射泵胶圈脱开，主动燃油不断渗入，油位异常后，部分燃油会通过油箱的通气口进入通气管和通气箱。发动机试车时系统大量排气，通气管中的燃油随气体从左右机翼下表面排气口排出，导致喷油。

后续更换燃油电动开关，更换1 号油箱输油引射泵胶圈，打泵观察系统工作正常，后发动机试车验证，加输油顺序一切正常，故障排除。

5 总结

在飞机燃油系统所有的功能性故障中，大多数故障为供输油顺序异常、燃油指示不准确、燃油异常减少等。而燃油异常增多现象较为少见，且此种故障表象不明显，因为前组油箱油满后继续增多，该油箱的油量指示会稳定在满油值而看不出异常，导致此类故障的隐蔽性很强。针对此类故障，总结出以下鉴别方法。

1）警惕通气箱和油箱通气口的油迹。因为该油箱增多的燃油不会凭空消失，有很大的概率会流入通气箱中从油箱排气口中流出，一般情况下较低的排气口油迹较多。

2）在发现油箱排气口有大量油迹后，要通过飞参对油量消耗情况仔细判读，尤其是各油箱油量消耗曲线及油箱满油信号。此时燃油的供输油顺序并不会有明显异常，但是故障油箱的燃油消耗量会呈现出明显异常波形。在燃油测量系统设计时，计算机的算法进行了优化，使得正常情况下燃油量不会出现多指，也就是说油量的波动不会出现向上多指的可能性。结合油箱满油信号频繁出现，当该油箱的油耗曲线有明显的向上跳动的特征时，基本可以判定为该油箱燃油异常增多。

现在燃油系统普遍利用总线技术，采用高精度油量测量系统以及高集成控制驱动单元实现燃油系统与其他飞机子系统之间的交联。平时排故工作中应加强对故障现象的认真分析和把握，并结合机电系统报出的故障信息和飞参数据对故障进行诊断分析，以便提升排故的准确性和效率。