某民用飛機燃油箱通氣系統飛行試驗研究

陳戰斌，魏錦洲，呂美茜

(中國飛行試驗研究院發動機所，陜西西安710089)

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某民用飛機燃油箱通氣系統飛行試驗研究

陳戰斌，魏錦洲，呂美茜

(中國飛行試驗研究院發動機所，陜西西安710089)

摘要：對某民用飛機燃油箱通氣系統飛行試驗條款、方法進行了研究，并對試飛數據進行了分析，證明了該飛機燃油箱通氣系統滿足設計要求，為民用飛機燃油箱通氣系統合格審定試飛積累了寶貴的經驗。

關鍵詞:燃油箱通氣系統適航條款飛行試驗

0引言

當燃油箱中的輸油泵抽油時,燃油箱中的油面必然下降，若油箱密閉，油箱內就會形成負壓，這種負壓不僅使輸油泵吸不了油，還會使油箱因外部氣壓大于箱內氣壓而受到擠壓，最終會導致結構損壞。為了解決上述問題，飛機油箱一般都設置了通氣系統。飛機燃油箱通氣系統就是使油箱與大氣相通，加油時排出油箱中的空氣，飛行中防止油箱中出現不允許的正壓和負壓的系統[1]。

飛機燃油箱通氣系統一般可分為敞開式通氣系統、開式系統、閉式系統。敞開式通氣系統的通氣管上不設調節和控制功能的附件，是油箱直接與大氣相通的通氣系統；開式系統是采用開環控制原理調節，保持油箱壓力的系統；閉式系統是采用閉式控制原理調節，保持油箱壓力的系統。與大多數軍用飛機采用的閉式系統不同，商用飛機燃油箱通氣系統一般使用開式系統[2-3]。

[4]曾光奇，胡均安，王東，等. 模糊控制理論與工程應用[M].武漢：華中科技大學出版社，2006.

[5]楊旭東，肖路，盧劍鋒.低壓環境動物艙自動控制系統研究[J]. 現代機械，2012(03)73-75.

[6]廖常初. S7-300/400 PLC應用技術[M].北京：機械工業出版社，2008.

[7]王忠明，許永華，黃澤陽，姜文亭，曹金軍，楊自更，張東輝，耿西亮，許琴. 基于大型復合低壓艙的模擬環境系統研制[J].醫療衛生裝備，2011，32(12)：13-14.

中國民用航空規章《運輸類飛機適航標準》(CCAR-25-R3)中§25.975(a)條款規定：每個燃油箱必須從膨脹空間的頂部通氣，以便在任何正常飛行情況下都能有效地通氣。§25.975(a)(2)條款規定每個通氣口的位置必須能防止正常運行時產生的燃油虹吸；§25.975(a)(3)條款規定在飛機正常飛行、最大升降速率時通氣量和通氣壓力必須使燃油箱內外壓差保持在可接受的范圍內[4]。

為了驗證上述條款的符合性，在某民用飛機燃油系統合格審定試飛中，進行了燃油箱通氣系統飛行試驗。

1某民用飛機燃油箱通氣系統介紹

某民用飛機燃油箱通氣系統結構示意圖如圖1所示。燃油箱通氣系統由通氣防溢油箱(通氣油箱)、潛伏式沖壓通氣口、通氣浮子閥、回油單項閥、火焰抑制器、旁通活門以及通氣管路組成。通氣油箱設在每個機翼油箱的外側，容積約為130 L，通過潛伏式通氣口與外界大氣相連通。為了防止燃油箱著火爆燃，在通氣管路上安裝有火焰抑制器，同時，每個火焰抑制器還配有旁通活門，旁通活門在火焰抑制器堵塞的情況下打開，保證油箱不會超壓。通氣油箱設有回油單向閥，以使由于飛機飛行姿態變化而進入通氣油箱內的燃油返回機翼油箱。

圖1　某民用飛機燃油箱通氣系統結構示意圖

每個機翼油箱都有兩個通氣入口與通氣油箱相連通。一個通氣入口在機翼油箱內側，另一個通氣入口在機翼油箱外側。通氣系統設計可使機翼油箱壓力保持在-13.8 kPa～24.1 kPa之間。

2燃油箱通氣系統試驗方法

根據中國民用航空規章《運輸類飛機適航標準》(CCAR-25-R3)§25.975條款對燃油箱通氣系統的要求，燃油箱通氣系統試驗方法分為地面滑行和飛行試驗。為了驗證試驗過程中，燃油是否從通氣口處泄漏，試驗前，在通氣口涂上燃油顯色劑；在飛機左右油箱中，共加裝了4個氣壓傳感器，該傳感器均為相對壓力傳感器[5]。

2.1地面滑行試驗方法

a)左、右油箱滿油，進行 “S”形滑跑，檢查燃油通氣口有無燃油泄漏；

b)地面滑跑加速至中斷速度時減速停車，檢查通氣口有無燃油泄漏。

2.2飛行試驗方法

a)飛機起飛后爬升，左轉彎以最大爬升率爬升到升限；起飛后爬升，保持右轉彎以最大爬升率爬升到升限；

b)飛機油箱剩余一半燃油，從升限高度，以最大下降率急劇下降到最低安全高度；

c)飛機在低、中、高不同高度上，以不同的飛行速度(1.3VSR、巡航速度、最大平飛速度)穩定平飛；

d)飛機在一定的高度上以45°傾斜角進行兩次8字形機動飛行。

3試驗結果及分析

3.1地面滑跑試驗結果及分析

圖2、3為S形滑跑前后燃油通氣口的拍攝照片，可以看出：地面S形滑跑油箱通氣口無燃油泄漏。圖4、5為地面滑行急剎車前后燃油通氣口的拍攝照片，可以看出：滑行急剎車時油箱通氣口無燃油泄漏。

圖2　“S”形滑跑前燃油　　圖3　“S”形滑跑后燃油　　　通氣口照片　　　　　　　通氣口照片

圖4　地面滑行前燃油　　　圖5　地面滑行急剎車　　通氣口照片　　　　　　　后燃油通氣口照片

3.2飛行試驗結果及分析

飛機以最大爬升率爬升至升限時，四組油箱氣壓數據如圖6所示。通過圖6可以看出：飛機在以最大爬升率爬升時，燃油箱相對大氣壓力最大值為7.1 kPa，最小值為-0.9 kPa，滿足設計要求。

圖6　飛機爬升限時，圖7　飛機應急下降時，燃油箱氣壓曲線圖燃油箱氣壓曲線圖

飛機從升限高度以最大下降率急劇下降時，四組油箱氣壓數據如圖7。通過圖7看出：飛機在以最大下降率急劇下降時，燃油箱相對大氣壓力最大值為3.0 kPa，最小值為-2.8 kPa，滿足設計要求。

飛機在5 000 ft、25 000 ft、35 000 ft以不同速度平飛時，四組油箱的氣壓數據如表1所示。通過表1可以看出，飛機在不同高度平飛時，燃油箱氣壓均在設計指標之內，滿足設計要求。飛機在15 000 ft以不同速度盤旋(滾轉角45°)時，四組油箱的氣壓數據如表2所示。通過表2可以看出，飛機以不同速度盤旋時，燃油箱氣壓均在設計指標之內，滿足設計要求。

此外，在飛機以最大爬升率爬升、以最大下降率下降、不同高度平飛、盤旋過程中，均未見燃油從通氣口處泄漏。

表1　飛機平飛時，燃油箱氣壓數據

表2　飛機盤旋時，燃油箱氣壓數據

4結論

綜上所述，該民用飛機燃油箱通氣系統能夠保證飛機在不同飛行狀態下燃油箱的通氣要求；試驗過程中，未發現燃油泄漏，通氣口能夠防止飛機正常運行時產生的燃油虹吸，試驗證明該燃油箱通氣系統設計滿足要求。

參考文獻

[1]林菘. 民用飛機燃油系統[M].陜西：西北工業大學，2000:10-12.

[2]陳嵩祿. 飛機設計手冊-動力裝置系統設計[M].北京：航空工業出版社，1994:184-203.

[3]羅伊·蘭噸，等.飛機燃油系統[M].顏萬億，譯.上海：上海交通大學出版社，2010:54-55.

[4]運輸類飛機適航標準： CCAR-25-R3 [S].中國民用航空局，2011：108-110.

[5]運輸類飛機飛行試驗指南：AC25-7A[D].美國航空聯邦管理局，1998：234-236.

Research on flight test of fuel tank ventilation system of a civil aircraft

CHEN Zhanbin，WEI Jinzhou，LV Meiqian

Abstract:This paper makes a research on the flight test regulations and method of the fuel tank ventilation system of a civil aircraft in flight test and analyzes the flight test data. It proves that the aircraft fuel tank ventilation system meets the design requirements. The study provides significant reference for the airworthiness certification of civil aircraft's fuel tank ventilation system.

Keywords:fuel tank；ventilation system；airworthiness regulations；flight test

收稿日期：2015-08-10 2015-06-08

作者簡介：楊肖委(1989-)，男，籍貫：河南安陽，貴州大學機械電子工程碩士研究生。 陳戰斌(1985-),男,試飛工程師,從事飛機燃油系統/防火系統試飛研究。

中圖分類號：V233.735

文獻標識碼：B

文章編號：1002-6886(2016)01-0072-03