飛機上安全儲存、運輸汽油方案初探

張　麗 劉　銳

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飛機上安全儲存、運輸汽油方案初探

張麗 劉銳

汽油是機上禁運的易燃易爆危險品，但某型具有特殊用途的飛機需要在機上儲存、運輸汽油。為保證飛行安全，必須采取有效的保護手段，消除運載汽油給飛機帶來的不安全因素。本文就汽油在機上安全儲存、運輸方案進行初步探討，供研發人員參考。

登機時不允許隨身攜帶或托運打火機、火柴。充電寶也必須小于一定容量才能帶上飛機。打火機、火柴、充電寶都屬于易燃易爆物品，存在安全隱患，因此必須限制登機。

汽油比上述物品更加危險。某型飛機為了執行水上救援任務，隨機載有救生艇和汽油箱。當執行救援任務時，將救生艇放置到水面上，再卸下油箱至艇上，給救生艇提供燃油。汽油具有刺激性氣味、閃點低、易揮發、油氣與空氣混合后易形成爆炸性混合物等特質，在飛行運輸中危險性極高。如何確保汽油箱在飛行過程中的安全，是本文要探討的內容。

技術要求

汽油箱的設計要求可參考飛機燃油油箱。CCAR-25中，對燃油箱的設計要求如下。

表1　燃油箱設計要求

按飛機設計手冊第13冊《動力裝置系統設計》要求，應確保燃油油箱具有足夠強度，能經受飛機正常飛行過程的振動，避免燃油的意外泄漏。

安全儲存、運輸汽油技術方案

汽油箱結構介紹

汽油箱結構主要包括：1出油口蓋、2輸油導管、3出油嘴、4油箱提手、5注油口蓋、6通氣旋鈕、7殼體和8輸油導管配重。其中，輸油導管與出油口蓋連接，位于汽油箱內部，在導管配重的作用下一直處于汽油箱底部。通氣旋鈕用于防止油箱超壓，與汽油箱內汽油或油氣直接接觸。為防止正常情況下油氣泄漏，在出油嘴和通氣旋鈕處設置了單向活門，在注油口蓋處設置了密封膠圈。除出油嘴、通氣旋鈕以及導管配重為金屬件外，其余結構均采用非金屬，上述三處金屬件均能與汽油油液直接接觸。

安全儲存、運輸防護思路

汽油箱安全防護的目標是防止油箱起火爆炸。引發燃爆的主要因素有：箱內油氣泄漏，與空氣混合形成了一定濃度的油氣混合物，并遭遇點火源。點火源可能是高溫、閃電電弧，和靜電放電的電火花。

防護的方向為：一，確保汽油箱在遭受引火源后，箱內壓不會超過其可承受的最大內壓值，即箱體具有足夠的強度和阻燃特性；二，防止汽油泄漏和汽油蒸汽積聚，即保證油箱封裝正確和通風性良好；三，進行良好的閃電/靜電防護設計。本文重點討論汽油箱在機上通風、安裝方案和靜電防護方案。

圖1　汽油箱結構

汽油箱通風和安裝方案

由于汽油的強揮發性，油箱內將積聚高濃度的汽油蒸汽。此時一旦油箱發生破損，泄露油氣混合物可能給飛機帶來災難性后果，為消除此安全隱患，汽油箱附近必須具有良好的通風。單獨為油箱配套通風設施極不經濟。本文設計出了一種能自通風功能的柜體（以下簡稱油箱柜）中，供存放油箱使用。

油箱柜的結構和通風原理見圖2。其結構包括：1進氣管、2柜體、3固定支架、4汽油油箱，和5出氣管。油箱柜具有密封功能，將柜內氣體與機上大氣隔離，并在油箱柜兩側設置進、出氣管路，管路一端與油箱柜連接，一端固定在機身蒙皮上，進、出氣管口采用“貓耳朵”結構形式。為實現自通風功能，將進氣管布置在順航向右側，出氣管安裝在順航向左側。由于進出氣口分別和機外大氣相通，因此隨飛機不斷前行，機外空氣將沿進氣管引入柜內，不斷吹洗柜內油箱，此時，帶有油氣的空氣則借助出氣管流出柜外，進入機外大氣，如此循環，柜體內油箱即使出現了汽油蒸汽，也會由于新鮮空氣源源不斷的注入而被帶出機外，避免了機上出現油氣集聚的可能。

圖2　油箱柜結構圖

油箱主體為非金屬材料，與金屬材料相比，更易受到磨損，若安裝方式不當，或緩沖裝置不能充分吸能，易與安裝支架持續摩擦和碰撞，使油箱破損而泄露汽油。因此，在油箱與固定支架3之間設置減震隔墊，并通過綁帶將油箱約束住，充分限制油箱在空間六個方向的運動。綁帶和隔墊同時使用可有效防止油箱擦傷和吸能減震，值得注意的是隔墊不能具有吸液功能，以避免地勤人員不能及時發現汽油泄漏和油箱破損。

汽油箱靜電防護方案

參考咨詢通告FAA AC20-53B，汽油箱的靜電防護方案可按照以下步驟展開。

（1）確定和評估汽油箱安裝的周邊環境

某機型的救生艇油箱布置在機身內部，安裝在專門的油箱柜中。油箱柜柜體為金屬結構，通風的進/出氣管是非金屬材料。油箱柜柜體通過緊固件與機身結構良好搭接。油箱柜周圍無易燃、易爆物和高溫設備，柜中無其他零部件設備和電線電纜。

（2）分析可能的引火源

一般來說，閃電和靜電引發汽油箱燃爆的情形三種：一是，因閃電、電流流經油箱結構，導致汽油箱內部結構被加熱至高于油氣混合物的燃點；二是，由于閃電、電流的作用，導致機體-汽油箱之間，或汽油箱金屬部件之間產生足夠大的電勢差，最后靜電放電點燃油氣混合物；三是，由于摩擦或其他原因，使靜電荷積聚到足夠大的程度，靜電荷釋放時產生的電火花點燃油氣混合物。

根據汽油箱安裝環境分析，可排除第一、第二種引火源的可能性。但汽油箱本身存在三處金屬部件，如果不采取合理的靜電防護措施，仍可能會因靜電放電點燃油氣混合物。

表2列出了不采取防護措施的情況下，可能因靜電積累導致電勢差的關系（“√”表示相互間可能存在電勢差，“×”表示相互間不存在電勢差）。

表2　搭接前的靜電放電關系矩陣

表2中，因飛機飛行時與外部大氣摩擦，機體結構上會帶有電勢。如果油箱金屬部件不與機體結構搭接，兩者間會存在電勢差，即存在靜電釋放跳火花的可能性。另外，由于出油管中配重金屬部分浸泡在汽油中，飛行時會不斷與汽油摩擦，所以它與通氣旋鈕、出油嘴之間，可能存在電勢差。而注油旋蓋金屬和出油旋蓋金屬間，由于安裝位置相似，且都與燃油接觸，可認為兩者會帶上同種靜電荷，同時通氣旋鈕被非金屬結構的注油口蓋包裹，與出油嘴相對隔離，相互間不存在靜電放電的可能性。

表3列出了采取通氣旋鈕和出油嘴與油箱柜搭接。出油導管配重金屬因位于油箱內部而無法與機體搭接，可能因靜電積累導致電勢差。

表3　搭接后的靜電放電關系矩陣

由表3可知，對通氣旋鈕和出油嘴實施搭接后，兩者與機體結構的電勢相同，消除了同機體結構間靜電放電的可能性。但導管配重金屬與通氣旋鈕間存在靜電放電的可能。

除批準使用和劃撥外，其他三種方式屬于有償使用。其中，出讓和國有土地租賃的具體配置方式包括協議、招標、拍賣和掛牌四種，作價出資或入股因有明確的使用者，只能通過協議方式配置。

（3）提出安全防護方案，設定安全防護的檢查項，并擬定合格/不合格的評估標準。

通過上述分析可知，由于油箱內部的出油導管金屬配重無法實施搭接，僅采用電搭接的方法，并不能完全消除靜電放電的安全隱患。

為此，提出方案一：更改油箱結構并電搭接。即，將出油管配重金屬改為非金屬材料或采取其他配重形式，通過搭接線將通氣旋鈕和出油嘴與油箱柜柜體進行搭接。但對此方案進行樣品評估后發現存在隱患：一，由于出油嘴外形特殊，形似插頭，導致搭接線與油箱柜之間的搭接電阻無法檢測；二，通氣旋鈕本身不具備自鎖功能，搭接線與通氣旋鈕之間的連接存在松動的可能。三，搭接后，汽油箱內將會遺留兩個與機體等電勢，并與油氣混合物接觸的金屬電極，一旦有大電流流經，可能會出現兩點間跳火花，點燃油氣混合物。因此，方案一被排除。

根據CCAR25.899條，除采用電搭接方案外，還可采取其他可接受的方法消除靜電，使其不再危及飛機、人員或其他安裝的電子電氣系統的正常運行。據此，本文提出了方案二。即，將出油管配重金屬改為非金屬材料或采取其他配重形式，同時使用絕緣阻燃、防水的防護袋/防護套，將注油/出油旋蓋金屬部分表面包裹起來。

采取此項措施后，可能因靜電積累導致靜電釋放的關系見表4。

表4　采用新方案后，靜電放電可能性矩陣

實施此方案后，需目視檢查輸油嘴/通氣旋鈕附近防護袋/防護套是否有破損。如目視無破損，則認為安全。

油箱使用安全

結語

綜上所述分析，若汽油箱安放不當，會給飛機帶來災難性后果。本文根據適航、飛機設計手冊對燃油箱的設計要求，分析汽油箱結構形式，提出了汽油箱在機上安裝、通風和靜電防護方案，為汽油箱機上安全儲存和運輸的設計工作提供理論支撐。

張 麗 劉 銳

中航通飛研究院有限公司

張麗，女，本科，珠海通飛研究院有限公司，主要方向為民機救生、氧氣系統集成設計；劉銳，男，本科，珠海通飛研究院有限公司，主要研究方向為民機電磁兼容。

查者的耗費時間，有利于調查的進行。Web與App產生時間差異的原因可能在于，答卷者用電腦完成問卷時，需花費時間操作鼠標點擊選項，而移動手機的觸屏方式可使選擇更快速。

（3）媒介評價

通過答卷者對三種調查媒介的評價數據，可以看出，答卷者認為App比Web和Paper的調查方式更有效，也更滿意于使用手機App進行畢業生跟蹤調查。原因可能為：①手機攜帶、使用方便，隨時隨地可參與調查。Paper調查需要親臨現場，如果路途遙遠很多人可能會放棄參與調查。Web的方式雖然也比較方便，但必須開啟電腦，便攜性、快捷性不如手機App調查媒介；②本次調查采取掃描二維碼彈出程序的方式，可準確的讓答題者進入調查界面，也符合當今學生關注信息的習慣；③觸屏點擊可增加選項選擇的準確性。

《媒介評價》問卷的第5題，57%的畢業生更傾向于使用App進行畢業生跟蹤調查，超過半數的認可率預示著App調查媒介將會更好的被畢業生所接受。

應用與展望

綜上所述，App調查媒介具有回收率高、答題耗時短、認可度高的優點，未來，App將是紙質調查、計算機網絡調查和App調查三者中，進行畢業生跟蹤調查最可取的調查媒介。本研究中所采用的App調查媒介是移動智能手機調查的代表，除App外，也可通過目前流行的微站、微信公眾號等形式開通三方交互式信息平臺。本研究中所涉及的調查是院校的就業指導部門對畢業生的調查，目前該App也已經應用于對n家用人單位的跟蹤調查，待用人單位用戶群達到一定樣本量，我們將進一步研究是否用人單位也認可并愿意通過智能手機的App調查媒介，向院校就業指導部門反饋信息。若就業指導部門、畢業生和用人單位三方均認可并愿意采用智能手機App進行畢業生就業信息的采集，則可為三方交互式信息平臺的搭建提供切實的理論和現實依據。

王云峰 史菁菁 毛春芳

南通衛生高等職業技術學校

王云峰（1979-）男，江蘇南通人，江蘇省南通衛生高等職業技術學校招生就業處副處長，講師，碩士，主要研究方向為大學生創業與創新與藥學研究；史菁菁（1988-）女，吉林公主嶺人，江蘇省南通衛生高等職業技術學校，助理講師，碩士，主要研究方向為職業教育與藥學研究；毛春芳（通訊作者）（1963-）女，江蘇南通人，江蘇省南通衛生高等職業技術學校藥學及醫技系主任，副教授，本科，主要研究方向為職業教育與藥學研究。

［課題項目］江蘇省職業教育教學改革研究課題《高職畢業生就業跟蹤調查體系的建構研究》（課題標號：ZYB200），主持人：王云峰。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.01.011