大型民用飛機燃油箱油量標定試驗方法研究

姜亮

【摘 要】目前國內大型民用飛機燃油箱油量標定相關試驗的研發經驗不足。以某大型民有飛機試驗為例，基于試驗目標及操作可行性，將多項燃油量標定相關試驗科目結合到燃油箱油量標定試驗過程中，通過一次試驗完成多個試驗科目，有利于節省大量的試驗資源和成本，同時縮短試驗時間；對各項燃油量標定相關試驗科目的試驗方法和過程進行了介紹；可為國內大型民用飛機開展和實施燃油箱油量標定相關的試驗提供參考和依據。

【關鍵詞】民用飛機；燃油箱；油量標定

0 引言

大型民用飛機對安全性的要求非常高，而飛機燃油測量系統對民用飛機安全性又有著至關重要的影響[1-2]。飛機在型號研制初期完成總裝下線后，都需要對燃油箱進行一系列的油量標定試驗，以檢查燃油系統設計能否滿足預期指標，同時也為燃油測量系統軟件的參數修正和燃油系統的設計優化提供設計依據。

目前，國內大型民用飛機研發經驗不足，能夠獨力規劃并實施大型民用飛機燃油箱油量標定試驗的單位較少。本文以某大型民有飛機為例，將多項與燃油量標定相關的試驗科目穿插進燃油箱油量標定試驗過程中，通過一次試驗完成多個試驗科目；并探討了各項燃油量標定相關試驗科目的試驗方法和思路；以期為國內民用飛機開展和實施燃油箱油量標定相關試驗科目時提供試驗參考和依據。

1 燃油測量系統工作原理

燃油測量系統是民用飛機燃油系統的重要組成部分，一般由油量傳感器、補償傳感器、低油位傳感器、密度計和燃油計算機等部件組成[2-4]。

油量傳感器負責測量燃油箱內的油面高度；補償傳感器測量介電常數，用于修正油量傳感器測量的油面高度值；密度計測量燃油密度。燃油計算機將油面高度信號轉換得到對應的燃油體積，然后與密度相乘，得到各個油箱的油量和總油量[1-2，5-6]。低油位傳感器通常布置在集油箱內，當集油箱內油面低于低油位傳感器時，觸發該低油位傳感器，向駕駛艙發出低油位告警信號。

2 試驗設備及要求

2.1 試驗設備

在大型民有飛機燃油箱油量標定試驗過程中，需要用到的主要試驗設備包括：加油車、地面電源車、手持式加油槍、飛機壓力加油接頭、加油軟管、放沉淀閥操作設備、燃油溫度計、燃油密度計、電子臺秤、數據采集設備等。

除上述主要試驗設備外，試驗中還需要用到其他設備以輔助試驗的開展，如：防爆對講機、升降梯、工作梯、安全繩、集油容器、廢油桶、抽油車、消防車、重力加油口蓋拆裝工具、防靜電服等。

2.2 試驗要求

a）試驗前需檢查飛機俯仰角和橫滾角，以確保飛機處于正常停機姿態[8]；

b）試驗前需檢查確認燃油系統、數據采集系統和航電系統等安裝和供電正常；

c）試驗前需確認飛機各油箱均通過單獨的氣密性檢查試驗，以確保各油箱之間不會發生內漏；

d）向飛機加油前，需對飛機加油車進行燃油取樣，檢測并確認燃油試樣的清潔度滿足要求；

e）試驗參試人員必須經過專業培訓，方能上崗；

f）試驗所需儀器儀表需經有資質的計量單位檢定校準，確保在計量有效期內使用；

g）試驗過程中，參試人員一律穿戴防靜電服裝，嚴禁煙火；試驗現場需安排消防車、后勤保障人員做好現場安全保障措施。

3 試驗方法及過程

在大型民用飛機燃油箱油量標定試驗過程中，飛機油箱將從空油狀態一直加到滿油狀態，試驗持續時間長，參試人員多，現場工作量大。因此，在考慮試驗的組織實施時應盡量將與燃油量標定相關的試驗科目合理地穿插在整個燃油箱油量標定試驗過程中，這樣有利于節省資源和成本，同時節約試驗時間。

根據試驗目標及實際操作的可行性，本文依次將不可放油量試驗、不可測油量試驗、低油位告警油量試驗、燃油箱總容量試驗和通氣油箱容量試驗等結合到燃油箱油量標定試驗過程中，通過一次試驗完成多個試驗科目。本節將主要介紹完成上述試驗科目的試驗方法及過程。

3.1 不可放油量試驗

進行不可放油量試驗之前，需確認試驗飛機燃油箱為首次加油。

向飛機油箱加油前，首先需測量并記錄燃油的密度和溫度。打開飛機油箱的維護口蓋（根據油箱下壁板的結構長桁選擇相應的維護口蓋），通過加油槍向油箱下壁板長桁間噴射燃油，要求所有結構長桁之間的燃油均是從結構長桁的最上端沿著長桁向凹槽較低點流動；在該步驟中需記錄向飛機油箱的實際加油量。使飛機靜置不少于半小時，待油箱結構內燃油流動均勻并充分滲入油箱結構空隙之后，通過油箱下壁板放沉淀閥將燃油排放到集油容器中，直到放不出燃油為止，稱重集油容器（含油）并記錄。通過下面公式計算獲得不可放油量：

不可放油量=放油前飛機實際載油重量-放油重量

式中，放油前飛機實際載油重量為從飛機空油狀態到放油操作前飛機油箱的實際載油重量（下同）；放油重量為當前試驗科目中集油容器在盛裝放油前后的重量之差（下同）。

3.2 不可測油量試驗

不可測油量試驗需在不可放油量試驗之后緊接著進行。

試驗開始前，首先需測量并記錄燃油的密度和溫度。打開機翼油箱上方重力加油口蓋，通過重力加油口用手持加油槍向機翼油箱加入一定量燃油，并記錄加油量和加油批次。等待一段時間后，觀察加放油面板上顯示的油量；如果油量顯示為零，則重復上述步驟繼續加油，直到油量顯示不為零為止。

等待一段時間后，取一個空集油容器稱重并記錄，然后放置在機翼油箱放沉淀閥下方。通過放沉淀閥放油，同時密切關注加放油面板上顯示的油量；當觀察到加放油面板上顯示的油量跳變為零時，應立即停止放油；稱重集油容器（含油）。不可測油量由下式計算獲得：

不可測油量=放油前飛機實際載油重量-放油重量-不可放油量

3.3 低油位告警油量

低油位告警油量試驗應在不可測油量試驗之后緊接著進行。

試驗開始前，測量并記錄燃油的密度和溫度，同時還要檢查駕駛艙顯示器，此時應顯示有低油位告警信號。然后，分批次向機翼油箱加入一定量燃油，并記錄加油批次、實際加油量和加放油面板顯示油量；重復該操作直到實際加油量與低油位告警油量設計值大致相當。打開燃油泵運轉一段時間，使集油箱保持高油位。檢查駕駛艙顯示器上的低油位告警信號，如仍顯示低油位告警信號，則向機翼油箱再次加入燃油，直到低油位告警信號消失。

保持燃油泵運轉一段時間后，取一個空集油容器稱重并記錄，然后放置在集油箱放沉淀閥下方。通過放沉淀閥放油，同時密切關注駕駛艙顯示器；當觀察到顯示器上出現低油位告警信號時，應立即停放油；稱重集油容器（含油）。低油位告警油量由下式計算獲得：

低油位告警油量=放油前飛機實際載油重量-放油重量-不可放油量

3.4 燃油箱油量標定及測量精度試驗

燃油箱油量標定及測量精度試驗應在低油位告警油量試驗之后緊接著進行。

通過加油槍分批次向機翼油箱加入一定量燃油（加油量步長應按照油箱總容量進行合理選定），并記錄加油批次、實際加油量；等待一段時間使油箱內油面穩定后，讀取并記錄加放油面板上顯示的油量。重復這一步驟，直到觀察到連續2次加放油面板上顯示的油箱油量維持不變為止。

在前述不可放油量試驗、不可測油量試驗和低油位告警油量試驗過程中記錄的加油批次、實際加油量和加放油面板顯示油量的數據，均可作為燃油箱油量標定和測量精度分析的依據。

3.5 燃油箱總容量及通氣油箱容量試驗

燃油箱總容量及通氣油箱容量試驗應在燃油箱油量標定及測量精度試驗之后緊接著進行。

在加放油面板顯示油量維持不變之后，通過加油槍分批次繼續向機翼油箱加入少量燃油（加油過程應緩慢進行），并記錄加油批次和實際加油量。重復上述步驟，直到觀察到機翼翼梢處的通氣口開始溢油為止。

取一個空集油容器稱重并記錄，放置在翼梢通氣油箱的放沉淀閥下方。通過放沉淀閥放油，直到放至不可放油狀態；稱重集油容器（含油），并測量當前燃油密度和溫度。燃油箱總容量由下面公式計算獲得：

燃油箱總容量=（放油前飛機實際載油重量-放油重量-不可放油量）/燃油密度

通氣油箱容量=放油重量/燃油密度

4 結語

燃油箱油量標定相關的試驗對大型民用飛機的研制有著重要意義，目前國內大型民用飛機燃油箱油量標定相關試驗的研發經驗不足。本文根據試驗目標及實際操作的可行性，將多項燃油量標定相關的試驗科目結合到燃油箱油量標定試驗過程中，通過一次試驗完成多個試驗科目，不僅節省了大量的試驗資源和成本，同時大大縮短了試驗時間；接著，本文對各項燃油量標定相關試驗科目的試驗方法和過程進行了探討和介紹；本文可為國內大型民用飛機開展和實施燃油箱油量標定相關的試驗提供參考和依據。

【參考文獻】

[1]肖凝.飛機燃油測量技術研究與發展[J].航空科學技術，2003（3）：31-34.

[2]叢楠.航空燃油測量系統設計與實現[D].2014.

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[5]張娟.先進飛機中燃油系統的綜合化控制與管理[J].航空計算技術，2008，38（2）：96-99.

[6]聶海濤，劉云昌.電容式傳感器在飛機燃油測量系統中的應用[J].沈陽航空工業學院學報，2007，24（5）：15-16.

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[8]吳曉男.測量飛機油箱油量方法的研究[J].儀表技術與傳感器，2010（10）.

[責任編輯：田吉捷]