商用飛機燃油控制開關及火警提示燈設計淺析

姚莉君 銀未宏 朱紅玉 郎 振 宋志強 /

(上海飛機設計研究院，上海 201210)

0 引言

燃油控制開關是操縱發動機的核心器件，燃油控制開關通常集成在中央操縱臺上，主要用于控制發動機燃油供應。燃油控制開關通常集成了火警提示燈，其作用是當發動機著火且燃油控制開關位在開位時提示機組人員進行發動機燃油控制閥切斷操作。

1 原理介紹

燃油控制開關是集成了火警提示燈的兩檔位波動開關，通常有ON位和OFF位的控制形式，撥動開關到ON位打開低壓切斷閥(Full Authority Digital Engine Control，簡稱FADEC)打開高壓切斷閥，燃油進入發動機燃燒室，等待START開關打開燃油泵和起動機。撥動開關到OFF位FADEC關閉高壓切斷閥，切斷燃油進入燃燒室，同時關閉燃油計量閥(Fuel Metering Valve，簡稱FMV)并切斷點火器供電信號，切斷低壓切斷閥。

正常情況下FADEC通過繼電器上電，當匯流條通電后：

1)燃油控制(FUEL CONTROL)開關在ON 位；

2)起動點火(START/IGNITION)開關在START位；

3)飛機在空中飛行。

FADEC斷點邏輯：

1)飛機在地面；

2)發動機沒有運行；

3)燃油控制(FUEL CONTROL)開關在OFF位；

4)起動/點火(START/IGNITION)開關在NORM位。

以上條件同時滿足并超過10 min，FADEC自動斷電。

燃油控制開關可通過繼電器間接控制高低壓切斷閥，另外可通過防火手柄控制高低壓閥，從而實現燃油切斷，工作原理如圖1所示。其中供電信號可控制4個繼電器，通過這4個繼電器分別控制低壓切斷閥、FMV、備份通道控制FMV和高壓切斷閥。

圖1 燃油控制開關控制原理圖

1.1 某型國產飛機Ⅰ

該型號飛機的燃油控制開關安裝在中央操縱臺上，用于控制發動機燃油切斷，左右發動機各配置一個燃油控制開關，采用4TL1-3D-Honeywell型燃油控制開關，結構外形如圖2所示。

圖2 某國產飛機燃油控制開關外形圖

該型號燃油控制開關集成了火警提示燈，其控制簡圖如圖3所示。

圖3 某國產飛機火警提示燈控制原理圖

當發動機火情被對應側的發動機防火系統檢測到的時候，且該對應側的燃油控制開關在ON位時，航電系統接收這兩個信號后根據內部邏輯給火警提示燈發出點亮信號。

該型號在防火系統火警測試模式下，火警提示燈不被點亮。

1.2 某型國產飛機Ⅱ

該型號飛機安裝了燃油控制開關，且集成了火警提示燈。實物圖如圖4所示。

圖4 某國產飛機燃油控制開關實物圖

當對應側的發動機著火以及燃油控制開關在RUN位時，火警提示燈會被點亮。

該型號在防火系統火警測試模式下，火警提示燈不被點亮，其提示燈的控制邏輯如圖3所示。

1.3 A320飛機

A320飛機上安裝了燃油控制開關，火警指示燈單獨安裝在燃油控制開關的下方，結構外形如圖5所示。

圖5 A320燃油控制開關結構圖

當發動機火警告警觸發后，指示燈被點亮。當防火系統進行火警測試時，火警提示燈也會被點亮[1]，該提示燈的控制邏輯如圖6所示。

注：A318、A319、A321與A320的燃油控制開關設計結構類同。圖6 某國產飛機火警提示燈控制原理圖

1.4 A380飛機

A380飛機上安裝了燃油控制開關并集成了火警提示燈，結構外形如圖7所示。

圖7 A380燃油控制開關結構圖

當發動機著火發出告警指示，機組人員可切斷燃油控制開關，同時低壓燃油切斷閥可通過發動機防火手柄控制。

當發動機火警告警觸發后，指示燈被點亮。當防火火警測試按鈕按下之后，燃油控制開關上的火警提示燈會被點亮，直到防火自檢結束才熄滅[2]，該提示燈的控制邏輯如圖6所示。

1.5 波音737

波音737無燃油控制開關。波音737發動機操縱控制系統提供人工或自動控制信號來管理發動機的工作，包括的部件有：(1)油門手柄(前推和反推)；(2)油門手柄解析器；(3)發動機起動手柄和電門；(4) 油門手柄內鎖電磁閥。

具體構型如圖8所示。

圖8 波音737操作臺構型

1.6 波音777

波音777飛機上安裝了燃油控制開關，并集成了火警提示燈，采用4TL32-3D-Honeywell型燃油控制開關，在中央操縱臺上的安裝情況如圖9所示。

圖9 波音777燃油控制開關外形圖

當發動機火警告警觸發后，指示燈被點亮。當防火火警測試按鈕按下之后，燃油控制開關上的火警提示燈會被點亮，直到防火自檢結束才熄滅[3]，該提示燈的控制邏輯如圖6所示。

1.7 波音787飛機

波音787飛機上安裝了燃油控制開關，并集成了火警提示燈，其功能與波音777相同，采用4TL32-3D-Honeywell型燃油控制開關，結構外形如圖10所示。

圖10 波音787燃油控制開關示意圖

當發動機防火手柄在IN位和發動機燃油控制開關在RUN位時，則打開發動機燃油高低壓閥；當發動機防火手柄在OUT位或發動機燃油控制開關在OFF位以及點火開關在NORM位時，則關閉發動機燃油高低壓閥[4]。

發動機燃油控制開關火警提示燈示意圖如圖11所示，火警提示燈被點亮條件有：1)探測到相對應的發動機著火； 2)進行防火系統火警探測。

圖11 波音787火警提示燈示意圖

該提示燈的控制邏輯如圖6所示。

2 對比分析

1)安裝

大部分機型在中央操縱臺上都安裝了燃油控制開關，部分機型未安裝，譬如波音737機型。

2)外形結構分析

目前燃油控制開關結構形式上分兩種，一種是圖2和圖11所示的圓形按鈕式，一種是圖5和圖7所示的方形按鈕式。國產型和波音都是采用的圓形按鈕式，空客采用的是方形按鈕式。

3)控制原理分析

燃油控制開關的控制原理目前存在兩種形式，一種是防火測試時不被點亮，具體如圖3所示。一種是燃油控制開關在防火系統測試時被點亮，如圖6所示。國產型的屬于不被點亮的控制方式，波音和空客屬于被點亮的控制方式。

3 結論

通過對目前市場上主流的機型進行枚舉和類比分析，大部分的機型都在駕駛艙操作臺上安裝了燃油控制開關，燃油控制開關主要用來切斷燃油進入發動機燃燒室，且主流機型都在其上集成了火警提示燈。

主流機型的火警提示燈通常在發動機著火時或防火系統火警測試時都可以被點亮。

商用飛機燃油控制開關及火警提示燈的設計，應當根據飛行員操作習慣和設計的繼承性綜合考慮，燃油控制開關是否應當集成火警提示燈，及火警提示燈的點亮邏輯均應當遵循該原則進行權衡。

參考文獻：

[1] 李海強.CFM56-5B在A320系列飛機上的構型[J].航空維修與工程，2012(05)：59-61.

[2] 比爾.伯切爾. A380維修培訓[J]. 成磊，譯.航空維修與工程，2010(04)：31.

[3] 許春生. B777飛機發動機控制、指示和故障隔離的新技術[J].中國民航學院學報，1999，17(05)：8-11.

[4] 陳光. 用于波音787客機的GEnx發動機設計特點[J].航空發動機，2010，36(01)：1-5.