國產ARJ21-700型飛機燃油系統壓力加油故障分析

張明 王超

摘要：針對國產ARJ21-700飛機加油過程中多次出現壓力加油故障的情況，選擇其中一次典型性故障案例，分析了壓力加油的工作原理和故障成因，準確定位了故障部件，優化了排故程序，為該機型燃油系統加油故障的排除提供了參考案例和經驗。

關鍵詞：ARJ21-700;燃油系統;壓力加油;故障

0引言

自國產飛機ARJ21-700交付成都航空進行商業運營以來，我司飛機維修部在日常維護過程中，遇到一起壓力加油/抽油系統典型性故障，排故周期較長，給該機型商業運營帶來很大不便。現以該故障為引，對ARJ21-700機型壓力加油/抽油系統故障進行分析總結。

該故障表現為：2017年9月11日該飛機航前加油時，總油量在達到預設油量值時，右側加油活門無法自動關閉，手動也無法關閉，關閉油車再次設置油量后，加油正常。

壓力加油/抽油系統用于為飛機快速加油，并在需要時（如飛機維護修理時）能快速抽空燃油箱中的燃油。參考放飛偏離指南可知，在航班運營時，當壓力加油出現故障，可對此進行C類保留，但要保證重力加油系統工作正常。

1系統部件及加油原理

1.1壓力加油/抽油系統部件組成及簡要原理

加油/抽油控制板：位于右機翼內段前緣右側3號口蓋內，靠近加油/抽油接頭。加油/抽油控制板控制并監控加油切斷閥和抽油切斷閥，同時可以在加油和抽油操作時選擇電源。加油/抽油控制板裝有一個指示器，指示器顯示油量信息并可預選加油量和抽油量。加油/抽油控制板可以控制壓力加油/抽油系統。

壓力加油/抽油接頭組件：位于右側機翼內段前緣右側3號口蓋處。壓力加傲油接頭組件包括一個轉接頭和一個接頭口蓋。轉接頭包含一個彈簧提升閥。提升閥可阻止燃油自加油管路向加油轉接頭外反流。當地面加油槍噴嘴與加油接頭嚙合時，加油槍內的控制桿被移動到打開位置，轉接頭的提升閥打開;當加油槍內的控制桿被移動到關閉位置時，轉接頭的提升閥關閉。接頭口蓋用于封堵加油接頭，防止接頭滲漏、污染和損傷。

加油切斷閥：每側機翼油箱的加油管路上各裝有一個，共有兩個。加油切斷閥控制燃油到機翼油箱的流動。加油切斷閥是液動機械閥，通過液動控制方式切斷閥的閥芯組件。加油切斷閥的先導端用于控制閥芯的打開和關閉。當先導閥端打開，加油切斷閥進口處的高壓力使加油切斷閥打開。當先導閥關閉，加油切斷閥閥芯的兩端壓力相等。由于閥芯下游面積大于上游面積，使得閥芯下游壓力稍大，加油切斷閥關閉，同時加油切斷閥的彈簧力輔助液動力使閥芯關閉，加油切斷閥關閉，加油結束。

高油面浮子控制閥：每側機翼油箱的加油切斷閥控制管路上各裝有一個，共有兩個。高油面浮子控制閥的關閉端和加油切斷閥先導端之間有連通的控制導管，高油面浮子控制閥通過油壓控制加油切斷閥的打開和關閉。高油面浮子控制閥的切斷油位能保證油箱有大于2%的膨脹空間。高油面浮子控制閥含有浮子、先導端和控制端。浮子可以隨油箱內油面升起，也可以由控制端控制升起。高油面浮子控制閥的浮子下降，先導端打開，與加油切斷閥先導端相連的導管內油液流出，從而加油切斷閥打開。高油面浮子控制閥的浮子上升，先導端關閉，與加油切斷閥先導端相連的導管內油液壓力升高，從而加油切斷閥關閉。

加油電磁閥：安裝在油箱外部的前梁，左右各一個。加油切斷閥的控制管路上裝有一個加油電磁閥。加油電磁閥可控制高油面浮子閥控制端的壓力。加油電磁閥為常閉閥門。當給加油電磁閥加28 V直流電后，加油電磁閥打開，來自加油管路的燃油流向高油面浮子控制閥的先導端，使高油面浮子控制閥的浮子升起，對應的加油切斷閥關閉;加油電磁閥斷電時，加油電磁閥關閉，切斷升起浮子的油流。在加油艙門打開時，加油電磁閥自動加電打開。當加油開關（REFUELING）設定到關閉位置時，對應的加油電磁閥關閉。

加油壓力開關：安裝在機翼油箱外部前梁，左右各一個，位于高油面浮子控制閥的引導端和加油切斷閥引導端之間的控制導管上，用于監控閥的狀態。當控制管路關閉時，加油壓力開關感應到壓力高并發出點亮LH TANK-CLOSED或RH TANK-CLOSED指示燈的信號;當控制管路打開時，加油壓力開關感應到壓力低并發出熄滅LH TANK-CLOSED或RH TANK-CLOSED指示燈的信號。

1.2燃油系統加油原理及過程

在自動加油模式下，燃油計算機（FQC）通過以下方式平衡左右側油箱油量，來確保加油結束時左右油箱油量平衡。

1）加油前初始油量不平衡超過400kg時，油量多的一側油箱不加油，油量達到平衡后該側加油切斷閥重新打開，兩側油箱一起加油。

2）加油過程中兩側油箱油量不平衡值達到400kg時，FQC將控制切斷油量較多一側油箱的加油切斷閥，油量達到平衡后該側加油切斷閥重新打開，兩側油箱一起加油。

3）任意油箱油量到達預設加油值一半時即切斷該側油箱加油，總油量達到預設值時，加油完成，加油系統原理圖如圖1所示。

手動加油模式下，加油模式選擇開關選擇MANUAL位，加油人員可以通過加/放油控制板上的加油切斷閥開關來控制加油切斷閥的打開和關閉。手動切斷功能可超控自動切斷功能。自動加油模式下，可以手動將加油切斷閥開關置于CLOSE位切斷加油。

無論何種模式，油箱中燃油面上升到最高加油油面時，高油位浮子控制閥將關閉加油切斷閥，終止加油。

自動加油時，加油切斷閥的先導端失壓，加油壓力使加油切斷閥打開，開始加油，當油箱油量達到預設值時，FQC控制加油電磁閥通電，加油電磁閥打開，燃油通過電磁閥管路流入高油位浮子閥使浮子升起，從而關閉浮子閥的先導端，與加油切斷閥先導端相連的引壓管內油液壓力升高，使加油切斷閥閥芯的兩端壓力相差不大，由于閥芯下游面積大于上游面積，同時加油切斷閥的彈簧力輔助液壓動力，使得下游的推力稍大，將閥芯往回推，加油切斷閥關閉，加油壓力信號器感受引壓管路的壓力升高，判斷加油切斷閥為關閉狀態并將信號傳給加油關斷指示燈，指示燈點亮來指示切斷閥斷開，加油結束。

2故障可能原因及排故過程

結合現象分析得出可能的故障原因，如圖2所示。

航后根據機組反映故障，詢問機組在加油前是否重新設置了油量值，因為根據FQC計算機邏輯，FQC會自動記錄上一次加油時的預設油量值，并指示在加/放油指示器上，即使本次飛行計劃加油量與加傲油指示器上指示的預設油量值相同，仍需操作增大/減小（INCR/DECRT）開關，設置目標加油量，激活FQC進入自動加油工作模式，否則自動加油模式下加油切斷閥不會自動關斷。機組回應說加油的時候已經重新設置了油量，且左油箱在達到預設油量值后時正常關閉了加油。

參考排故手冊，在排除了此種情況后，我們執行了油箱加油工作，復現了該故障，于是檢查加油電磁閥插頭插釘無損傷，加油繼電器外觀正常，為判斷故障來源更換了右側加油電磁閥，測試故障依舊，繼續更換右側加油繼電器后進行油箱加油操作測試時出現以下情況：第一次采用自動加油程序時，兩側加油切斷閥均能正常關斷，后續多次測試結果為右側加油切斷閥無法關斷，執行自動加油時（加油模式AUTO位），油位到達目標值，左側正常關斷，LH TANK CLOSE黃燈正常點亮，右側油箱油量繼續增加，RH TANK CLOSE黃燈不亮，此時將RH TANK REFUELrNG開關設定到“CLOSE”位，依然無法關斷。執行手動加油時（加油模式MANUAL位），左側可正常加油及關斷，將RH TANK REFUELING開關設定到”CLOSE'位，無法關斷右側加油，RH TANK CLOSE黃燈不亮。測試右側高油位切斷，手動模式下，右側油箱油量達到5100kg時，右側加油自動切斷，RH TANK CLOSE黃燈點亮，故懷疑連接到加油電磁閥的線路存在問題。

隨后保持加油面板打開，拆下右側加油電磁閥電插頭，參考飛機線路圖手冊測量右側加油電磁閥P1-2812的A端對地導通，正常;按壓并保持加油面板微動電門，繼續測量P1-2812的A端對地不導通，正常;閉合B12802 REFUEL 2的跳開關，加油電源選擇BATTERY位，測量P1-2812的B端電壓等于電瓶電壓，正常。將加油電磁閥插頭P1-2812連接至前日更換下的加油電磁閥，操作RHTANK REFUELING開關，目視觀察內部閥芯，能打開、閉合，且“CLOSE”位閥體溫度升高，“OPEN”位閥體溫度降低，通電正常，可以作動，說明加油電磁閥控制回路無異常。

根據測試結果和前面工作，排除加油電磁閥故障和線路故障，懷疑油箱內部管路和部件存在泄漏導致加油切斷閥不能工作。隨后，從供應商處求援工裝燃油系統壓力加油氣密試驗設備，進行壓力加/放油系統管路氣密試驗。為避免在未確定故障的情況下打開油箱增加額外工作量，我們先對高油位浮子閥進行充氣壓力試驗，測得浮子閥浮子作動壓力超過方案要求壓力，初步判斷為高油位浮子閥故障。故此，決定開油箱進行排故，打開油箱后，對加油總管與引壓導管的接頭以及引壓總管與進電磁閥導管的接頭兩處進行測試，均無泄漏現象，保證了對可能故障原因的全面排除。隨后執行高油位浮子閥拆裝程序，拆下浮子閥檢查發現閥本體內有紅色橡膠物質卡住浮子閥進油直通接頭，導致油壓不夠，無法將浮子頂起，加油切斷閥不能閉合，導致加油到預選油量后不能自動關斷。

最終在更換右側高油位浮子閥后，多次執行加/放油系統操作試驗均測試正常，后續該飛機執行航班加油未發生此故障，該故障徹底排除。排故流程如圖3所示。

3結束語

由于故障現象不穩定，此次排故在加油測試時出現過一兩次加油切斷的結果，對故障梳理產生了很大誤導，加之為國產新機型，沒有以往故障案例可以參考，排故手冊不完善，增加了排故難度，但班組成員不畏艱難，充分發揮了機務刻苦鉆研的吃苦精神，最終成功排除了故障，為保障國產飛機商業化運營貢獻了自己的力量，結合此次我們的排故過程，供應商優化了該故障現象的排故程序，使工作時能更快地鎖定故障源，提高了排故效率。現將此次排故過程述之筆端，為后續該機型燃油排故提供參考案例和經驗。