A320系列飛機燃油系統超壓活門故障分析

宗克 寸汝芳

摘要：A320系列飛機燃油系統超壓活門96QM破損，使左機翼內油箱燃油流入中央油箱，導致左右油箱的油量不平衡，影響飛行安全。由于此活門是機械結構，活門故障不會產生警告信息，加之活門位置隱蔽，一旦出現故障很難被發現。本文結合實際排故工作，就故障的發現、分析和排除過程進行了全面論述，以供同行參考。

關鍵詞：燃油系統;超壓活門;串油

1故障現象

一架A319飛機航后檢查過程中發現ECAM警告頁面有“FUEL AUTOFEED FAULT”的警告信息，打印航后報告無任何相關故障信息。進入飛機燃油頁面進行燃油油量確認，中央油箱油量顯示為1460kg，左內機翼油箱油量顯示為1560kg，右機翼內油箱油量顯示為3710kg，左右油箱油量嚴重不平衡，可能存在故障隱患。于是進行排故，首先將中央油箱燃油向左內機翼油箱串油，完成左右油箱油量平衡工作。串油工作完成后發現，在無任何活門、油泵打開的情況下，左內油箱燃油以大約每秒1kg的流速持續流人中央油箱。

2 A320系列飛機燃油系統工作原理

2.1燃油系統介紹

A320系列飛機的燃油被貯存在五個燃油箱中，分別是中央油箱、左（右）大翼內腔油箱、左（右）大翼外腔油箱。另外，左右翼尖還分別設有通風緩沖油箱。發動機供油順序：首先由中央油箱供油，然后由大翼內油箱供油，最后大翼外腔油箱的油通過傳輸活門流入內腔油箱供油。

2.2燃油系統控制

由燃油控制面板（位于駕駛艙頂板）上的燃油泵電門、模式電門、交輸活門電門來控制。

2.3燃油系統指示

通過ECAM上的燃油頁面，可顯示機載燃油、燃油消耗、燃油溫度等參數情況，并顯示燃油泵、交輸活門、發動機、APU供油活門的位置。

2.4燃油系統的正常工作模式

燃油系統正常的工作模式分為自動模式和人工模式。

1）自動模式

燃油系統通常情況下工作在自動模式，當飛機在地面、縫翼伸出、模式電門在自動位時，接通所有的燃油泵電門，機翼燃油泵工作，中央燃油泵由于縫翼伸出而工作被抑制。飛機起飛后縫翼收上，中央油箱燃油泵開始工作，代替機翼燃油泵向發動機供油。當中央油箱燃油用盡后，中央燃油泵自動停止工作，開始轉由機翼燃油泵向發動機供油。當機翼內油箱的燃油減少到一定值時，傳輸活門打開，機翼外油箱燃油流入內油箱，供給發動機燃油。同時，傳輸活門被鎖定在開位，直到下次加油。

2）人工模式

在飛機巡航過程中，有幾種情況需要接通人工方式，以保證系統的正常工作。中央油箱有剩余燃油，燃油泵自動停止工作時可以選用人工模式;模式選擇電門上出現故障信息時可以選用人工模式;ECAM上出現燃油泵低壓警告并伴有自動供油故障信息時，可以使用人工模式。

2.5燃油箱的通氣

燃油箱的通氣主要是為了防止油箱超壓，保證燃油箱向發動機、APU供油順暢。如圖1所示，通氣系統包括通風緩沖油箱、大翼油箱通風、中央油箱通風、通風浮子活門、超壓保護。

超壓保護的作用是，當通風管路堵塞或發生加油關斷故障時，釋放油箱壓力避免油箱結構受損。

機翼油箱超壓保護：當機翼外腔油箱超壓時，經過15號翼肋上的超壓保護器釋放燃油到內腔油箱;機翼內腔油箱、通風油箱超壓時，通過油箱接近面板上的超壓保護器將燃油釋放到機外。

中央油箱過壓保護：過壓保護器將燃油釋放到左右機翼內腔油箱。用于中央油箱釋壓保護的活門有pressure relief outlet（97QM）和overpressure protector（96QM）.

2.6燃油箱串油

燃油箱串油包括正常串油和非正常串油兩種。

1）正常串油

機翼油箱、中央油箱之間只能通過串油方式完成燃油的相互交輸。以中央油箱串油到左機翼油箱為例：首先，在加/放油控制面板上將模式選擇電門置于抽油位置，將左機翼油箱加油開關置于開位;其次，在駕駛艙燃油控制面板上將交輸活門打開，接通中央油箱電動泵，開始串油，可從ECAM上監控串油情況;串油工作完成后，在駕駛艙關斷中央油箱電動泵，關斷交輸活門;最后，在加/放油控制面板上將模式選擇電門置于關位，將左機翼油箱加油開關置于關位。

2）非正常串油

即油箱超壓保護后的串油，當通風管路堵塞或加油關斷故障時，系統中的超壓保護開始起作用，以避免油箱結構受損。

機翼外油箱的超壓保護，經過15號翼肋上的超壓保護器釋放燃油到內腔油箱;內腔油箱或通風油箱超壓時，通過油箱接近面板上的超壓保護器將燃油釋放到機外。中央油箱過壓保護器將燃油釋放到左右機翼的內油箱中。96QM將燃油釋放到左機翼內油箱，97QM將燃油釋放到右機翼內油箱。3故障原因分析

首先，驗證燃油指示系統是否正常。為判斷是否是由于ECAM頁面燃油指示不正確導致的故障現象，首先觀察ECAM上的燃油顯示與地面燃油加油面板上的燃油顯示是否一致，若一致，可排除因指示不正常導致的故障現象。其次，根據AMM手冊對燃油指示系統進行重啟，重置45VU和121VU的跳開關。經過觀察，故障現象依舊，因此排除指示系統故障的可能性，確認串油現象真實存在。

從正常燃油串油操作程序可以看出，在相應的開關、活門處于工作狀態的情況下才能實現正常的燃油交輸。但此次故障現象是，燃油系統在無任何活門、油泵打開或工作的情況下左內油箱燃油持續流人中央油箱，由此確認燃油系統確實存在故障。

經過對燃油流量的計時觀察，發現中央油箱燃油上升到一定程度時左機翼內油箱燃油停止流人中央油箱，結合燃油系統原理，推斷此現象可能是由于中央油箱的過壓保護器故障所導致。假如中央油箱超壓保護器打開或破損，中央油箱與機翼內油箱將形成一個連通器，燃油將從燃油面高的油箱流入燃油面低的油箱。

中央油箱有兩個過壓保護裝置（96QM和97QM），分別將燃油釋放到左右機翼內腔油箱，但這兩個活門都不是單向活門，存在燃油反向流動的可能性。

96QM超壓保護器位于中央油箱與左機翼內油箱隔板上，其工作原理：當中央油箱壓力過高時（約10～11psi），活門本體上的碳薄膜就在壓力作用下破裂，將中央油箱的壓力釋放到左內側油箱，保護中央油箱結構。此活門打開或破損將導致中央油箱燃油與左機翼內油箱燃油互通形成非正常串油。

彈簧保持式的釋壓活門97QM位置在中央油箱與右內機翼油箱之間，當中央油箱壓力達到4psi時此活門打開，將燃油釋放到右機翼內腔油箱，保護中央油箱結構。中央油箱壓力正常后此活門自動關閉。此活門打開或破損，將導致中央油箱燃油與右機翼內油箱燃油互通形成非正常串油。

4故障判斷

依據AMM手冊查找該飛機燃油系統無特殊構型。查詢TSM：28-12-00-810-801-A Fuel - Unwanted Transfer From TheLeft Wing Tank To The Center Tank AtAny Time以及ISI：28.12.00013，異常串油的可能原因如下：

1）中央油箱的加油活門故障。

2）中央油箱的壓力釋放活門故障（FIN：97QM，該活門為彈性保持活門，中央油箱壓力高時會釋放到右側內油箱）。

3）中央油箱的通風管路堵塞。

4）燃油超壓活門96QM破損（壓力過大或自身缺陷導致）。

5）加油壓力過大;加油車出口壓力過大，可能使油箱壓力增加，形成油箱過壓，導致油箱釋壓形成異常串油（加油車出口壓力過大，常導致多架飛機超壓活門破裂）。

為了準確找出導致左內側油箱向中央油箱串油的原因，結合燃油系統的工作原理和排故串油過程中觀察到的現象，逐項檢查并判斷故障根源。

假如加油車壓力過大或加油活門故障以及中央油箱的通風管路有堵塞，導致油箱壓力過大形成串油情況，97QM開啟的壓力門限值4psi低于96QM開啟的壓力門限值lOpsi，中央油箱的燃油應該首先經過97QM流入右機翼內油箱，導致右機翼內油箱油量增加。而此次的故障現象為中央油箱的燃油流入左機翼內油箱。因此判斷超壓活門96QM故障的可能性較大。

進一步查閱服務信函ISI：28.12.00013，找到了判斷96QM故障的方法。96QM超壓釋放活門在油箱中的高度是一定的，當該活門故障（破損）時，左內側油箱油量只要超過該活門高度，就會發生串油現象。這一原理與維修人員排故時觀察到的串油現象基本吻合。為確認故障，進行如下具體操作：

1）將左側油箱和中央油箱的燃油抽空或導出（需滿足中央油箱低于3000kg、左內油箱低于1000kg條件）。

2）向左內油箱注油（除了中央油箱外的其他油箱）。

3）觀察開始向中央油箱串油時，左內側油箱的油位。

4）監控并記錄中央油箱燃油開始從左機翼油箱流入的時刻。繼續觀察從左機翼油箱串入500kg燃油到中央油箱，狀態穩定后左內側油箱的油位。

5）根據油位，判斷是否為96QM破損。

通過以上操作驗證，最終判定是96QM超壓保護器破損導致了非正常串油現象。按照AMM28-12-41-000-003-A手冊要求程序接近過壓保護器，最終發現96QM超壓保護器破損，如圖2所示。

按照AMM28-12-41-000-003-A更換新的96QM超壓保護器（見圖3）后，平衡左右油箱油量，故障現象消失。

5更換96QM的安全注意事項

該活門位置在左內側油箱和中央油箱之間，排故時需要接近中央油箱并拆下左內油箱相應的接近面板。施工時需注意以下操作：

1）施工前需要清空燃油，并通風排除燃油蒸汽。

2）油箱工作需注意人身安全，做好防護。

3）注意使用防爆手電。

4）注意螺釘封膠。

5）恢復蓋板后，需要檢查蓋板滲漏。

6）測試確認無串油現象。