論A320飛機油箱空氣惰化系統及維護

楊源粵

摘 ?要：現代化交通行業發展中，人們越來越重視航空事業的發展，特別是飛機的安全飛行，面對層出不窮的飛機油箱事故問題，人們需要加強對空氣惰化系統的有效研究與故障維護。基于此，該文以A320飛機油箱作為研究對象，分析A320飛機油箱空氣惰化系統的組成和原理，探究系統流量操作模式，提出故障分析和處理措施。

關鍵詞：A320飛機 ?飛機油箱 ?空氣惰化系統

中圖分類號：V263 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）08（c）-0049-02

近年來，全球范圍內飛機油箱應燃油蒸汽溫度過高，而產生爆炸事故逐年增加，該文通過對A320飛機的油箱空氣惰化系統研究，探究在安全領域內適航要求與空氣惰化系統安裝標準。飛機油箱惰化系統利用空氣分離組件，控制油箱內的氧濃度，飛機運行中，通過對氧濃度的控制使其低于燃油燃燒的條件溫度，以此達到油箱防爆目的。

1 ?飛機油箱空氣惰化系統的組成和原理分析

分析A320飛機油箱的空氣惰化系統，了解該系統下的子系統，即伺服環控子系統與惰性氣體發生系統。通過對子系統的研究與分析降低A320飛機油箱內助燃氣體的含量，讓油箱能夠處于惰性環境下，保障A320飛機可以在適航狀態中安全飛行。

空氣惰化系統中伺服環控子系統主要從飛機的環控系統內引氣，經過伺服環控子系統隔離活門、氣體熱交換裝置、溫度傳感器以及壓力傳感器的作用下，使A320飛機油箱氣體各項指標滿足機載空氣分離設備的溫度要求。與此同時，伺服環控子系統中的控制器能夠對隔離活門進行實時監控，明確溫度傳感器與壓力傳感器當前的狀態參數情況，確保A320飛機的伺服環控子系統能夠在穩定環境中工作。

滿足飛機適航條件的氣體經過惰性氣體發生系統的單向活門、溫度傳感器與壓力傳感器之后，氣體被去除粉塵和懸浮顆粒，且溫度為54℃，壓力為15psi，氣體被送進惰性氣體發生系統的空氣分離組件中。該組件屬于圓筒結構，內部由聚苯醚中空纖維透膜管構成。凈化處理之后，空氣經過壓力和溫度的科學調節，流過了管路，根據氮氣和氧氣溶解度和擴散度的差別，氮氣滲透率比較高，因此會比氧氣向透過滲透膜，成功將氧氣和氮氣分離。

分離之后得到的富氧氣體被排出A320飛機之外，富氮氣體在O1氧氣傳感器與P3壓力傳感器的監控下，以適當的氣流與含氮條件通過“下降過程高流量”雙通流量關斷活門以及彈簧加載的單向蝶形活門，氣流進入油箱后氧氣的含量會下降到12%以下，油箱呈現出惰性化狀態[1]。

2 ?FTIS流量操作模式和IGGS健康管理

2.1 FTIS模式下的氮氣流量操作模式

空氣分離組件體積比較小，且重量輕，但是表面積比較大，氣體在組件中不會過快耗散，能夠快速將氮氣和氧氣成功分離。不僅如此，中空纖維透膜面對水蒸氣時并不敏感，當氣流濕度在90%以下，水蒸氣就不會在透膜上冷凝，其滲透也不會影響氮氣流量問題。組件屬于靜態安裝，分離時不需要其他運動部件輔助，能夠有效實現氮氧分離的最佳效果。空氣分離組件不僅需要向A320飛機油箱提供氧氣濃度較低的富氮氣體，還要在下降的同時為其提供增壓空氣，以此保證A320飛機油箱內外可以達到壓力平衡。為了解決這一問題，人們對A320飛機油箱的空氣惰化系統加以分析，通過對DFSOV活門進行有效調節，使惰化系統處于雙通流量控制模式。

當A320飛機引氣量、飛行高度和進氣壓力在不變的狀態下，經過DFSOV活門的氣流量比較大，而NEA中氧氣濃度也比較大。如果通過DFSOV活門的氣流量比較小，那么NEA中氧氣濃度也會比較小。當A320飛機處于下降階段時，建議增加NEA流量，保證A320飛機油箱內部與外部壓力平衡，這時氧氣濃度有點高，但濃度能夠處于A320飛機適航條件下。

低流量模式中，DFSOV低流量通路被打開，中流量通路關閉，飛機惰性系統可以保證最低氮氣含量，且能消耗最少引氣量。高純度氮氣下，飛機處于巡航階段和爬升階段，A320飛機油箱上部空間氧氣濃度逐漸降低。高流量模式中，A320飛機DFSOV低流量通路與中流量通路被打開，空氣惰性系統能夠保持在最大氮氣流量。當A320飛機下降時，DFSOV中流量通路工作，油箱上部氧氣濃度處于最小狀態[2]。

2.2 惰性氣體發生系統健康管理

A320飛機油箱空氣惰化系統的自動化運行與控制中，機組不能對其人工干預，但是可以對氮氣與氧氣分離中的溫度和壓力加以監控和管理。具體管理過程如下。

（1）壓力監控，過壓關斷并鎖定空氣惰化系統。經過系統監測發現空速每小時低于80nmile時，且惰性氣體發生系統的活門關閉，需要計算當前壓力補償值。如果補償值超過±1.4psi，失效鎖定。補償值超過±0.9但低于±1.4時，壓力補償為0.9psi。

（2）溫度監控，超溫關斷鎖定惰性氣體發生系統。監控中如果溫度超過了90℃，應模擬關斷惰性氣體發生系統;如果溫度超過90℃，A320飛機DFSOV關閉;溫度超過85℃，DFSOV打開;溫度超過75℃，但是不超過85℃，且該狀態持續2h以上。

3 ?FTIS系統故障分析

3.1 故障類型與原因

A320飛機正常運行中，人們經常會遇到“CSAS ISOL VALVE（111HW）”的故障信息提示，也會遇到“FUEL INERT”的系統狀態維護信息。故障信息下A320飛機空氣惰化系統被鎖定，其故障原因主要為CCU、CIV以及FWC。其中CCU和ICU主要根據系統監控反饋數據得知，向活門發送了操控指令，明確了CIV壓差監控已經失效的問題。壓差變化為0的時候，關閉CIV，一旦反饋功能失效，監控系統就無法了解壓差變化情況，導致CCU向CIV發送指令的通道被關閉。

CIV位置監控反饋信息不一致，當進口壓力低于7psi的時候，CIV關閉，CCU只能接收到傳感器發來的狀態信息。這是全關位傳感器發送的信息，而其他傳感器的參數會被CCU錯誤采集，導致系統反饋信息無法達到一致。

3.2 維護建議與處理措施

針對A320飛機油箱惰化系統的維護措施，以下幾點建議可供參考：（1）可以對飛機油箱惰化系統進行引氣測試，根據測試結果按MEL進行10d的故障保留。（2）更換序號S/N超過300的CIV，解決A320飛機油箱內漏問題，解決惰化系統監控失效問題。（3）將第一臺發動機關閉之后，打開APU引氣，保證壓力調節活門能夠接收到關閉指令，防止CIV失效。（4）將CCU進行升級，從P/N3959A0000 K05升級到3959A0000K06;同時，應將ICU進行升級，從367-359-004升級為367-359-005;升級FWC軟件為H2F6。以上4種措施視情況而定，能夠有效解決因版本低而產生的系統參數監控反饋無法一致的問題。

4 ?結語

總而言之，近年來，由于飛機油箱爆燃事故率的增長，使人們不得不重視飛機油箱氣體惰化系統的平衡問題。本文以A320飛機為案例進行分析，FAA通過25-981條款，提出了針對A320飛機適航條件的空氣惰化系統安裝需求，人們在A320飛機中安裝了油箱惰化系統，通過氮氣與氧氣的有效分離，控制油箱氣溫和壓力，結合A320飛機飛行高度情況與飛行狀態，合理調整系統，從而保證油箱處于安全使用狀態。

參考文獻

[1] 張振玉.淺析飛機油箱空氣惰化系統及維護[J].航空維修與工程，2013（4）：74-76.

[2] 魏書有.飛機燃油箱可燃性暴露評估研究[D].中國民航大學，2013.