飞机燃油系统故障分析

飞机燃油系统故障分析

詹岳 ,邹航

中航西安飞机工业集团股份有限公司 陕西省西安市 710000

摘要：近年来随着科技的不断进步，航空工业的发展日益成熟，航空机械、电子、计算机、自动控制等多个领域发展迅速。因此，飞机结构和系统的复杂性逐渐提高，系统故障涉及到的专业知识范围增大，飞机故障诊断变得更加困难。通常在飞机上进行故障诊断的过程时间有限，因此需要不断提高故障诊断技术以适应航空产品的发展。近几年来，我国领土周边局势紧张，军用飞机使用频率增高，给飞机维修维护工作带来巨大挑战。燃油系统作为关键系统，其故障排除工作变得更为重要。

关键词：飞机燃油系统；故障分析；诊断方法

1元件级故障分析

1.1燃油泵类故障：故障模式为输出压力值低

在飞机降落阶段，由于油箱内燃油量较低，加上飞机姿态受气流影响抖动，燃油泵出口的压力会下降，因此油泵的低压指示灯就会闪烁。但是，在这个阶段飞机能够正常地飞行，这是因为在这个系统中，有一个抽吸模式的供油；如果油箱中所有的升压都低于规定的压力，那么飞机的引擎功率就会下降，因此需要进行相应的处理。

1.2插板开关类故障：故障模式为开关控制失效

断路器的故障主要由反馈信号来判定。插板开关通常具有外部切换的反馈信号，当控制器发出开启命令时，其开启反馈信号显示为高，而不是显示为低。

1.3压力加油控制活门类故障：故障模式为压力加油控制活门不能控制开关

压力加油控制阀的失效取决于在压力加油过程中，油箱中的油面变化，如果阀门不能打开，则在系统中不能正常供给燃油，而且油量不会发生改变；如果阀门不能关闭，则耗油顺序和重心控制会失去控制。

1.4油量传感器类故障：故障模式为开路、短路、漂移、冲击、偏置等

电容式油量传感器具有结构简单、分辨率高、灵敏度高、动态响应好等优点，在航空领域得到了广泛的应用，但由于其工作过程中易受外界环境的影响，工作稳定性差，工作性能受 EMI影响。油压传感器有冲击故障、偏置故障、漂移故障、短路故障、断路故障等故障类型。

1.5油量表指示器：故障模式为油量表指示误差大

油量指示偏差产生的来源主要是燃油油面振动、信号传递装置的磨擦等。在飞行过程中，可根据飞行时间、飞行高度等工况因素，以时间基准法计算出飞机的续航时间和航程，油量指示不能作为唯一的依据。

2系统级故障分析

2.1油箱故障

油箱的失效涉及到加输油泵、电动开关、引射活门、油量传感器、加油管路和输油管路等子部件，这些部件相互联系、错综复杂，需要进行系统的分析和判断，逐步排除。

油箱泄漏是指燃油在储存和输送过程中，油箱中的油液沿管路接头、油箱结构、油泵底座等位置泄漏。燃油泄露是飞机燃油系统的高频故障，在飞行之前，一定要仔细检查。针对飞机燃料系统的油箱泄漏，制定了相关的放行规范。

2.2渗漏等级

第一等级：“微渗”，一般不需要进行处理，湿区宽度不大于1.5英寸，但是需要定期进行检测。第二等级：“泄漏”，湿区的宽度超过1.5英寸，小于4英寸，需要在下一次飞行起落时进行处理。第三等级：“严重泄漏”，湿区的宽度超过4英寸，低于6英寸，必须立即进行修复，或者进行临时维修，但在经过初步修复后，可以满足一级或二级渗漏的要求。第二等级：“漏液”，在清洁干燥漏液位置15分钟后，湿区的宽度大于6英寸，应立即进行处理，处理后不得有泄漏。在处理不同级别的渗漏时，也要特别留意泄露点的具体部位。如果是在通风不佳的区域，挥发的燃油很容易积聚，操作安全就十分重要。

2.3渗漏的形式

外泄漏：即燃油泄漏到油箱的外部。内泄漏：内泄漏是指燃油系统内的燃油泄漏，很可能导致油箱间的油液流动。电线管道泄漏：成品电线管道破损，导致燃油渗入管道，导致电线与燃油发生接触。油箱密封处泄露：在油箱与外部接合的区域，很容易出现渗漏，应进行良好密封，采用密封胶、垫圈、封严圈等方法进行防渗。

2.4输油管路故障

燃油管路的失效方式以阻塞和泄漏为主。燃油系统中的油路可以分成三大类：预消耗油箱-消耗油箱、备用油箱-消耗油箱、辅助油箱-消耗油箱。

2.5腐蚀油箱

燃油油箱底部油液和水的分离面容易产生大量的细菌。燃油中的碳氢化合物和其他成分都是产生这些细菌的原因，而且燃油底部的水分给细菌的繁殖创造了有利的条件。水一般通过两种方式进入油箱，一种是燃料融化后会产生的湿气，另一种就是空气中的水分被吸收到油箱中，变成了液体。

油箱底部大量的水份，为细菌的繁殖提供了很好的条件，它会引起静电，从而引起燃油指示系统的失效，而自由水则会引起飞机的燃料系统冻结，从而形成一种胶状的可能堵塞燃油系统的杂质。过多的湿气也会导致引擎性能降低，甚至导致引擎停止运转。

3飞机燃油系统故障诊断方法

3.1专家诊断法

（1)专家系统工作原理。该系统包括知识库、推理机、综合数据库、知识获取系统、解释系统、人机界面等。它的工作原理是：在故障诊断阶段，将知识库中的信号信息发送到推理机器，由推理引擎依据信号进行搜索，如果查询不到，就向推理程序发送更多的信号，再由计算机进行分析，最后由人机界面反馈。另外，知识采集系统还承担着知识库建立和维护过程中，将专业知识存储在知识库中的作用，而解释子系统可以根据现有的数据库信息对诊断结果进行合理的解释。（2)专家系统在飞机燃油系统中的应用。了解航空发动机的常见故障类型和故障特征，首先要了解飞机的燃油系统，广泛收集常见的故障类型，建立故障树，分析故障类型和影响，为故障的发生提供基础。同时，了解飞机燃油系统经常出现的大概率故障，并咨询相关的维修专家和燃油系统工程师，最后整理、归纳、形成数据库。

3.2小波分析法

（1)小波分析法工作原理。小波分析方法分为两种，一种是连续的，一种是离散的，一是利用小波分析的多分辨率分析，二是对传感器的变化进行分析，首先要把数据输入小波变换，进行一维的离散化，然后根据这些细节系数的最大值，来寻找突变点，这样，我们就可以根据公式推导出该变异点的位置，根据不同的条件，得出不同的故障类型，如果要判断故障的程度，只需要分析极值，就可以将最大值减到最大值，然后返回原点，寻找其他的突变点，直到所有的突变点都被发现为止。

（2)小波分析法在燃油系统中的应用，小波分析方法在传感器故障诊断中的应用非常广泛，比如油量传感器，它在飞机燃油系统中起着至关重要的作用，它的正常运行可以确保油位的测量精度，为飞行员的飞行提供参考，如果有较大的误差，那么它就会给飞行安全带来极大的隐患。所以小波分析在故障诊断中的作用就体现出来了，它可以根据油量传感器的数据，根据油量传感器的最大值来判断故障的严重性。

3.3神经网络诊断法

人工神经网络是一门以神经生理与心理学为基本理论的交叉学科，它以平行运算的方式模拟大脑的结构与功能，层次分明，能够很好地适应平行信息的处理。飞机燃料系统的分层结构如同人的神经系统，其故障呈现出层次化的特点。

结语

综上所述，随着航空工业技术的发展，各种先进的技术和材料不断地被运用到航空工业中，航空发动机的燃油系统必然会朝着数字化、综合化、集成化、智能化的方向发展，同时也会引起各种故障类型和机制的变化，给飞机的故障检测带来了新的挑战。

参考文献

[1]宋吉.民用飞机燃油系统故障分析[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2020(12):90-91.

[2]贺龙杰,吕明,陈永才. 飞机燃油系统剩油告警故障分析[C]//.2020中国航空工业技术装备工程协会年会论文集.,2020:474-476.DOI:10.26914/c.cnkihy.2020.036291.

[3]沈响,朱赛赛,隋永志.PC-6飞机燃油系统典型故障分析[J].航空维修与工程,2020(03):87-89.DOI:10.19302/j.cnki.1672-0989.2020.03.027.

[4]宗克,寸汝芳.A320系列飞机燃油系统超压活门故障分析[J].航空维修与工程,2018(11):48-50.DOI:10.19302/j.cnki.1672-0989.2018.11.015.

[5]邢荣英,练夏林,李静洪,熊小峰,唐高虎.飞机燃油系统油箱超压故障分析[J].机床与液压,2018,46(02):145-148.