國產(chǎn)ARJ21-700型飛機(jī)燃油系統(tǒng)壓力加油故障分析

張明 王超

摘要：針對國產(chǎn)ARJ21-700飛機(jī)加油過程中多次出現(xiàn)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(zhǔn)確定位了故障部件，優(yōu)化了排故程序，為該機(jī)型燃油系統(tǒng)加油故障的排除提供了參考案例和經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：ARJ21-700;燃油系統(tǒng);壓力加油;故障

0引言

自國產(chǎn)飛機(jī)ARJ21-700交付成都航空進(jìn)行商業(yè)運(yùn)營以來，我司飛機(jī)維修部在日常維護(hù)過程中，遇到一起壓力加油/抽油系統(tǒng)典型性故障，排故周期較長，給該機(jī)型商業(yè)運(yùn)營帶來很大不便?，F(xiàn)以該故障為引，對ARJ21-700機(jī)型壓力加油/抽油系統(tǒng)故障進(jìn)行分析總結(jié)。

該故障表現(xiàn)為：2017年9月11日該飛機(jī)航前加油時(shí)，總油量在達(dá)到預(yù)設(shè)油量值時(shí)，右側(cè)加油活門無法自動(dòng)關(guān)閉，手動(dòng)也無法關(guān)閉，關(guān)閉油車再次設(shè)置油量后，加油正常。

壓力加油/抽油系統(tǒng)用于為飛機(jī)快速加油，并在需要時(shí)（如飛機(jī)維護(hù)修理時(shí)）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(yùn)營時(shí)，當(dāng)壓力加油出現(xiàn)故障，可對此進(jìn)行C類保留，但要保證重力加油系統(tǒng)工作正常。

1系統(tǒng)部件及加油原理

1.1壓力加油/抽油系統(tǒng)部件組成及簡要原理

加油/抽油控制板：位于右機(jī)翼內(nèi)段前緣右側(cè)3號(hào)口蓋內(nèi)，靠近加油/抽油接頭。加油/抽油控制板控制并監(jiān)控加油切斷閥和抽油切斷閥，同時(shí)可以在加油和抽油操作時(shí)選擇電源。加油/抽油控制板裝有一個(gè)指示器，指示器顯示油量信息并可預(yù)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(tǒng)。

壓力加油/抽油接頭組件：位于右側(cè)機(jī)翼內(nèi)段前緣右側(cè)3號(hào)口蓋處。壓力加傲油接頭組件包括一個(gè)轉(zhuǎn)接頭和一個(gè)接頭口蓋。轉(zhuǎn)接頭包含一個(gè)彈簧提升閥。提升閥可阻止燃油自加油管路向加油轉(zhuǎn)接頭外反流。當(dāng)?shù)孛婕佑蜆寚娮炫c加油接頭嚙合時(shí)，加油槍內(nèi)的控制桿被移動(dòng)到打開位置，轉(zhuǎn)接頭的提升閥打開;當(dāng)加油槍內(nèi)的控制桿被移動(dòng)到關(guān)閉位置時(shí)，轉(zhuǎn)接頭的提升閥關(guān)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(cè)機(jī)翼油箱的加油管路上各裝有一個(gè)，共有兩個(gè)。加油切斷閥控制燃油到機(jī)翼油箱的流動(dòng)。加油切斷閥是液動(dòng)機(jī)械閥，通過液動(dòng)控制方式切斷閥的閥芯組件。加油切斷閥的先導(dǎo)端用于控制閥芯的打開和關(guān)閉。當(dāng)先導(dǎo)閥端打開，加油切斷閥進(jìn)口處的高壓力使加油切斷閥打開。當(dāng)先導(dǎo)閥關(guān)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(guān)閉，同時(shí)加油切斷閥的彈簧力輔助液動(dòng)力使閥芯關(guān)閉，加油切斷閥關(guān)閉，加油結(jié)束。

高油面浮子控制閥：每側(cè)機(jī)翼油箱的加油切斷閥控制管路上各裝有一個(gè)，共有兩個(gè)。高油面浮子控制閥的關(guān)閉端和加油切斷閥先導(dǎo)端之間有連通的控制導(dǎo)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(guān)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(dǎo)端和控制端。浮子可以隨油箱內(nèi)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(dǎo)端打開，與加油切斷閥先導(dǎo)端相連的導(dǎo)管內(nèi)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(dǎo)端關(guān)閉，與加油切斷閥先導(dǎo)端相連的導(dǎo)管內(nèi)油液壓力升高，從而加油切斷閥關(guān)閉。

加油電磁閥：安裝在油箱外部的前梁，左右各一個(gè)。加油切斷閥的控制管路上裝有一個(gè)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(dāng)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(dǎo)端，使高油面浮子控制閥的浮子升起，對應(yīng)的加油切斷閥關(guān)閉;加油電磁閥斷電時(shí)，加油電磁閥關(guān)閉，切斷升起浮子的油流。在加油艙門打開時(shí)，加油電磁閥自動(dòng)加電打開。當(dāng)加油開關(guān)（REFUELING）設(shè)定到關(guān)閉位置時(shí)，對應(yīng)的加油電磁閥關(guān)閉。

加油壓力開關(guān)：安裝在機(jī)翼油箱外部前梁，左右各一個(gè)，位于高油面浮子控制閥的引導(dǎo)端和加油切斷閥引導(dǎo)端之間的控制導(dǎo)管上，用于監(jiān)控閥的狀態(tài)。當(dāng)控制管路關(guān)閉時(shí)，加油壓力開關(guān)感應(yīng)到壓力高并發(fā)出點(diǎn)亮LH TANK-CLOSED或RH TANK-CLOSED指示燈的信號(hào);當(dāng)控制管路打開時(shí)，加油壓力開關(guān)感應(yīng)到壓力低并發(fā)出熄滅LH TANK-CLOSED或RH TANK-CLOSED指示燈的信號(hào)。

1.2燃油系統(tǒng)加油原理及過程

在自動(dòng)加油模式下，燃油計(jì)算機(jī)（FQC）通過以下方式平衡左右側(cè)油箱油量，來確保加油結(jié)束時(shí)左右油箱油量平衡。

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

2）加油過程中兩側(cè)油箱油量不平衡值達(dá)到400kg時(shí)，F(xiàn)QC將控制切斷油量較多一側(cè)油箱的加油切斷閥，油量達(dá)到平衡后該側(cè)加油切斷閥重新打開，兩側(cè)油箱一起加油。

3）任意油箱油量到達(dá)預(yù)設(shè)加油值一半時(shí)即切斷該側(cè)油箱加油，總油量達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，加油完成，加油系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

手動(dòng)加油模式下，加油模式選擇開關(guān)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(guān)來控制加油切斷閥的打開和關(guān)閉。手動(dòng)切斷功能可超控自動(dòng)切斷功能。自動(dòng)加油模式下，可以手動(dòng)將加油切斷閥開關(guān)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(shí)，高油位浮子控制閥將關(guān)閉加油切斷閥，終止加油。

自動(dòng)加油時(shí)，加油切斷閥的先導(dǎo)端失壓，加油壓力使加油切斷閥打開，開始加油，當(dāng)油箱油量達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，F(xiàn)QC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(guān)閉浮子閥的先導(dǎo)端，與加油切斷閥先導(dǎo)端相連的引壓管內(nèi)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(shí)加油切斷閥的彈簧力輔助液壓動(dòng)力，使得下游的推力稍大，將閥芯往回推，加油切斷閥關(guān)閉，加油壓力信號(hào)器感受引壓管路的壓力升高，判斷加油切斷閥為關(guān)閉狀態(tài)并將信號(hào)傳給加油關(guān)斷指示燈，指示燈點(diǎn)亮來指示切斷閥斷開，加油結(jié)束。

2故障可能原因及排故過程

結(jié)合現(xiàn)象分析得出可能的故障原因，如圖2所示。

航后根據(jù)機(jī)組反映故障，詢問機(jī)組在加油前是否重新設(shè)置了油量值，因?yàn)楦鶕?jù)FQC計(jì)算機(jī)邏輯，F(xiàn)QC會(huì)自動(dòng)記錄上一次加油時(shí)的預(yù)設(shè)油量值，并指示在加/放油指示器上，即使本次飛行計(jì)劃加油量與加傲油指示器上指示的預(yù)設(shè)油量值相同，仍需操作增大/減?。↖NCR/DECRT）開關(guān)，設(shè)置目標(biāo)加油量，激活FQC進(jìn)入自動(dòng)加油工作模式，否則自動(dòng)加油模式下加油切斷閥不會(huì)自動(dòng)關(guān)斷。機(jī)組回應(yīng)說加油的時(shí)候已經(jīng)重新設(shè)置了油量，且左油箱在達(dá)到預(yù)設(shè)油量值后時(shí)正常關(guān)閉了加油。

參考排故手冊，在排除了此種情況后，我們執(zhí)行了油箱加油工作，復(fù)現(xiàn)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(cè)加油電磁閥，測試故障依舊，繼續(xù)更換右側(cè)加油繼電器后進(jìn)行油箱加油操作測試時(shí)出現(xiàn)以下情況：第一次采用自動(dòng)加油程序時(shí)，兩側(cè)加油切斷閥均能正常關(guān)斷，后續(xù)多次測試結(jié)果為右側(cè)加油切斷閥無法關(guān)斷，執(zhí)行自動(dòng)加油時(shí)（加油模式AUTO位），油位到達(dá)目標(biāo)值，左側(cè)正常關(guān)斷，LH TANK CLOSE黃燈正常點(diǎn)亮，右側(cè)油箱油量繼續(xù)增加，RH TANK CLOSE黃燈不亮，此時(shí)將RH TANK REFUELrNG開關(guān)設(shè)定到“CLOSE”位，依然無法關(guān)斷。執(zhí)行手動(dòng)加油時(shí)（加油模式MANUAL位），左側(cè)可正常加油及關(guān)斷，將RH TANK REFUELING開關(guān)設(shè)定到”CLOSE'位，無法關(guān)斷右側(cè)加油，RH TANK CLOSE黃燈不亮。測試右側(cè)高油位切斷，手動(dòng)模式下，右側(cè)油箱油量達(dá)到5100kg時(shí)，右側(cè)加油自動(dòng)切斷，RH TANK CLOSE黃燈點(diǎn)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(cè)加油電磁閥電插頭，參考飛機(jī)線路圖手冊測量右側(cè)加油電磁閥P1-2812的A端對地導(dǎo)通，正常;按壓并保持加油面板微動(dòng)電門，繼續(xù)測量P1-2812的A端對地不導(dǎo)通，正常;閉合B12802 REFUEL 2的跳開關(guān)，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(guān)，目視觀察內(nèi)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(dòng)，說明加油電磁閥控制回路無異常。

根據(jù)測試結(jié)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(nèi)部管路和部件存在泄漏導(dǎo)致加油切斷閥不能工作。隨后，從供應(yīng)商處求援工裝燃油系統(tǒng)壓力加油氣密試驗(yàn)設(shè)備，進(jìn)行壓力加/放油系統(tǒng)管路氣密試驗(yàn)。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(jìn)行充氣壓力試驗(yàn)，測得浮子閥浮子作動(dòng)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(jìn)行排故，打開油箱后，對加油總管與引壓導(dǎo)管的接頭以及引壓總管與進(jìn)電磁閥導(dǎo)管的接頭兩處進(jìn)行測試，均無泄漏現(xiàn)象，保證了對可能故障原因的全面排除。隨后執(zhí)行高油位浮子閥拆裝程序，拆下浮子閥檢查發(fā)現(xiàn)閥本體內(nèi)有紅色橡膠物質(zhì)卡住浮子閥進(jìn)油直通接頭，導(dǎo)致油壓不夠，無法將浮子頂起，加油切斷閥不能閉合，導(dǎo)致加油到預(yù)選油量后不能自動(dòng)關(guān)斷。

最終在更換右側(cè)高油位浮子閥后，多次執(zhí)行加/放油系統(tǒng)操作試驗(yàn)均測試正常，后續(xù)該飛機(jī)執(zhí)行航班加油未發(fā)生此故障，該故障徹底排除。排故流程如圖3所示。

3結(jié)束語

由于故障現(xiàn)象不穩(wěn)定，此次排故在加油測試時(shí)出現(xiàn)過一兩次加油切斷的結(jié)果，對故障梳理產(chǎn)生了很大誤導(dǎo)，加之為國產(chǎn)新機(jī)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(fā)揮了機(jī)務(wù)刻苦鉆研的吃苦精神，最終成功排除了故障，為保障國產(chǎn)飛機(jī)商業(yè)化運(yùn)營貢獻(xiàn)了自己的力量，結(jié)合此次我們的排故過程，供應(yīng)商優(yōu)化了該故障現(xiàn)象的排故程序，使工作時(shí)能更快地鎖定故障源，提高了排故效率?，F(xiàn)將此次排故過程述之筆端，為后續(xù)該機(jī)型燃油排故提供參考案例和經(jīng)驗(yàn)。