直升機(jī)燃油系統(tǒng)污染控制研究

張馳

（中國(guó)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333001）

燃油系統(tǒng)是直升機(jī)的重要系統(tǒng)之一，主要用于儲(chǔ)存直升機(jī)任務(wù)剖面所規(guī)定的燃油量，并在所有使用狀態(tài)下，按發(fā)動(dòng)機(jī)等動(dòng)力裝置燃油入口要求向其連續(xù)可靠地供油。燃油系統(tǒng)的可靠性對(duì)直升機(jī)飛行安全有著較大的影響，燃油系統(tǒng)如果受到污染，在極端情況下，可能造成發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車，直升機(jī)失去動(dòng)力，導(dǎo)致飛行事故。

1 燃油系統(tǒng)功能及組成

典型燃油系統(tǒng)組成如圖1所示。主要由燃油箱子系統(tǒng)、供油子系統(tǒng)、通氣子系統(tǒng)、燃油測(cè)量子系統(tǒng)等組成。燃油箱子系統(tǒng)用于儲(chǔ)存直升機(jī)任務(wù)剖面所規(guī)定量的燃油，并具有重力加油和壓力加油功能；供油子系統(tǒng)用于向動(dòng)力裝置供油，緊急情況下具有切斷燃油的功能；通氣子系統(tǒng)用于保證燃油箱及燃油箱艙與外界壓力平衡，滿足正常通氣要求；燃油測(cè)量系統(tǒng)主要用于監(jiān)控燃油系統(tǒng)油量信息，包括剩余燃油量、燃油流量及供油壓力等。

2 燃油系統(tǒng)污染來(lái)源及危害

燃油系統(tǒng)中的污染物可能會(huì)造成以下危害：影響燃油系統(tǒng)向發(fā)動(dòng)機(jī)供油；造成發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率不穩(wěn)定；引起燃油油量測(cè)量系統(tǒng)不準(zhǔn)確；導(dǎo)致燃油系統(tǒng)成附件損壞失效等。燃油系統(tǒng)中的污染物主要包括固體顆粒物污染、水污染、微生物污染和燃油中的空氣等。

2.1 固體顆粒物污染

固體顆粒污染物是指存在于燃油中不溶于燃油的固體有害物質(zhì)。固體污染物主要來(lái)自：（1）制造與安裝過(guò)程中，燃油系統(tǒng)零部件及成附件在安裝前未進(jìn)行充分清洗或裝配時(shí)人為將污染物帶入系統(tǒng)，如金屬顆粒、橡膠顆粒、纖維織物等；（2）系統(tǒng)的使用環(huán)境帶來(lái)的污染物，如砂塵、毛絮等；（3）系統(tǒng)日常維護(hù)過(guò)程中產(chǎn)生的污染，如加油、維修更換零部件時(shí)帶來(lái)的雜質(zhì)；（4）加入系統(tǒng)的不潔凈燃油帶來(lái)的污染。固體污染物存在堵塞或卡滯發(fā)動(dòng)機(jī)活門，造成發(fā)動(dòng)機(jī)超溫、超轉(zhuǎn)等故障的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)甚至破壞整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。

2.2 水污染

圖1 典型的燃油系統(tǒng)組成

水污染是最常見(jiàn)的燃油污染，燃油箱中的水以溶解水、懸浮水和游離水3種形式存在，主要來(lái)自于冷凝或直接來(lái)自于燃油中。冷凝水主要來(lái)自于環(huán)境溫度的變化，外界濕氣通過(guò)通氣管路進(jìn)入燃油箱無(wú)油空間后，冷凝并與燃油混合，懸浮于燃油內(nèi)或聚集在燃油箱底部。燃油中的水分會(huì)加速油質(zhì)惡化、導(dǎo)致系統(tǒng)零部件表面銹蝕、造成測(cè)量系統(tǒng)精度下降，在寒冷條件下結(jié)冰，堵塞供油系統(tǒng)，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)供油。

2.3 微生物污染

燃油系統(tǒng)中的微生物污染主要來(lái)自于加入的燃油。燃油中一般含有細(xì)菌、霉菌和酵母菌等微生物。在生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程的任一環(huán)節(jié)都可能被霉菌孢子、真菌等微生物污染，并在適宜的生長(zhǎng)環(huán)境下大量繁殖。微生物會(huì)引起燃油乳化或變質(zhì)、系統(tǒng)元件堵塞和腐蝕、測(cè)量傳感器失靈等問(wèn)題。

2.4 燃油中的空氣

燃油油液中一般含有5%～13%的空氣，氣體從燃油中溢出時(shí)存在造成氣蝕現(xiàn)象的可能，氣蝕過(guò)程中會(huì)伴隨著化學(xué)腐蝕和電解腐蝕。另外，空氣在一定壓力下會(huì)促成燃油生成化學(xué)沉淀物。

3 燃油系統(tǒng)污染預(yù)防及控制措施

3.1 燃油油料污染控制

目前國(guó)內(nèi)直升機(jī)使用的燃油一般為RP-3和RP-5，GB 6537《3號(hào)噴氣燃料》和GJB 560《高閃點(diǎn)噴氣燃料規(guī)范》分別對(duì)RP-3和RP-5規(guī)定了顆粒物含量值為不大于1mg/L，并采用SH/T 0093《噴氣燃料固體顆粒污染物測(cè)定法》進(jìn)行測(cè)定。微生物污染目前僅有美國(guó)的ASTM D6469-04《燃料和燃料系統(tǒng)中微生物雜質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)指南》對(duì)燃油中微生物的檢測(cè)及控制做了較為詳細(xì)的說(shuō)明，國(guó)內(nèi)主要通過(guò)傳統(tǒng)的目視檢查法、微生物培養(yǎng)檢查法、設(shè)備檢測(cè)分析法等進(jìn)行檢測(cè)。為了防止燃油油料本身受到污染，一般采用控制燃油中水分、添加殺菌劑、改進(jìn)燃油存儲(chǔ)設(shè)備等方法加強(qiáng)對(duì)燃油污染的控制。

3.2 系統(tǒng)抗污染設(shè)計(jì)

燃油系統(tǒng)在進(jìn)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)直升機(jī)所使用的環(huán)境條件，應(yīng)進(jìn)行抗污染設(shè)計(jì)，對(duì)污染進(jìn)行預(yù)防和控制，以保證經(jīng)過(guò)燃油系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油的潔凈。

（1）加入燃油要求。為降低燃油對(duì)系統(tǒng)的污染，首先需要從加入的燃油的提煉、存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)冗M(jìn)行控制，定期對(duì)儲(chǔ)油裝置中的燃油進(jìn)行微生物檢測(cè)，或加入抗微生物添加劑。加入燃油系統(tǒng)的燃油固體顆粒污染度應(yīng)符合表1中的Ⅰ類要求，游離水的含量應(yīng)不超過(guò)0.12cm3/L。如果發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)燃油系統(tǒng)提出了其他要求，加入的燃油還應(yīng)滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的要求。

表1 固體污染物要求

（2）燃油濾。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)入口要求，燃油系統(tǒng)應(yīng)在供油管路上設(shè)置必要的燃油濾，其過(guò)濾精度應(yīng)保證既油滿足發(fā)動(dòng)機(jī)入口要求，又不會(huì)引起不必要的阻力損失。另外，燃油濾應(yīng)設(shè)置旁路狀態(tài)指示器，當(dāng)燃油濾接近和處于旁路狀態(tài)時(shí)給予指示。同時(shí)，為過(guò)濾掉大于2mm的顆粒污染物，一般在燃油增壓泵入口或吸油口安裝8目的濾網(wǎng)。

（3）排沉淀裝置。在燃油箱底部設(shè)置排沉淀裝置，定期排出直升機(jī)燃油箱底部聚積的水分和雜質(zhì)，排沉淀裝置應(yīng)設(shè)置在燃油箱的最低處，以保證能放出全部聚集的沉淀物。

（4）成附件污染度控制。燃油系統(tǒng)的成附件作為系統(tǒng)重要組成部分，應(yīng)保證自身的潔凈。成附件在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選擇耐磨且具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性的材料，設(shè)計(jì)成不易留存污染物的結(jié)構(gòu)形式，避免采用易堵塞的小孔結(jié)構(gòu)及狹長(zhǎng)流道等。燃油箱等可采用抗微生物的涂料。成附件在完成功能性能試驗(yàn)，交付總裝前，燃油固體顆粒污染度應(yīng)符合表1中的Ⅱ類，游離水的含量應(yīng)不超過(guò)0.12cm3/L。

（5）系統(tǒng)裝配完成后的凈化。在完成燃油系統(tǒng)裝配后，應(yīng)對(duì)燃油系統(tǒng)進(jìn)行凈化，并在燃油箱及供油管路出口取樣，確保取樣燃油污染度滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的要求

3.3 使用維護(hù)中的防污染

直升機(jī)在使用過(guò)程中，需注意不要對(duì)燃油系統(tǒng)中的燃油造成污染：如進(jìn)行地面加油時(shí)遇到風(fēng)沙、雨雪天氣加油時(shí)要有防塵措施，夏季夜航時(shí)要有防蟲措施；在條件允許的情況下，盡量使用壓力加油；直升機(jī)每日首次飛行前，地勤維護(hù)人員需進(jìn)行放沉淀操作；定期對(duì)直升機(jī)燃油箱中的燃油進(jìn)行取樣化驗(yàn)；定期檢查燃油濾；在拆裝燃油系統(tǒng)零部件后，要對(duì)燃油系統(tǒng)進(jìn)行凈化等。

4 結(jié)語(yǔ)

直升機(jī)燃油系統(tǒng)的污染會(huì)直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)工作，帶來(lái)飛行安全問(wèn)題。設(shè)計(jì)人員和維護(hù)人員都應(yīng)重視燃油系統(tǒng)的污染危害，從污染的來(lái)源進(jìn)行分析，在設(shè)計(jì)和使用中防止燃油系統(tǒng)污染，提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作的可靠性，保障直升機(jī)的飛行安全。