更新时间:2023-07-27 17:47
飞机燃油系统的功用是储存燃油,并保证在规定的任何状态(如各种飞行高度、飞行姿态)下,均能按发动机所要求压力和流量向发动机持续不间断地供油,此外,燃油系统还可以完成冷却机上其它系统、平衡飞机、保持飞机重心于规定的范围内等附加功能。
人类最早的飞机燃油系统只有一个油箱,由一台供油泵将燃油供给发动机即可,这是最简单的燃油系统。随着飞机的不断发展,飞机燃油系统也在不断发展。为了增加飞机的载油量,提高飞机的载油系数,就必须利用一切可以载油的空间,油箱由一个变成多个,这样就增加了输油系统,即把除耗油油箱以外的燃油都输送到消耗油箱,再由消耗油箱供给发动机。为了使在整个飞行过程中,飞机的重心始终保持在一定的范围内,使飞机获得较好的操纵安定性,各油箱的燃油要按一定的顺序和比例输送到消耗油箱,这就有了输油控制系统。随着飞机飞行高度的不断增加,为了提高泵的高空性,使之在高空不产生气蚀,以及减少燃油的过量蒸发和为输油提供能源,就产生了通气增压系统。随着飞机吨位的不断增大,飞机的储油量也不断增加,为了缩短飞机的再次出动准备时间,飞机上增加了压力加油系统,由地面压力加油车给飞机加注燃油。为了增加飞机的留空时间,加大飞机的作战半径,又出现了空中加油系统。
燃油是飞机上一个较大的冷资源,它可以为其它系统如液压、空调、雷达、发电机等系统散热,因而,又增加了散热系统。此外,飞机燃油系统还包括吸油系统、空中应急放油系统、油量测量系统等。
随着现代航空技术的不断发展,飞机设计水平的不断提高,作为飞机重要的功能系统,燃油系统的组成也是由简单到复杂,系统的功能也趋于完善,到第二代飞机为止,燃油系统己经成为一个比较复杂的网络系统。
飞机燃油系统又称外燃油系统,因为发动机上还有一套系统将燃油输送到燃烧室内去,后者称为内燃油系统。飞机的心脏——发动机依靠燃油燃烧产生热量作功,推动飞机飞行。燃油是飞机的能源,燃油系统是飞机能源的供应系统。
燃油系统主要有如下功能:
(1)储存燃油;
(2)在规定的飞行条件下安全可靠地把燃油输送到发动机和APU;
(3)调整重心位置,保持飞机平衡和机翼结构受力。
燃油箱具有足够的容量,保证发动机正常工作时的消耗。随着油箱内的油面下降,油量表传感器连续发出信号,驾驶员通过座舱内的油量表,就可以知道油箱内剩多少油。同时,通气管将外界大气或者增压空气引入油箱,填补油面下降空出的空间。增压油泵向发动机供油,保证发动机的燃油泵进口具有足够的油压。单向活门只允许燃油向一个方向流动,这样可以防止各油箱内的燃油串流。燃油在输油管内流动时,耗量表发出信号,驾驶员通过座舱内的仪表就可以知道每台发动机的耗油量。然后,燃油流过油气分离器,将供油时带进去的气体或从燃油内挥发出的气体分离出来,避免气体进入发动机的油泵内。飞机燃油系统内有时也装油滤,以清除脏物、杂质,保证燃油清洁。
放油开关的作用:
(1)更换油箱或者油泵时,通过放油开关可以放出油泵没抽尽的剩余燃油。
(2)燃油流入发动机的燃油泵之前,还要经过防火开关,万一发动机发生故障着火时,驾驶员立即关闭防火开关,就可以停止向发动机供油,以防火焰漫延。
盛装燃油的油箱,有软油箱、硬油箱和整体油箱三种。
软油箱
现代飞机上采用的软油箱,主要特点是能从不大的舱口放进飞机的油箱舱内,充分利用飞机内部各种形状的可用空间,增加贮油量,并且不受振动的影响,不易产生裂缝或损坏。普通软油箱壁,由内衬耐油橡胶和外层涂胶布组成。有的油箱厚度甚至不到一毫米,重量较轻,而且中弹后弹孔较小,因此,软油箱得到广泛应用。
软油箱没有受力骨架,所以,燃油和增压气体的压力都是靠油箱舱壁来支承。因此,油箱的外廓尺寸都稍大于油箱舱,以便在内压作用下油箱紧贴在舱壁上。
硬油箱
机体内的高温区,以及油箱舱不能承受内压的情况下,一般可以安装金属硬油箱。硬油箱多由防锈的铝合金制成。
整体油箱
利用机翼或者机身本体的一部分结构构成的油箱,称为整体油箱。采用整体油箱可以显著降低燃油系统的重量,最充分地利用机体内部空间贮油。因此,在现代飞机上应用很广。整体油箱除了应满足结构的各项要求外,还应保证可靠密封。为此,常采用整体壁板以减少结构的连接缝,同时还要有可靠的密封措施。
在一架飞机上,可以兼用两种以上的油箱,因为它们各有优缺点,有各自适用的范围。
为了充分利用飞机容积,紧凑安排空间,现代飞机的供油系统都有几个油箱,大型飞机更多。油箱之间用输油管路连接。管路纵横交错,连接形式看起来也比较多,但通常都可以概括为串联和并联两种形式。
在机动性高的飞机上,通常都分别将各个油箱与一个主油箱串联起来,主油箱又称消耗油箱。所有的燃油都通过消耗油箱的增压油泵输送到发动机的燃油泵去,消耗油箱装在发动机附近,使泵后的压力损失很小。为了倒飞特技的需要,可以在消耗油箱中装倒飞供油装置,不必每个油箱都装。
对于双发动机飞机来说,左发动机由左边的油箱组供油,右发动机由右边的油箱组供油。左右发动机的输油管路之间有导管连通,平时由交(叉)输(油)开关将管路隔断。如果一个增压油泵发生故障,飞行人员打开交输开关,即可使另一个增压油泵同时向两边的发动机供油。这种交输供油装置,促进了飞行安全。飞行中,飞行人员根据
歼击机作特技飞行时,燃油可能完全离开油箱底部,必须在油箱内装设倒飞活门,保证正常供油。
飞机在天空飞行,要不断地消耗燃油,这就会影响飞机的重心。为了保证飞机的平衡,让飞机既飞得稳定,又听从飞行员的操纵,飞机的重心必须变化很小。因此,要慎重对待油箱布局和用油顺序,以保证飞机重心在允许的范围内变化。
一般来说,最好将油箱布置在飞机重心附近,或者对称于重心放置。军用飞机的油箱,还要布置在不易受弹的地方,要考虑飞机的生存力。
为了减少驾驶员或随机机械员的疲劳,现代飞机的用油顺序都随燃油消耗过程而自动控制。图五表示一架典型的歼击机燃油系统。前油箱为消耗油箱,与后油箱分别装在前、后机身中。此外,在左、右机翼下悬挂一对副油箱,其重心的前后位置与机体的重心极近。因此,副油箱的燃油消耗对飞机的重心变化影响很小。
用油顺序:先用副油箱的油,再用后油箱的油,最后用前油箱的油。
飞机的耗油量很大。据统计,歼击机的载油量占起飞重量的百分之二、三十,大型旅客机是百分之四、五十,而在重型轰炸机上,竟达百分之四十到六十。也就是说,重一百吨的轰炸机,其中仅燃油就占了四十到六十吨,这是多么惊人的数字!这么多的燃油装在哪里呢?一般地说,是把燃油分装在机翼或者机身内。燃油装于机身内,会使机身的弹舱或货舱容积缩小,这就是矛盾。于是在歼击机上,常常携带副油箱,悬挂在翼尖、机翼或者机身下方。飞行时首先使用副油箱内的燃油,用完后扔掉。如果没有作战,也可以带着空油箱返航。
该燃油系统工作时,副油箱和后油箱的油,分别在增压空气与输油泵作用下,输往前油箱。然后,再由前油箱的增压油泵送往发动机的燃油泵。
由于副油箱要在空战前扔掉,而后油箱离发动机高温区很近,所以,用油顺序是先用副油箱的油,再用后油箱的油,最后用前油箱的油。但是,为了使前油箱的油不致过满,左、右副油箱是在前油箱用掉少许之后才开始同时输油。再者,如果后油箱的油用完时,前油箱存油过多,飞机重心会过于靠前。因此,在副油箱的油用完后,并不立即使用后油箱的油,而是再从前油箱用掉一小部分后,才使用后油箱的燃油。用油顺序要根据飞机的具体情况来确定。
航空煤油是碳氢化合物,其特点是容易挥发、饱和蒸汽压高并且吸湿性强。飞机在高空飞行,给燃油系统的正常工作也带来一些问题。因为高空空气稀薄,大气压力急剧下降,油箱里的燃油表面压力降低到饱和蒸汽压以下,燃油就会沸腾起来,造成剧烈的蒸发。例如,在十一、十二公里高空,大气压力为零点二一到零点二三大气压;航空煤油就会发生沸腾现象。特别是弯管接头处,燃油的局部流速较大,局部压力降低,不仅燃油本身会蒸发,而且溶解于燃油中的空气也会分离出来。结果,燃油蒸汽会穿过通气系统逸入大气中去,造成损失,缩短飞机航程。更严重的是,剧烈的蒸发和大量的空气泡会造成供油管路堵塞,称之为气塞现象。它将破坏发动机的正常供油。轻则造成发动机推力下降,重则导致发动机停车。
为了防止气塞现象,必须保持油面压力在任何高度上都大于燃油的饱和蒸汽压。一般飞机上都采用增压油泵来加大发动机燃油泵的入口压力。此外,还可以把惰性气体充填到油箱中,这不仅能使燃油增压,而且还可以减小发生火灾的危险。
高空寒冷,溶解在燃油中的水会分析出来,析出的水在摄氏零度以下就会结冰,造成管路中的油滤和燃油导管堵塞,破坏正常供油。所以,在燃油系统中还必须注意防冰和除冰,因而几乎在所有的燃油系统中都装设了燃油加温器。
燃油系统的每个油箱或者每组油箱都有一个加油口,人拿着加油管按一定顺序对油箱加油,称之为灌充加油法。灌充加油法速度太慢,近代飞机上广泛采用压力加油法,即通过一个总加油口,利用压力向飞机上各个油箱加油,加油时间大为缩短。加油口一般都设在容易接近的地方,人站在地面上即可加油。这样,就不必爬到高大的飞机上去了。