某型飞机燃油滤污染等效安全分析

某型飞机燃油滤污染等效安全分析

作者：王乐

来源：《科学与信息化》2019年第19期

摘要某型飞机按照中国民用航空规章CCAR-25-R4运输类飞机适航标准进行研制，在审定基础确定阶段与审查组的交流过程中发现，目前飞机燃油系统中燃油滤的指示和告警设计与CCAR25.1306（c）（6）条款要求存在差异，无法直接满足规章的要求。但通过对燃油系统设计特征和使用维护要求的分析表明，现有设计能够达到规章要求的等效安全水平。

关键词飞机；燃油滤污染；指示；等效安全

引言

CCAR-25-R4规章是民用运输类飞机适航标准，规章中提出了运输类飞机的最低安全要求，一般飞机型号的设计应满足规章中适用条款的要求。在某型飞机适航审查过程中，受选用发动机手册要求限制，燃油系统的设计不能直接满足规章的要求，需通过分析确认系统的设计能够达到规章要求的等效安全水平。

1 某型飞机设计特征

某型飛机燃油系统向发动机供油时设置了两级过滤，第一级为粗燃油滤，位于发动机辅助燃油泵上游；第二级为细燃油滤，位于发动机辅助燃油泵和耗量传感器之间。两级燃油滤在飞机上的布置及其上下游连接关系如图1所示[1]。

图1 某型飞机燃油滤布置示意图

粗燃油滤过滤后的燃油进入发动机辅助燃油泵，在辅助燃油泵出口燃油被分为两路。一路经细燃油滤继续过滤后进入发动机主燃油泵，主燃油泵再次增压，经耗量传感器计量后供发动机向燃油调节器，燃油调节器对燃油再次过滤，并按发动机功率需求向发动机工作喷嘴提供燃油。另一路受起动供油电磁活门控制，在发动机起动阶段直接向发动机起动喷嘴供油。

因此，粗燃油滤过滤后的燃油会直接用于发动机起动，保证发动机起动喷嘴使用的燃油满足要求。发动机正常工作使用的燃油经过细燃油滤和燃油调节器内的燃油滤再次过滤后才供向发动机工作喷嘴。也就是说，发动机工作喷嘴使用的燃油共经历三次过滤环节。

2 等效安全措施

由于某型飞机燃油系统的燃油滤及其告警设置与CCAR-25-R4中25.997（d）和25.1305（c）（6）的要求存在差异，无法直接符合条款的要求，因此通过等效安全的方法来表明25.1305（c）（6）和25.997（d）条款的符合性，通过以下设计特点来说明。

2.1 燃油箱污染度控制

燃油箱内污染物作为燃油滤堵塞的根本来源，从源头上控制油箱内污染度能在一定程度上降低燃油滤堵塞的可能。燃油箱初始使用和后续维护过程中，通过油箱清洗并检查，使油箱固体颗粒污染度不低于GJB 420B-2015标准中9级要求。

2.2 油箱出口燃油滤网

在油箱出口加装燃油滤网，防止油箱内外来物，如紧固件、胶粒等对发动机供油系统部件造成影响，降低外来物损坏油泵叶轮等部件或堵塞燃油-液压油散热器等部件的可能性。

2.3 发动机辅助燃油泵入口粗燃油滤

发动机辅助燃油泵前设置粗燃油滤，粗燃油滤滤孔的最低要求为100μm×100μm。飞机选用的粗燃油滤滤芯采用No.0063金属丝编织网，规格为0.063/0.045（网孔尺寸/金属丝尺寸），名义过滤精度0.063mm，滤孔尺寸满足发动机使用限制要求。

经粗燃油滤过滤的燃油分为两路，一路直接供向发动机起动喷嘴，另一路继续进入下游，经过多级过滤后，供发动机工作使用。发动机正常起动时，起动供油电磁活门开启向起动喷嘴供油，起动成功后，电磁活门关闭。空中起动情况下，起动供油电磁活门处于关闭状态。

因此，粗燃油滤的主要过滤作用体现在发动机正常起动阶段，在发动机运行阶段，粗燃油滤仅发挥辅助过滤的作用，能够在一定程度上延长下游油滤被污染/堵塞的时间，并不会影响到发动机的正常工作。

2.4 发动机耗量传感器入口细燃油滤

发动机耗量传感器前应设置细燃油滤，细燃油滤滤孔的最低要求为12～16μm。飞机选用的细燃油滤滤芯采用AK15P-1滤纸，名义过滤精度0.015μm，滤孔尺寸满足发动机使用限制要求。

经细燃油滤过滤的燃油进入发动机燃油调节器，由于细燃油滤过滤精度较燃油调节器自身的燃油滤高。因此，细燃油滤对发动机工作使用的燃油起到主要过滤作用，细燃油滤的工作状态也直接关系到发动机的工作情况，对细燃油滤工作状况的监控是十分必要的。

2.5 发动机燃油调节器内燃油滤

燃油调节器的燃油滤为29～34层滤网，网孔尺寸为0.02mm～0.035mm，网孔尺寸大于细燃油滤滤芯。因此，在细燃油滤正常工作情况下，该燃油滤无实质性的过滤作用。当细燃油滤发生严重的堵塞至旁通状态时，该燃油滤才真正开始发挥工作，保证供向发动机的燃油清洁度能够保证发动机的正常工作。

2.6 各级燃油滤的检查和维护要求

由于各级燃油滤的过滤精度存在差异，油滤堵塞造成的影响也有所差异，为防止各级油滤滤芯因为脏污至旁通状态而影响发动机的正常工作甚至损坏发动机，制定各级油滤/滤网的检查和维护要求，具体见表1。

2.7 细燃油滤迫近旁通指示信号的设置

细燃油滤在整个发动机燃油过滤中发挥重要作用，因此在细燃油滤进出口压差达到

39.24+7.35kPa时发出压差告警信号，该告警信号发出时机早于细燃油滤旁通开启时的（50～60）kPa要求，能够对细燃油滤污染情况做出预警，在细燃油滤迫近旁通状态向机组发出告警信息，提示机组关注。

2.8 细燃油滤迫近旁通告警后的维护措施

在按照制定的维护/检查间隔要求执行油滤滤芯维护的情况下，若发生细燃油滤堵塞告警的情况，无论油滤距上一次维护时间为多久，均应按照维护程序清洗粗燃油滤滤芯、发动机燃油调节器滤芯和更换细燃油滤滤芯，并重新记录使用时间[2]。

3 结束语

基于以上等效安全分析，某型飞机燃油系统在发动机辅助燃油泵前设置粗燃油滤，在耗量传感器前设置细燃油滤，并在细燃油滤进出口设置压差信号器对细燃油滤工作状态进行监控，能够为发动机提供足够的保护。

通过制定合理的油箱污染度控制标准对燃油箱外来物实现有效控制，提出定期检查/维护任务保证各级燃油滤滤芯处于正常工作状态，并经其他机型长期飞行结果表明，制定的污染度控制标准和检查/维护任务间隔能够保证飞机在预期的使用条件下避免发生燃油滤堵塞的情况。

因此，某型飞机燃油滤的设置和燃油滤污染告警措施的等效安全结果能够表明对25.997（d）和25.1305（c）（6）条款的符合性。

参考文献

[1] 运输类飞机适航规章.CCAR-25-R4[S].北京：中国标准出版社，2017.

[2] 航空工作液固体污染度分级.GJB 420B-2015[S].北京：中国标准出版社，2015.

作者简介

王乐（1986-），男，学历：本科，工程师，研究方向：飞机燃油系统设计。