飞机构造基础第8章飞机燃油系统

航空煤油品种牌号虽多，但归纳起来有三种类型：（主 要按蒸馏温度划分）
① 宽馏分燃料 (60~288℃)，由汽油和煤油馏分混合而成， 称汽油型 Jet B。产率高，但不宜作高空高速飞机燃料。
② 煤油馏分 (140~250℃)，也有把终馏点延至 280℃。煤 油型适用于作喷气发动机的燃料，比重为 0.775~0.83g/cm 3。Jet A，冰点-40℃。可用于马赫数 M 小于 2.5，高度为 20公里左右的机种。
ⅱ、低温的影响 ① 结晶（Fra bibliotek、石蜡）宽馏分喷气燃料中的苯，冰点为＋5.4℃；煤油型 燃料中所含的石蜡，冰点为-30℃。燃油中形成的苯和 石蜡晶粒可以直接破坏发动机供油，此外，还为水汽 的凝结提供了结晶核。
② 结冰 一切航空燃油均含有水分。使用中，外界条件不
断地发生变化，燃油内始终存在着饱和水或脱水的过 程，脱出的水在低温下就结为冰晶。
电动离心式油泵可以整个装在油箱内，浸在油内 安装，（此时电动机应密封），也可以仅将离心 式叶轮装在油箱内，而将电动机装在油箱外。 为便于维护油泵，大多数安装于油箱内或油箱上 的油泵都安装有一套机构，这套机构使得不放出 油箱内的燃油就可以拆装油泵，机构可以是自动 工作（切断油路）或由技术人员在拆泵前操纵 。
4）燃油内的微粒杂质污染 燃油会受到小颗粒机械杂质的污染。污染来源于
下列几个原因: 空气中的尘埃对油箱直接产生污染。如开盖加油，含有
尘埃的增压空气，起飞、着陆时由通气装置进入的尘 埃。 燃油系统零部件经燃油冲刷生成微粒。如橡胶油箱中的 橡胶颗粒，运动部件磨损产生的颗粒。 由原来极小的颗粒凝聚而成。 机械加工后未清洗干净的杂质。尤以机翼油箱常见。
8.4燃油箱通气系统
1、功用 2、通气系统的类型：开式通气系统
闭式通气系统 3、开式通气系统的组成： 通气管 通气浮子活门 通气油箱 冲压通气口 余油管：用于放出低洼处的残油、水。
保证飞机在各种姿态下油箱与大气相通，防止油箱出 现超压或真空而导致损坏，并通过速压口对油箱提供 一个微小的正压力。 在燃油不断消耗的过程中，油箱中空出来的空间需要 用空气（或其他的气体）来补充，否则油面上气压越 来越小，造成燃油蒸发，油泵产生气穴，严重的话还 会造成真空破坏。 压力加油时，如油箱内气体排不出，则加不满油，严 重的还会造成超压损坏油箱。
? 8.3.2引射泵 利用一小股高速燃油来传输燃油的泵。这 种泵无活动部件，结构简单体积小，寿命 长。常用于抽汲油箱内的残余燃油和除水 系统。 高速燃油一般来自发动机的高压泵。
8.3.3燃油箱
? 1、燃油箱的功用和一般要求: ? 油箱的功用是贮存燃油。 ? 1）材料 ? 2）承压性 ? 3）贮油槽 ? 膨胀空间：提供燃油受热膨胀的空间，一般
8.2航空燃油
1、燃油的种类 1）飞机可用多种能源为燃料，如石油、化学能、核 能等；（见注）
2）目前广泛采用的仍限于化学燃料，其中主要为石 油燃料，或称烃类燃料。
3）因活塞式发动机和喷气式发动机工原理不同，因 此其燃料也不同，前者使用航空汽油，后者使用航空 煤油。航空煤油的颜色一般是无色→琥珀色，随产地 和存放时间而定，目前各国航空煤油的馏分范围基本 趋于统一，可以相互通用。
开式通气系统： 油箱与大气直接相通的通气系统叫开式通气系统。这种通气
系统适用于速度、机动性小和飞行高度不是很高的飞机（飞行高 度一般<13000m)，是运输机普遍采用的通气系统。其微小的增压 气源就来自速压进气管。 飞行高度限制为：Ｐa≥Ｐs+△Ｐs
Ｐ进口≥Ｐs+△Ｐ防 Ｐ进口=Ｐa+△Ｐ+rh Ｐ防护——防空隙安全压力
大量的微生物是在油箱内沉淀的水和燃油界面上繁 殖的，且繁殖速度很快。它们以燃油的烃和各种含氮、 磷和其它元素的矿物质为养料。氧化铁和水能加速燃油 内微生物的繁殖，但水并不是微生物繁殖的必需品。
微生物的危害主要是腐蚀燃油系统零部件，污染燃油。 微生物的生命活动所分离出的有机酸和其它代谢产物会引起 生物化学腐蚀。这种化学腐蚀的产物完全能把油滤和喷嘴堵 塞。另外，有些微生物会影响燃油的物理、化学性能和使用 性能。
通气油箱 通气油箱位于翼尖处，该油箱不专门装油，
主要是安装（连接）通气口及连接通气管。采用 通气油箱的好处是从通气管溢出的燃油不会直接 流到机外，提高了飞机防火安全性，并且溢出的 燃油可流到主油箱使用。通气油箱的结构一般也 是整体油箱。
冲压通气口
? 8.1.2 燃油系统特点
?载油量大，耗油率高 ——要注意调节飞机重心！ ?保证供油安全 ——交输供油系统，防火，防静电！ ?维护方便 ——燃油泵设有快卸机构。 ?控制方便 ——形象化的燃油控制面板。 ?避免死油 ——引射泵。 ?防止油箱内外过大的压差而损坏 ——采用通气油箱 ?紧急放油减重保证飞机安全着陆 ——应急放油系统
对于 T-1 燃油，当压力为 0.6公斤 /厘米 2时，自燃温度为 246℃；而当压力为1.5kg/cm2时，自燃温度为233℃。
避免燃油燃爆的途径有： 防止过强的静电放电； 在油箱中冲入惰性气体，以减少含氧量； 避免油箱受高热； 控制飞机下滑速度。
因为当飞机以M≥3飞行时，油箱壁面温度可达 220℃以上，如这时快速下滑，压力立即升高，容易 引发自燃。
把油箱布置在机翼内可以使机翼卸载，减轻结构重量，因 为升力方向和重力方向相反；对座舱防火也有利。就运输 机而言，机身内要装载货物或旅客，因而主要是将燃油配 置在机翼内。对于这种配置，有时翼型的厚度不仅根据气 动力要求进行选择，也兼顾机翼的可用容积。
在战斗机上，由于耗油量大且机身和机翼内部容积都 很紧张，常常外挂副油箱。副油箱在飞机上的布置形式较 多，如可悬挂在翼尖、机翼下、机身下。布置时主要考虑 到气动力的影响，抛掉后对飞机飞行性能的影响，重心位 置的变化以及结构上的可能性等。
为避免微生物的危害，可用杀菌剂，也可以用电磁辐 照、细菌滤等方法。在结构措施上，可在油箱壁面上涂一层 微生物防护层。
6）燃油的燃爆性 燃油在一定的条件下会燃烧或爆炸。航空燃油的燃
爆主要有两种情况： 油/空气混合气由明火（火花或火焰）引燃；（在一定的燃
油蒸汽和空气的混合比的情况下）
在一定压力、温度下自燃。
由明火引燃时，燃油蒸汽在空气中的浓度也需在一 定范围之内，过稀或过浓都不会被引燃。如发动机的贫 油熄火和富油熄火。燃油蒸汽的浓度首先取决于燃油的 饱和蒸汽压。在飞机油箱中，也就主要取决于油箱内的 压力和温度。
闪点：在一定条件下，物质发出足够的蒸汽，在遇到火焰 即发出闪光的最低温度点。
在没有明火情况下，对燃油蒸汽与空气的混合气进行加 热，达到一定的温度时，混合气即发出淡色的辉光 （冷焰）。当温度增高时，化学反应速度加快，冷焰 急剧地转化为完全燃烧（爆炸）。冷焰转化为完全燃 烧的温度就是燃料的 自燃温度。自燃温度随压力的增 高而降低。
闭式通气系统：
油箱不与大气直接相通，而把来自发动机的增压 空气引入油箱。油箱内的气压由装在管路中的安全阀 门控制。
当油箱内的气压大于外界气压一定数值时 （0.21kg/cm2左右），安全活门被顶开放气。以免油 箱因受力过大而破裂。采用闭式通气系统，飞机高度 可达 20000m以上。压力加油时，放气活门打开排气， 加油毕关闭。
《飞机构造学》
主 讲教师:ZHANG
第八章 飞机燃油系统
飞机燃油系统又称外部燃油系统或 低压燃油系统。
与其对应的是发动机燃油系统，又称 为内部燃油系统或高压燃油系统。
8.1 飞机燃油系统概述
? 8.1.1燃油系统的功用
?存储飞行所需燃油； ?在各种规定的飞行状态和工作条件下保
证安全可靠地将燃油供向发动机和APU； ?调整飞机重心； ?冷却飞机其他系统。
应不少于油箱载油容积的2％。在设计油箱 加油时，应有防止膨胀空间被挤占的措施。
2、燃油箱在飞机上的布置
燃油重量约占飞机起飞重量的 30%-60%。飞机上的燃油 大多存放于机翼、机身内的油箱中，根据需要，飞机上 还可以悬挂副油箱。
飞机的油箱布置首先要考虑飞机的可用容积，此外，还 要考虑随着燃油的消耗，飞机的重心和对称性产生的变 化，即，应防止燃油消耗时飞机重心产生较大的变化， 特别是时前时后的变化；对称于机身轴线布置的油箱应 有相同的用油量等。对于军用飞机，还要考虑油箱的着 弹概率和防护力。
烃类燃料系轻石油馏分，为各种烃类的复杂混合物， 烃含量达96~99%，其余组分为非烃和杂质。烃类燃料 的组成因原油产地和加工方法不同而异。这类燃料来 源广泛，加工方便，价格便宜，并具有航空燃料要求 的各种优良性能，因此在目前和今后相当长的一段时 间内，仍是飞机使用的主要燃料。
8. 3燃油系统附件 8.3.1增压泵（油泵）
3）燃油的热稳定性： 温度除了影响燃油的饱和蒸汽压力及含水量等候物理性能
外，还会影响燃油的化学稳定性。达到一定温度时，燃 油内会发生化学反应（主要是氧化反应），生成非溶性 沉积物（主要是胶体物质）。 影响热稳定性的主要因素有：燃油的化学组份和馏分；燃 油受热的温度和延续时间；与燃油相接触的气体内氧的 含量；杂质和水分。
燃油的蒸发性对系统影响主要有二个方面: 一是造成蒸发损失； 二是产生气穴现象（气塞）。 当飞机以超音速飞行时（M=2～3），飞机表面出现 强烈的气动加热，油箱内的燃油温度可达80~120℃， 若不采取措施，蒸发损失很严重。
2）燃油的低温性能 ⅰ、燃油的低温环境 对超音速飞机而言，冬季起飞和爬高时，燃油的温 度可能低于零度。对亚音速飞机，燃油还会在飞行中受 到剧烈的冷却。一般经长时间巡航后（7-8个飞行小时）， 橡胶油箱内的燃油可能冷却到-30℃，金属油箱内的燃油 可能冷却到-45℃。
③ 重馏分煤油 (190~320℃)。Jet A-1 ，适合低温条件下 工作，冰点 -50℃。
2、燃油特性及对系统的影响 1）燃油的蒸发性
蒸发性是燃油，尤其是喷气燃油的重要性能之一， 一般用饱和蒸汽压和蒸发热来衡量燃油蒸发性的强弱。 饱和蒸汽压 Ps 越大，蒸发性就越强。
饱和蒸汽压：液体的气态和液态达到平衡时，蒸汽的 压力为 Ps，对应的温度即饱和温度 Ts。
8.1.3 飞机燃油系统的组成
通气
供油 空中应急放油
加油 抽油
指示
油箱
放油
飞机燃油系统
发动机 发动机 燃油系统
系统组成：
飞机及现在的一些超轻型飞机上，燃油 系统只包含油箱及若干导管等简单装置。但 在现代飞机，尤其是超音速飞机上，燃油系 统已发展成一个复杂的大系统。
燃油系统一般由油箱通气系统、加油/抽 油系统、应急放油系统、供油（输油）系统、 增压系统及油量的测量指示系统等组成。
增压泵用于提高燃油的输送压力和流量，当重 力输油满足不了要求时，就需要安装增压泵。 增压泵常用于油箱→发动机，油箱→另一油箱 的输油，以及发动机到油箱的回油。每台发动 机应至少有一台主供油泵，其驱动力应不同于 其他主泵。当配有应急泵时，其驱动力也不应 与主泵相同。
1）叶片式油泵 电动式叶片油泵通常用来传输燃油。由于它能正反方向 输油，因此又常用作平衡油泵。 油泵由壳体、偏心衬筒、转子、旋板、轴承和转动轴等 零件组成。
电动旋板泵属于容积式泵。改变偏心量就可以改变供油 量，即变为变量泵，应有旁通活门，在压力不高输出流 量大的情况下，比容积式泵工作可靠，构造简单，经济 性好，在燃油系统中大量应用。
2）离心式油泵 ⅰ、工作原理 离心式油泵常用于发动机供油和油箱之间传输 燃油，离心式油泵一般由电动机带动，也可由 气动涡轮、液压马达或发动机带动。当由电动 机带动时，可选择几种转速，由机组人员选择。 由于离心式油泵故障时（不转）燃油仍能通过 叶轮流动，所以这种油泵不需要旁路装置。
微粒杂质对燃油系统的影响： ① 燃油调节机件的精密配合件被堵塞或卡滞；（发动机） ② 机械磨损增大； ③ 影响活门的密封性； ④ 堵塞油滤。 燃油的清洁度要求一般低于液压系统。
5）燃油内的微生物污染 除了上述无机物和有机物微粒杂质对燃油造成污染
外，有生命的微生物同样会造成危害。现今，在喷气飞 机油箱和机场油库的油罐内已发现一百多种微生物。其 中最普遍的是霉菌。