飞机燃油系统

飞机燃油系统
【摘要】
飞机燃油系统是飞机上众多系统中的一个子系统，它的功用是储存燃油，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的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飞机上其他系统、平衡飞机、保持飞机重心于规定的范围内等附加功能。

民用飞机燃油系统一般包括燃油箱系统、加放油系统、供输油系统、油箱通气增压系统、燃油测量系统、信号指示系统和热负载系统。

关键词：飞行高度、燃油系统、加放油系统、供输油系统、信号指示系统、热负载
Abstract：Aircraft aircraft fuel system is a subsystem of many systems, its function is to store fuel, and ensure that the provisions of any state (such as various flight altitude, flight attitude), the engine can press the required pressure and flow continued uninterrupted fuel supply to the engine. In addition, the fuel system can also complete the rest of the aircraft cooling system, the balance of the aircraft, maintain aircraft center of gravity in the context of the provisions of other additional features. General civil aircraft fuel system including fuel tank system, add the oil drain system for the oil system, fuel tank ventilation pressurization system, fuel measurement systems, signal indicator system and the heat load system.
Keywords: aircraft fuel system; Development
目录
1 飞机燃油系统的概述 (2)
1.1燃油系统的功用 (2)
1.2燃油系统的特点 (2)
2飞机燃油系统的组成 (3)
2.1燃油通气系统 (4)
2.1.1燃油箱通气系统的作用 (4)
2.1.2通气系统的组成和工作原理 (4)
2.2加油系统 (5)
2.3应急放油系统 (6)
2.4供油系统 (7)
2.4.1飞机的供油方式 (7)
2.4.2燃油测量系统 (8)
2.5燃油箱油量指示系统 (9)
3航空燃油 (11)
3.1航空汽油 (11)
3.2航空煤油 (11)
4燃油系统附件 (12)
4.1燃油箱 (12)
4.2增压泵 (12)
4.3引射泵 (12)
5燃油测量系统的发展趋势 (13)
结束语 (14)
谢辞 (14)
文献 (16)
1 飞机燃油系统的概述
飞机燃油系统是飞机上众多系统中的一个子系统，它的功用是储存燃油，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的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飞机上其他系统、平衡飞机、保持飞机重心于规定的范围内等附加功能。

对燃油系统所提出的一般要求是：工作可靠、寿命长、防火安全、重量轻、外廓尺寸小、结构简单、维护修理方便、控制精确和生产工艺性好等。

1.1燃油系统的功用
（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及APU
（3) 调整重心位置，保持飞机平衡和机翼结构受力
（4) 冷却其他附件，作为冷却源
图1-1飞机结构燃油箱
1.2燃油系统的特点
（1）载油量大
（2）供油安全
（3）设有油泵快卸机构，不放油即可拆卸油泵，提高了维护性能
（4）形象化的燃油控制面板
（5）避免死油
（6）采用压力加油
（7）采用通气油箱
（8）应急放油系统
图1-2形象化的燃油控制面板
2飞机燃油系统的组成
民用飞机燃油系统一般包括燃油箱通气系统、加放油系统、供输油系统、油箱通气增压系统、燃油测量系统、信号指示系统和热负载系统。

图2-1飞机燃油系统
2.1燃油通气系统
2.1.1燃油箱通气系统的作用
燃油箱系统由左、右两个独立的燃油系统和辅助供油系统组成，分别向左、右发动机供油。

在左、右燃油系统的连接管路上还装有连通开关，可将2个独立的燃油系统连通，以便能够用任一主燃油系统向每台发动机供应燃油，从而实现交叉供油的目的。

（1）平衡油箱内外压差，保证加/抽/供油的正常进行
（2）避免产生过大压差损坏油箱结构
（3）避免出现空隙现象，提供一定的正压力在油平面上，减少燃油的蒸发，提高增压泵的供油能力。

图2-2燃油箱通气系统原理图
图2-2燃油箱通气系统原理图
2.1.2通气系统的组成和工作原理
正常通气：外界空气从冲压通气口进入通气油箱，然后分别进入通气桁条，再从主油箱和中央油箱的出气口流出。

当油箱内油面降到一定程度时，浮子活门打开通气。

爬升过程：油箱内的油向后涌动，正常通气口浸在油液内，浮子活门将后部正常通气口关闭，前部通气口露出油面，油箱通过爬升通气口通气。

下滑过程：油箱内的油液向前涌动，前部爬升通气口浸在油液内，后部的浮子活门打开通气。

通气油箱一般位于靠近大冀其尖区域。

它不装燃油，仅用于油箱通气，其下表面有通气口，飞行时，冲压空气可进人通气油箱对燃油箱进行微增压。

加油时，如果自动关断失效，油箱的液面升过通气口，此时浮子活门处在关位，燃油可从前部通气口通过通气管道，流人通气油箱。

2.2加油系统
加油系统一般有地面重力加油系统、地面压力加油系统和空中加油系统。

输油系统负责将燃油从各油箱输送至供油箱。

供油系统负责将燃油从供油箱按照要求的压力和流量输送至发动机。

油箱通气增压系统的功能主要是为了保证燃油箱内有一定的压力，另外保证加油时油箱与机外大气保持畅通。

油箱内保持一定的压力是为了使燃油泵正常地工作而不出现气蚀现象，同时防止燃油过分蒸发，另外，油箱增压压力还可能作为输油的动力源。

图2-3波音747-400加油系统
一般在现代飞机大翼油箱上都有重力加油口，但重力加油只作为辅助加油方式。

正常情况下都采用压力加油。

压力加油是通过飞机大翼上的加油台。

现代飞机加油台通常位于飞机机翼上发动机外侧的前缘区域。

不同飞机加油台的位置有所不同。

压力加油系统抽油系统由压力加油接头、加油总管、压力加油活门、满油浮子电门和压力加油控制面板等组成。

加油口加入的燃油输送到加油总管内，由加油活门控制通往每个燃油箱的燃油。

满油浮子电门的作用是在油箱满后自动关闭加油活门，防止溢出。

2.3应急放油系统
当飞机的最大起飞重量超过最大着陆重量5％以上时，需要应急放油系统。

作用：为了在紧急情况下，迅速排放燃油，使飞机的重量达到最大允许着陆重量，防止在紧急迫降时损坏飞机结构，造成危险。

2.3.1飞机燃油应急放油系统的基本要求
（1）放油系统工作时不能有起火的危险
（2）排放出的燃油必须不能接触飞机
（3）放油活门必须允许飞行人员在放油操作过程中任何阶段都能使其关闭。

图2-4应急放油系统简图
图2-5波音747-400飞机应急放油系统（加油机供油管路）
2.4供油系统
2.4.1飞机的供油方式
飞机供油方式一般有三种：重力供油、油泵供油和压力供油。

1）重力供油
适用于油箱比发动机高的飞机
优点：构造简单
缺点：当飞机加速、机动飞行时，供油不能满足发动机工作的需要加油点在机翼上表面加油速度太慢，不易操作；燃油易洒出
2）油泵供油方式
图2-6油泵供油方式图
现代民航飞机广泛采用将油液从油箱抽出，然后供到发动机（或APU）
优点：工作可靠便于实施自动控制为保证足够的供油量和供油的可靠性，一般采用双泵制，即每个油箱有两个增压泵。

3）气压供油
在密封的油箱内通进一定压力的气体，如二氧化碳、氮气或发动机压气机的引气，使油从油箱中挤出，供发动机工作需要。

优点：工作可靠、方便、能解决燃油箱通气和燃油挥发损失问题
缺点：增加系统的重量和复杂性。

多用于军机上的副油箱供油
2.4.2燃油测量系统
燃油测量系统主要由油位测量传感器、密度测量传感器、燃油测量与处理任务计算机和油量显示等部分组成。

燃油测量系统的基本工作过程为：首先由油位测量传感器测量出油箱中的油面高度，测量任务计算机利用油面高度、飞行姿势和存储在内部的油箱数学模型等信息，计算出对应的燃油体积，结合燃油密度传感器所测得的燃油密度，即得油箱所载燃油的质量，燃油测量任务计算机将燃油质量通过数据总线传给座舱显示系统和飞行管理任务系统等。

在早期的燃油测量系统中，不能对燃油密度进行直接测量，而采用的是介电常数与温度补偿相结合的方法来间接测量密度。

燃油测量系统的根本目标就是提供精确的燃油油量信息，而影响燃油测量精度的因素有很多，主要包括传感器制造误差、油箱容差、燃油属性、燃油污染和系统安装误差等。

2.5燃油箱油量指示系统
燃油量表是飞机在飞行期间使驾驶员了解油箱油量的仪表。

有四种形式的燃油量表。

图2-7燃油测量系统
1）观测玻璃管式
它的指示器是一根与油箱置于同一水平的玻璃管或塑料管。

它的指示基于液体的连通原理，管子按加仑分度或者安装一个金属刻度盘。

2）机械式
一般位于油箱内，是一种直接阅读式仪表。

指示器直接连接在燃油表面上的浮子上，随着燃油平面的改变，浮子机械地带动
3）电动式
电动式油量表由驾驶舱内的指示器和油箱中的浮子式传感器组成。

当燃油平面改变时，传感器的浮子随油面移动，感受油面高度的变化，从而把油量变化转化成位移信号，再将位移信号转换成电信号到指示器。

4）电子式
利用电容式传感器把油面高度的变化转化成电容量的变化。

组成部件：电容式探头、桥式电路、放大器和指示器
图2-8电子式燃油量指示系统
5）油尺
用来确定飞机在地面时每个油箱中的燃油量。

油尺有三种形式。

①浮子式
浮子可随油平面高度变化而上下运动，探测油平面的高度。

从油箱下部拉出，浮子、油尺端头带有磁铁。

油尺的端头运动到靠近浮子时，可感觉到有磁吸力的
图2-9浮子示意图
作用，此时观察油尺的刻度。

②滴油管式油尺
当空心滴油管顶端落到燃油平面时，燃油就会进入滴油管顶部开口。

此时读油量。

③光线式油尺
光线式油尺是一根长的玻璃棒，外面用一个带刻度的管子保护，管顶带一个反射镜。

当顶端浸入油液时，在玻璃棒的下端可见到一个亮点。

当反射光减少到最小可见点，读出棒上表示油量的刻度值。

3航空燃油
3.1航空汽油
用作活塞式航空发动机燃料的石油产品称为航空汽油，具有足够低的结晶点和较高的发热量，良好的发热性和足够的抗爆性
有以下几种：
95号航空燃油和75号航空燃油
1）爆震现象
当活塞发动机工作时，在汽缸内当未燃区混合气中的过氧化物生成速度很大，浓度积累到一定值时，在火焰前锋未到达之前，未燃区中受挤压特别利害的那部分混合气发生剧烈的化学反应而自行着火。

这时，火焰传播速度极大，局部燃气的压力和温度急剧上升到很大值形成爆炸性燃烧，也就是爆震。

燃烧速度的骤然猛增导致汽缸头温度升高，可能导致汽缸头和活塞的结构损害。

2）航空汽油的抗爆性
燃油本身所具有的抵抗、阻止爆震发生的性能称为燃油的抗爆性。

为提高航空汽油的抗爆性，需要加入抗爆剂。

常用的抗爆剂是铅水，含有四乙铅和溴化物。

加入铅水的汽油燃烧时四乙铅与氧化合生成氧化铅，能阻止混合气中过氧化物的大量生成，提高燃料的抗爆性。

氧化铅呈固体状，会沉积在气门或电嘴上，使气门关闭不严或电嘴不跳火。

铅水中的溴化物能与固体的氧化铅化合生成气态的溴化物，随废气一起排出。

3.2航空煤油
燃气涡轮发动机使用的燃油称为航空煤油。

国内：JET A 与 JET B
国外：JP-4 、JP-5 、JP-8
航空煤油特点：粘度大、油液中所含的水在温度降低会结冰、易形成微生物，产生油渣，腐蚀油箱。

为防止油液中水的结冰采用热交换器。

（气－油式热交换器、燃油－滑油热交换器）
4燃油系统附件
4.1燃油箱
民航飞机的油箱大多采用结构油箱，即油箱本身是飞机结构的一部分。

两侧机翼内部结构或机身结构，皆可作为结构油箱。

隔板：阻止因飞机飞行姿态改变而引起的燃油晃荡。

挡板式单向活门：飞机机动飞行时，阻止油箱内的油液从翼根向翼尖方向移动，而允许油液从翼尖向翼根方向流动。

1）在大翼结构油箱的上部一般都有重力加油口，中央油箱上没有
2）每个主油箱下面有数个油尺，检查油箱内的油量。

4.2增压泵
现代飞机燃油系统的增压泵一般采用电动离心泵。

离心泵的作用：通过离心力作用，将机械能转换为液压能，用来克服输油管路中的压力损失和机动飞行中燃油的惯性力，增大发动机燃油泵的进口压力，保证飞机燃油系统可靠向发动机供油，还可用来油箱之间的燃油传送。

离心泵一般用于大流量小油压的系统。

飞机飞行过程要消耗大量燃油，要求燃油系统的供油量很大，因而适于采用离心泵。

增压泵要由内部封严圈进行密封，如果封严圈损坏，就可能影响增压泵的工作性能。

4.3引射泵
引射泵也叫喷射泵，它没有运动部件，引来增压泵出口压力作为动力流，将油箱内增压泵吸取不到区域的燃油引射到油泵进口。

图4-1引射泵示意图
5燃油系统的发展趋势
每一项新技术的研究与应用都是围绕着减小系统测量误差和提高系统测量精度而进行的，都直接或间接地提高了系统测量精度，这就是燃油测量系统向前发展的不变主题。

经过半个多世纪的发展，尽管燃油测量精度在不断提高，系统可靠性、维护性等性能在不断改进，但燃油测量系统的基本体系结构几乎没有任何改变，在这个发展过程中，微电子和计算机技术起了决定性作用，这主要体现在以下几方面：
1）油位测量传感器线性化标志着油量测量任务计算机已经进入了特性化时代。

将传感器所包含的物理特性信息(主要指系统所需的油箱形状、体积和规定姿态等) 储存到测量任务计算机中，由其进行数据分类、计算、插值、存储和调用等各种复杂运算，以及实现系统故障监测、油量预选与告警等功能。

2）随着微电子技术的发展，在系统电路设计中，传统的模拟电路正在逐渐被数字电路取代。

这使系统在结构、尺寸、重量方面得以改善，并且大大提高了系统的工作效率、测量精度、可靠性和可维护性。

这一切都为燃油测量系统实现数字化奠定了有利条件，20世纪80年代初，国外有实力的公司（如史密斯、霍尼韦尔公司等）大力开展数字式燃油测量系统技术研究，先后在
波音757、波音767、C-130、JSF和F-22等飞机上安装使用。

同时系统数字化有利于燃油系统与其他机载机电系统通过数据总线进行信息交流与数据共享，进一步加快了燃油测量系统向数字化迈进的进程。

燃油测量系统数字化已经成为发展的必然趋势，这一方面是系统自身发展与燃油系统数字化管理的需要，另一面也是飞机机载机电系统向公共一体化方向发展的需要。

在功能、能量、控制和物理方面实现对飞机机载机电系统的公共管理是现代飞机未来发展的必然趋势，而数字技术、微电子技术和计算机技术的飞速发展使机载机电系统向综合化、一体化方向发展成为可能。

目前，我国燃油测量技术仍停留在电容式油量测量阶段，采用电容式油位测量传感器测量油位，采用介电常数测量的间接方式测量密度，系统的数字化程度很低。

大力开展各种新型的油量测量技术（如超声波油量测量技术），研制适合我国燃油系统发展需求的数字式燃油测量系统，以实现燃油系统的数字化、综合化管理，是实现飞机燃油管理的重要基础与保证。

结束语
经过两个多月的努力，飞机燃油系统系统论文终于完成，在整个设计过程中，出现过很多的难题，但都在老师和同学的帮助下顺利解决了。

写论文是一个不断学习的过程，从最初刚写论文时对飞机燃油系统系统的模糊认识到最后能够对该问题有深刻的认识，我体会到实践对于学习的重要性，以前只是明白理论，没有经过实践考察，对知识的理解不够明确，通过这次的做，我真正体会到飞机燃油系统系统的意思，使我对飞机燃油系统系统有了一个比较深刻的认识。

总之，通过毕业设计,我深刻体会到要做好一件事并不是那么容易，不仅需要有坚持不懈和不厌其烦的精神，而且还需要有解决问题的能力。

对待要解决的问题，要有耐心、有毅力，要善于运用已有知识和资料来充实自己，使自己获得更多的进步，同时我也深刻的认识到，在对待一个新的问题时，一定要从整体考虑，完成一步之后再作下一步，这样才能更加有效。

路漫漫其修远兮，吾将上下而求索，为了更好的生活，我将不断的学习，向着更高的目标前进。

谢辞
在整个毕业设计中，我得到老师的热心指导和帮助，在老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择到具体的写作过程，论文初稿与定稿无不凝聚着老师的心血和汗水，在我的毕业设计期间，老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度使我深受感动，没有这样的帮助和关怀，我不会这么顺利的完成毕业设计。

在此我向老师表示深深的感谢和崇高的敬意！
在临近毕业之际，我还要借此机会向在这三年中给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的谢意，感谢他们三年来的辛勤栽培。

不积跬步何以致千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。

同时，在论文写作过程中，我还参考了有关的书籍和论文，在这里一并向有关的作者表示谢意。

我还要感谢同组的各位同学以及我的各位室友，在毕业设计的这段时间里，你们给了我很多的启发，提出了很多宝贵的意见，对于你们帮助和支持，在此我表示深深地感谢！
文献
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[2] ：《航空仪表与显示系统》；西安按航空职业技术学院；2009年7月
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[5] ：航空工程条例北京：空军航空丁程部，1984
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