直升机结构与系统-第11章

第11章直升机燃油系统《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统11.1燃油系统概述11.1.1燃油系统的主要功能和特点1.直升机燃油系统有以下主要功用：①存储燃油——油箱中存储着完成飞行任务所需的全部燃油，包括紧急复飞和着陆后的备用燃油；②可靠供油——燃油系统能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；③调节重心——通过燃油系统可调整直升机横向和纵向位置重心；④冷却介质——燃油可作为冷却介质，冷却滑油、液压油和其他附件。2．燃油系统特点现代直升机燃油系统具有以下几个方面的特点：①重心影响小——采用涡轴发动机作为动力装置的现代直升机燃油消耗率不大，整个航程中消耗的燃油油量与大型运输机相比要小很多。为解决载油和空间的矛盾，直升机多采用软油箱。油箱一般安装在客舱地板下部，紧靠直升机重心，飞行中燃油的消耗对直升机重心和平衡产生的影响较小。②供油安全——现代直升机多采用交输供油系统，可以实现任何一个油箱向任何一台发动机供油，以保证供油安全。当油泵都失效时，依靠发动机燃油泵的抽吸仍可保证燃油供给。确保供油安全还要考虑防火问题。《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统③维护方便——有的直升机燃油泵设有快卸机构，维护人员不用放油，也不用进入油箱即可拆装油泵，提高了燃油系统的维护性能。④避免死油——在燃油箱内采用了引射泵，它借助于燃油增压泵提供的引射流，可将死区（一般位于油箱较低处）的含水油液引射到增压泵的进口，减小水在油箱底部的沉积，尽可能降低油箱的微生物腐蚀。11.1.2燃油系统基本构成及供油方式1.直升机燃油系统的基本构成一般包括：油箱、泵、油滤、阀门、燃油管路、计量设备、检测设备等部件。2.供油方式现代直升机燃油系统的供油方式一般有两种：重力式和压力式。《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统11.2航空燃油1.航空燃油的种类飞机上主要使用两种类型的燃油：①航空汽油：用于活塞式发动机；②航空煤油：用于涡轴和涡扇发动机。应该使用维护手册中指定的正确类型和等级的燃油。2．航空燃油的要求航空燃油应该有以下性能：①在所有工作条件下都能够用泵传送和易于流动；②允许发动机在所有地面条件下启动和提供可靠的再次点火的性能；③在任何条件下提供有效的燃烧；④提供尽可能高的热值；⑤对燃烧室和涡轮叶片造成最小的腐蚀；⑥对燃油系统部件产生造成最小的腐蚀；⑦对燃油系统的运动部分提供足够的润滑⑧着火的危险程度低。11.2.1航空燃油的种类及要求《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统11.2.2航空汽油1.航空汽油的主要性能指标（1）辛烷值【百度查询】：•汽油辛烷值是衡量汽油在气缸内抗爆震(knocking)燃烧能力的一种数字指标，其值高表示抗爆性好。•汽油在气缸中正常燃烧时火焰传播速度为10～20m/s，在爆震燃烧时可达1500～2000m/s。后者会使气缸温度剧升，汽油燃烧不完全，机器强烈震动，从而使输出功率下降，机件受损。•与辛烷有同一分子方程式的异辛烷，其震爆现象最少，我们便把其辛烷值定为100。常以标准异辛烷值规定为100，正庚烷的辛烷值规定为零，这两种标准燃料以不同的体积比混合起来，可得到各种不同的抗震性等级的混合液，在发动机工作相同条件下，与待测燃料进行对比。抗震性与样品相等的混合液中所含异辛烷百分数，即为该样品的辛烷值。•汽油辛烷值大，抗震性好，质量也好。（2）品度值【百度查询】：•辛烷值高于100的燃料其抗爆性能是以品度值来表示的。•品度值的测定是在实验室单汽缸发动机上进行的。发动机有加压送气、适于测量功率用的设备。供油用燃料泵和喷嘴直接喷射。发动机在压缩比7、冷却液温度190℃、润滑油温度75—80℃、进气温度107℃、每分钟转数为1800的情况下工作。这些试验条件接近于燃料在航空发动机内实际燃烧的条件。•燃料的品度值表示发动机用该种燃料时的功率和发动机用工业异辛烷(作为100％)在同一试验条件下,所能发出功率的百分数值。如燃料的品度值为120,即表明用这种品度值的燃料时,发动机可以发出比工业异辛烷高20％的功率。《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统2.航空汽油的等级【百度查询整理】：•航空汽油以最大含铅量分为四个等级（80，91，100和100LL）。由于四乙基铅是一种昂贵的添加物，通常只添加很少份量到航空汽油内以达到要求的辛烷值，所以航空汽油的含铅量通常都比最大含铅量为低。•1Avgas80/871加仑最大含铅量为0.5克，只用于压缩比非常低的引擎。•2Avgas100/130是一种高辛烷值的航空汽油，每加仑最大含铅量为4克。100LL(LowLead,低含铅量)就是用于取代Avgas100/130。•3Avgas100LL每加仑最大含铅量为2克，是现今最常用的航空汽油。•在过往，还有其他种类的航空汽油，尤其是军用的类型，例如Avgas115/145。航空汽油的辛烷值，一般不能与汽车用汽油比较，因为航空汽油的辛烷值，是以一台完全不同的测试发动机与测试方法来厘订的。第一个（数值较低的）数字是“贫气混合气辛烷值”，而第二个较高的数值，被称为“富气混合气辛烷值”（“贫”与“富”，指的是航空汽油在混合气中所占的比例）。相对之下，汽车用汽油的辛烷值，一般是标示成“抗爆震指数”，是以“研究值”与“汽车发动机测试值”两者取平均而得的。《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统11.2.3航空煤油1.航空煤油的特性在民用航空涡轴和涡扇发动机上通常使用的燃油是JETA1。它的密度大约为0.8，粘度高、燃点高，在常地面温度下不易挥发成可燃气体，是一种窄馏分煤油。在一些情况下，民航飞机允许使用AVTAG，这是一种密度较低、燃点低，包含有汽油的宽馏分且极易燃的燃油。航空煤油会在发动机内维持持续燃烧，它比汽油含有更多的硫，和各种抑制剂来控制腐蚀、氧化、结冰以及微生物和细菌的生长。2.典型的航空燃油《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统3.JETA1的特性《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统11.2.4航空燃油的质量要求1.添加剂为了克服各种难题，燃油系统中的添加物需要非常严格的管理。一种方法就是在燃油中添加一些混合物来改变燃油的特性。例如：《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统2．清洁为确保直升机和发动机燃油系统正常和安全地工作，严格清洁十分重要。清洁不仅仅用于已安装的系统，同时适用于一些地面设备。警告：皮肤接触煤油和其他航空燃油能引起皮肤反应或皮炎。因此，应尽快使用大量的冷水冲洗皮肤。3．微生物污染航空煤油中含有微生物类的真菌，它可以在水中繁殖。如果燃油系统或油箱中含有水分，将导致菌类繁殖和进一步腐蚀油箱。•真菌本身非常纤细，并且可以带有很多颜色，从白色到褐色到接近黑色变换。•大量的真菌会带有难闻的气味。除了腐蚀和堵塞油管和油滤，真菌污染也可能导致燃油量指示不稳或错误。4．燃油质量控制加入直升机的燃油质量必须小心地控制。必须严格限制燃油中含有的水分和杂质。散装储存油箱应该经常检查污染情况，定期从这些油箱的放油口放深沉检查。经常给直升机加油的油车一般装有浮子式放油口和水分离器，应每天检查油箱排水口、管路有无水分、沉淀和其他污染。如果油样中发现微生物污染，应检查储油罐中的污染状况。《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统11.3燃油系统各部件11.3.1燃油箱1.油箱类型油箱的作用是存储飞行所需的燃油，油箱有3种类型，即：软油箱、快卸式油箱和结构油箱。（1）软油箱•软式油囊或油箱实质上是一个加强的橡胶袋。（2）快卸式油箱•快卸式油箱也叫转场油箱，用于直升机的远程飞行。•油箱通常是铝合金材料焊接而成，油箱内装有隔板，隔板连在油箱的结构上，它的中间有一些小孔用于燃油的流动，主要作用是防止快速动作时导致燃油飞溅。《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统（3）结构油箱•固定翼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，利用机身、机翼或尾翼的结构元件直接构成油箱。结构油箱又被称为整体油箱。•结构油箱的特点是可充分利用机体内的容积，增大储油量，并减少飞机的重量。•S—76直升机【注：S-76直升机是美国西科斯基公司研制的12座全天候民用运输直升机】的油箱属于此种类型油箱。西科斯基S-76型精灵(SikorskyS-76Spirit)直升机《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统2．油箱布局一般直升机上会布置多个油箱，这些油箱油一般分为两组，每组油箱分别向一侧发动机供油，如图11—7所示。一般都是将每组油箱中的纵油箱定为主供油箱。每组油箱均有1—2个增压泵。有的系统在纵油箱中另装有一供油油箱（也叫小油箱），将增压泵装入小油箱中。每组油箱的单个油箱间依靠管路和引射泵相连。增压泵出口通过管路与发动机燃油系统连接。加油口一般都与每侧的主油箱相连接。《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统3．油箱通气系统油箱通气系统具有以下3个方面的作用：①平衡油箱内外气体压力，确保加油、抽油和供油的正常进行；②避免油箱内外产生过大的压差造成油箱结构损坏；③通过增压作用确保供油泵在高空的吸油能力，提高供油可靠性。燃油通气系统不仅能将油箱简单地与外界大气相通，还必须防止因直升机姿态改变时燃油从通气口溢出而引起火灾（见图示）《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统11.3.2燃油管路及固定管路类型：•刚性管•柔性管《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统11.3.3燃油活门作用：用来切断燃油流动，使燃油停在指定位置。1.手动操作活门：《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统11.3.3燃油活门2.马达操作活门：3.电磁线圈操作活门：《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统11.3.4燃油泵除了采用重力式燃油系统的直升机外，其它种类的直升机至少会拥有一个燃油泵。直升机常见的燃油泵有：离心式增压泵、叶轮式燃油泵和引射泵1.离心式增压泵离心式增压泵可以安装在发动机和油箱之间的管路上，然而，它更多的是直接安装到油箱上。油泵安装时可以将电动马达都安装在油箱的外面，采用风冷；或者整个油泵和电动马达都安装在油箱内，采用油冷。《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统2．引射泵这种泵利用增压泵供应的燃油作为动力，利用文氏管效应传输燃油到管路。它们的作用和转输泵一样，将其他油箱的燃油转输到增压泵所在的油箱。引射泵没有运动部件和控制机构。引射泵所需的数目由油箱的结构特点和桁条、挡板和通气口的位置决定。《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统11.3.5油虑油滤是一种燃油杂质过滤器，有粗油滤与细油滤。粗油滤仅能防止那些较大的颗粒进入燃油系统，在燃油进入喷嘴之前多用细油滤。《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统11.3.6燃油加热及防冰保护《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统11.3.7燃油指示1.燃油油量指示直升机的燃油油量传感器通常为电容式。高油面/低油面传感器一般采用热敏电阻。直升机燃油系统的指示一般包括油量油量指示、燃油压力指示，有的直升机选装了燃油流量表、活门位置指示和各种警告灯。燃油系统的所有指示和控制一般位于驾驶舱燃油控制面板上。为了便于控制和管理系统，各种部件以模型图的形式安排。《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统《直升机结构与系统》第十一章直升机燃油系统2.燃油压力指示一些小型活塞式直升机采用布顿管式压力表指示。复杂直升机使用安装在燃油管路上的压力传感器感应压力的变化。小贴士bourdontubepressuregauge包尔登管式压力计;波登管式压力计;布顿管式压力计;管弹簧式压力计……波登管压力表：波登管敏感元件是弯成圆形，压力表（图10）截面积显椭圆形的弹性C形管。测量介质的压力作用在波动管的内侧，这样波登管椭圆截面会趋于圆形截面。由于波登管微小变形，形成一定的环应力。此环应力会使波登管向外延伸。由于弹性波登管头