[科普中国]-飞机燃油系统

飞机燃油系统的发展

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。1

功能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。2

组成部分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。

油箱种类盛装燃油的油箱，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。

输油管路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

倒飞装置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。

油箱布局和用油顺序飞机在天空飞行，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。3

歼击机燃油系统飞机的耗油量很大。据统计，目前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。4

高空气塞现象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。目前，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。

地面加油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。