姜亮
【摘 要】目前国内大型民用飞机燃油箱油量标定相关试验的研发经验不足。以某大型民有飞机试验为例，基于试验目标及操作可行性，将多项燃油量标定相关试验科目结合到燃油箱油量标定试验过程中，通过一次试验完成多个试验科目，有利于节省大量的试验资源和成本，同时缩短试验时间；对各项燃油量标定相关试验科目的试验方法和过程进行了介绍；可为国内大型民用飞机开展和实施燃油箱油量标定相关的试验提供参考和依据。
【关键词】民用飞机；燃油箱；油量标定
0 引言
大型民用飞机对安全性的要求非常高，而飞机燃油测量系统对民用飞机安全性又有着至关重要的影响[1-2]。飞机在型号研制初期完成总装下线后，都需要对燃油箱进行一系列的油量标定试验，以检查燃油系统设计能否满足预期指标，同时也为燃油测量系统软件的参数修正和燃油系统的设计优化提供设计依据。
目前，国内大型民用飞机研发经验不足，能够独力规划并实施大型民用飞机燃油箱油量标定试验的单位较少。本文以某大型民有飞机为例，将多项与燃油量标定相关的试验科目穿插进燃油箱油量标定试验过程中，通过一次试验完成多个试验科目；并探讨了各项燃油量标定相关试验科目的试验方法和思路；以期为国内民用飞机开展和实施燃油箱油量标定相关试验科目时提供试验参考和依据。
1 燃油测量系统工作原理
燃油测量系统是民用飞机燃油系统的重要组成部分，一般由油量传感器、补偿传感器、低油位传感器、密度计和燃油计算机等部件组成[2-4]。
油量传感器负责测量燃油箱内的油面高度；补偿传感器测量介电常数，用于修正油量传感器测量的油面高度值；密度计测量燃油密度。燃油计算机将油面高度信号转换得到对应的燃油体积，然后与密度相乘，得到各个油箱的油量和总油量[1-2，5-6]。低油位传感器通常布置在集油箱内，当集油箱内油面低于低油位传感器时，触发该低油位传感器，向驾驶舱发出低油位告警信号。
2 试验设备及要求
2.1 试验设备
在大型民有飞机燃油箱油量标定试验过程中，需要用到的主要试验设备包括：加油车、地面电源车、手持式加油枪、飞机压力加油接头、加油软管、放沉淀阀操作设备、燃油温度计、燃油密度计、电子台秤、数据采集设备等。
除上述主要试验设备外，试验中还需要用到其他设备以辅助试验的开展，如：防爆对讲机、升降梯、工作梯、安全绳、集油容器、废油桶、抽油车、消防车、重力加油口盖拆装工具、防静电服等。
2.2 试验要求
a）试验前需检查飞机俯仰角和横滚角，以确保飞机处于正常停机姿态[8]；
b）试验前需检查确认燃油系统、数据采集系统和航电系统等安装和供电正常；
c）试验前需确认飞机各油箱均通过单独的气密性检查试验，以确保各油箱之间不会发生内漏；
d）向飞机加油前，需对飞机加油车进行燃油取样，检测并确认燃油试样的清洁度满足要求；
e）试验参试人员必须经过专业培训，方能上岗；
f）试验所需仪器仪表需经有资质的计量单位检定校准，确保在计量有效期内使用；
g）试验过程中，参试人员一律穿戴防静电服装，严禁烟火；试验现场需安排消防车、后勤保障人员做好现场安全保障措施。
3 试验方法及过程
在大型民用飞机燃油箱油量标定试验过程中，飞机油箱将从空油状态一直加到满油状态，试验持续时间长，参试人员多，现场工作量大。因此，在考虑试验的组织实施时应尽量将与燃油量标定相关的试验科目合理地穿插在整个燃油箱油量标定试验过程中，这样有利于节省资源和成本，同时节约试验时间。
根据试验目标及实际操作的可行性，本文依次将不可放油量试验、不可测油量试验、低油位告警油量试验、燃油箱总容量试验和通气油箱容量试验等结合到燃油箱油量标定试验过程中，通过一次试验完成多个试验科目。本节将主要介绍完成上述试验科目的试验方法及过程。
3.1 不可放油量试验
进行不可放油量试验之前，需确认试验飞机燃油箱为首次加油。
向飞机油箱加油前，首先需测量并记录燃油的密度和温度。打開飞机油箱的维护口盖（根据油箱下壁板的结构长桁选择相应的维护口盖），通过加油枪向油箱下壁板长桁间喷射燃油，要求所有结构长桁之间的燃油均是从结构长桁的最上端沿着长桁向凹槽较低点流动；在该步骤中需记录向飞机油箱的实际加油量。使飞机静置不少于半小时，待油箱结构内燃油流动均匀并充分渗入油箱结构空隙之后，通过油箱下壁板放沉淀阀将燃油排放到集油容器中，直到放不出燃油为止，称重集油容器（含油）并记录。通过下面公式计算获得不可放油量：
不可放油量=放油前飞机实际载油重量-放油重量
式中，放油前飞机实际载油重量为从飞机空油状态到放油操作前飞机油箱的实际载油重量（下同）；放油重量为当前试验科目中集油容器在盛装放油前后的重量之差（下同）。
3.2 不可测油量试验
不可测油量试验需在不可放油量试验之后紧接着进行。
试验开始前，首先需测量并记录燃油的密度和温度。打开机翼油箱上方重力加油口盖，通过重力加油口用手持加油枪向机翼油箱加入一定量燃油，并记录加油量和加油批次。等待一段时间后，观察加放油面板上显示的油量；如果油量显示为零，则重复上述步骤继续加油，直到油量显示不为零为止。
等待一段时间后，取一个空集油容器称重并记录，然后放置在机翼油箱放沉淀阀下方。通过放沉淀阀放油，同时密切关注加放油面板上显示的油量；当观察到加放油面板上显示的油量跳变为零时，应立即停止放油；称重集油容器（含油）。不可测油量由下式计算获得：
不可测油量=放油前飞机实际载油重量-放油重量-不可放油量
3.3 低油位告警油量
低油位告警油量试验应在不可测油量试验之后紧接着进行。
试验开始前，测量并记录燃油的密度和温度，同时还要检查驾驶舱显示器，此时应显示有低油位告警信号。然后，分批次向机翼油箱加入一定量燃油，并记录加油批次、实际加油量和加放油面板显示油量；重复该操作直到实际加油量与低油位告警油量设计值大致相当。打开燃油泵运转一段时间，使集油箱保持高油位。检查驾驶舱显示器上的低油位告警信号，如仍显示低油位告警信号，则向机翼油箱再次加入燃油，直到低油位告警信号消失。
保持燃油泵运转一段时间后，取一个空集油容器称重并记录，然后放置在集油箱放沉淀阀下方。通过放沉淀閥放油，同时密切关注驾驶舱显示器；当观察到显示器上出现低油位告警信号时，应立即停放油；称重集油容器（含油）。低油位告警油量由下式计算获得：
低油位告警油量=放油前飞机实际载油重量-放油重量-不可放油量
3.4 燃油箱油量标定及测量精度试验
燃油箱油量标定及测量精度试验应在低油位告警油量试验之后紧接着进行。
通过加油枪分批次向机翼油箱加入一定量燃油（加油量步长应按照油箱总容量进行合理选定），并记录加油批次、实际加油量；等待一段时间使油箱内油面稳定后，读取并记录加放油面板上显示的油量。重复这一步骤，直到观察到连续2次加放油面板上显示的油箱油量维持不变为止。
在前述不可放油量试验、不可测油量试验和低油位告警油量试验过程中记录的加油批次、实际加油量和加放油面板显示油量的数据，均可作为燃油箱油量标定和测量精度分析的依据。
3.5 燃油箱总容量及通气油箱容量试验
燃油箱总容量及通气油箱容量试验应在燃油箱油量标定及测量精度试验之后紧接着进行。
在加放油面板显示油量维持不变之后，通过加油枪分批次继续向机翼油箱加入少量燃油（加油过程应缓慢进行），并记录加油批次和实际加油量。重复上述步骤，直到观察到机翼翼梢处的通气口开始溢油为止。
取一个空集油容器称重并记录，放置在翼梢通气油箱的放沉淀阀下方。通过放沉淀阀放油，直到放至不可放油状态；称重集油容器（含油），并测量当前燃油密度和温度。燃油箱总容量由下面公式计算获得：
燃油箱总容量=（放油前飞机实际载油重量-放油重量-不可放油量）/燃油密度
通气油箱容量=放油重量/燃油密度
4 结语
燃油箱油量标定相关的试验对大型民用飞机的研制有着重要意义，目前国内大型民用飞机燃油箱油量标定相关试验的研发经验不足。本文根据试验目标及实际操作的可行性，将多项燃油量标定相关的试验科目结合到燃油箱油量标定试验过程中，通过一次试验完成多个试验科目，不仅节省了大量的试验资源和成本，同时大大缩短了试验时间；接着，本文对各项燃油量标定相关试验科目的试验方法和过程进行了探讨和介绍；本文可为国内大型民用飞机开展和实施燃油箱油量标定相关的试验提供参考和依据。
【参考文献】
[1]肖凝.飞机燃油测量技术研究与发展[J].航空科学技术，2003（3）：31-34.
[2]丛楠.航空燃油测量系统设计与实现[D].2014.
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[4]张欲晓，樊尚春.中国民用飞机燃油测量系统发展趋势[J].理论与实践，2008，28（4）.
[5]张娟.先进飞机中燃油系统的综合化控制与管理[J].航空计算技术，2008，38（2）：96-99.
[6]聂海涛，刘云昌.电容式传感器在飞机燃油测量系统中的应用[J].沈阳航空工业学院学报，2007，24（5）：15-16.
[7]党铁红.民用飞机机翼气动设计及优化[J].民用飞机设计与研究，2003（1）.
[8]吴晓男.测量飞机油箱油量方法的研究[J].仪表技术与传感器，2010（10）.
[责任编辑：田吉捷]
