论A320飞机油箱空气惰化系统及维护
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作者:杨源粤
摘 要：现代化交通行业发展中，人们越来越重视航空事业的发展，特别是飞机的安全飞行，面对层出不穷的飞机油箱事故问题，人们需要加强对空气惰化系统的有效研究与故障维护。基于此，该文以A320飞机油箱作为研究对象，分析A320飞机油箱空气惰化系统的组成和原理，探究系统流量操作模式，提出故障分析和处理措施。
关键词：A320飞机 飞机油箱 空气惰化系统
中图分类号：V263 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）08（c）-0049-02
近年来，全球范围内飞机油箱应燃油蒸汽温度过高，而产生爆炸事故逐年增加，该文通过对A320飞机的油箱空气惰化系统研究，探究在安全领域内适航要求与空气惰化系统安装标准。飞机油箱惰化系统利用空气分离组件，控制油箱内的氧浓度，飞机运行中，通过对氧浓度的控制使其低于燃油燃烧的条件温度，以此达到油箱防爆目的。
1 飞机油箱空气惰化系统的组成和原理分析
分析A320飞机油箱的空气惰化系统，了解该系统下的子系统，即伺服环控子系统与惰性气体发生系统。通过对子系统的研究与分析降低A320飞机油箱内助燃气体的含量，让油箱能够处于惰性环境下，保障A320飞机可以在适航状态中安全飞行。
空气惰化系统中伺服环控子系统主要从飞机的环控系统内引气，经过伺服环控子系统隔离活门、气体热交换装置、温度传感器以及压力传感器的作用下，使A320飞机油箱气体各项指标满足机载空气分离设备的温度要求。与此同时，伺服环控子系统中的控制器能够对隔离活门进行实时监控，明确温度传感器与压力传感器当前的状态参数情况，确保A320飞机的伺服环控子系统能够在稳定环境中工作。
满足飞机适航条件的气体经过惰性气体发生系统的单向活门、温度传感器与压力传感器之后，气体被去除粉尘和悬浮颗粒，且温度为54℃，压力为15psi，气体被送进惰性气体发生系统的空气分离组件中。该组件属于圆筒结构，内部由聚苯醚中空纤维透膜管构成。净化处理之后，空气经过压力和温度的科学调节，流过了管路，根据氮气和氧气溶解度和扩散度的差别，氮气渗透率比较高，因此会比氧气向透过渗透膜，成功将氧气和氮气分离。
分离之后得到的富氧气体被排出A320飞机之外，富氮气体在O1氧气传感器与P3压力传感器的监控下，以适当的气流与含氮条件通过“下降过程高流量”双通流量关断活门以及弹簧加载的单向蝶形活门，气流进入油箱后氧气的含量会下降到12%以下，油箱呈现出惰性化状态[1]。
2 FTIS流量操作模式和IGGS健康管理
2.1 FTIS模式下的氮气流量操作模式
空气分离组件体积比较小，且重量轻，但是表面积比较大，气体在组件中不会过快耗散，能够快速将氮气和氧气成功分离。不仅如此，中空纤维透膜面对水蒸气时并不敏感，当气流湿度在90%以下，水蒸气就不会在透膜上冷凝，其渗透也不会影响氮气流量问题。组件属于静态安装，分离时不需要其他运动部件辅助，能够有效实现氮氧分离的最佳效果。空气分离组件不仅需要向A320飞机油箱提供氧气浓度较低的富氮气体，还要在下降的同时为其提供增压空气，以此保证A320飞机油箱内外可以达到压力平衡。为了解决这一问题，人们对A320飞机油箱的空气惰化系统加以分析，通过对DFSOV活门进行有效调节，使惰化系统处于双通流量控制模式。
当A320飞机引气量、飞行高度和进气压力在不变的状态下，经过DFSOV活门的气流量比较大，而NEA中氧气浓度也比较大。如果通过DFSOV活门的气流量比较小，那么NEA中氧气浓度也会比较小。当A320飞机处于下降阶段时，建议增加NEA流量，保证A320飞机油箱内部与外部压力平衡，这时氧气浓度有点高，但浓度能够处于A320飞机适航条件下。
低流量模式中，DFSOV低流量通路被打开，中流量通路关闭，飞机惰性系统可以保证最低氮气含量，且能消耗最少引气量。高纯度氮气下，飞机处于巡航阶段和爬升阶段，A320飞机油箱上部空间氧气浓度逐渐降低。高流量模式中，A320飞机DFSOV低流量通路与中流量通路被打开，空气惰性系统能够保持在最大氮气流量。当A320飞机下降时，DFSOV中流量通路工作，油箱上部氧气浓度处于最小状态[2]。
2.2 惰性气体发生系统健康管理
A320飞机油箱空气惰化系统的自动化运行与控制中，机组不能对其人工干预，但是可以对氮气与氧气分离中的温度和压力加以监控和管理。具体管理过程如下。
（1）压力监控，过压关断并锁定空气惰化系统。经过系统监测发现空速每小时低于80nmile时，且惰性气体发生系统的活门关闭，需要计算当前压力补偿值。如果补偿值超过±1.4psi，失效锁定。补偿值超过±0.9但低于±1.4时，压力补偿为0.9psi。
（2）温度监控，超温关断锁定惰性气体发生系统。监控中如果温度超过了90℃，应模拟关断惰性气体发生系统;如果温度超过90℃，A320飞机DFSOV关闭;温度超过85℃，DFSOV打开;温度超过75℃，但是不超过85℃，且该状态持续2h以上。
3 FTIS系统故障分析
3.1 故障类型与原因
A320飞机正常运行中，人们经常会遇到“CSAS ISOL VALVE（111HW）”的故障信息提示，也会遇到“FUEL INERT”的系统状态维护信息。故障信息下A320飞机空气惰化系统被锁定，其故障原因主要为CCU、CIV以及FWC。其中CCU和ICU主要根据系统监控反馈数据得知，向活门发送了操控指令，明确了CIV压差监控已经失效的问题。压差变化为0的时候，关闭CIV，一旦反馈功能失效，监控系统就无法了解压差变化情况，导致CCU向CIV发送指令的通道被关闭。
CIV位置监控反馈信息不一致，当进口压力低于7psi的时候，CIV关闭，CCU只能接收到传感器发来的状态信息。这是全关位传感器发送的信息，而其他传感器的参数会被CCU错误采集，导致系统反馈信息无法达到一致。
3.2 维护建议与处理措施
针对A320飞机油箱惰化系统的维护措施，以下几点建议可供参考：（1）可以对飞机油箱惰化系统进行引气测试，根据测试结果按MEL进行10d的故障保留。（2）更换序号S/N超过300的CIV，解决A320飞机油箱内漏问题，解决惰化系统监控失效问题。（3）将第一台发动机关闭之后，打开APU引气，保证压力调节活门能够接收到关闭指令，防止CIV失效。（4）将CCU进行升级，从P/N3959A0000 K05升级到3959A0000K06;同时，应将ICU进行升级，从367-359-004升级为367-359-005;升级FWC软件为H2F6。以上4种措施视情况而定，能够有效解决因版本低而产生的系统参数监控反馈无法一致的问题。
4 结语
总而言之，近年來，由于飞机油箱爆燃事故率的增长，使人们不得不重视飞机油箱气体惰化系统的平衡问题。本文以A320飞机为案例进行分析，FAA通过25-981条款，提出了针对A320飞机适航条件的空气惰化系统安装需求，人们在A320飞机中安装了油箱惰化系统，通过氮气与氧气的有效分离，控制油箱气温和压力，结合A320飞机飞行高度情况与飞行状态，合理调整系统，从而保证油箱处于安全使用状态。
参考文献
[1] 张振玉.浅析飞机油箱空气惰化系统及维护[J].航空维修与工程，2013（4）：74-76.
[2] 魏书有.飞机燃油箱可燃性暴露评估研究[D].中国民航大学，2013.
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