摘要:现代飞机机电设备系统的技术提升需要大力发展对机电信息系统的综合成本控制与管理。总结了现代飞机电气、机械系统和燃料系统的综合管理的构成和功能。燃料系统由燃料油/消耗测量,控制供油,油控制,热管理讨论的机械和电气设备的综合管理的执行和燃料加油/放油控制,控制方法,并通过设备对燃料电气和机械系统综合管理的控制的研究,完成了一体化管理。
关键词:机电管理;燃油系统;控制与管理;
1民用飞机燃油系统故障模式
飞机燃油控制系统是飞机的基本信息系统,通过系统设计通常主要分为不同贮存子系统、通气子系统、压力加油子系统、燃油质量测量及管理工作系统、供油时间系统、应急放油子系统、燃油箱惰化系统、转输子系统、除水子系统。其故障模式主要是由引起的关键部件的故障,包括燃料泵,阀,喷射器泵,传感器,管道,连接器的故障,连接线等。
1.1燃油泵故障模式
民用航空飞机进行燃油管理系统多采用传统离心泵,由装在不同蒙皮或燃油箱后梁上的泵壳和可拆卸的泵芯组成,泵芯主要由两个叶轮、电机等组成。主要失效模式:1)离心泵空化的空化处理装置,在操作燃料泵,或当燃料温度升高叶轮叶片根部产生紊流,其中燃料蒸发和气泡产生和随之而来的脉冲串,最后使所述叶轮冲击现象。汽蚀会使离心泵工作产生一种强烈的振动等危害。其次,可能导致气蚀燃料泵流量和压力下降,甚至燃油切断。2)密封件泄漏燃油泵密封件会发生信息泄漏故障,包括周期性漏油、持久性漏油、偶然性漏油,主要部分原因是由于我国密封轴的窜动、脉动工作环境压力、振动研究问题、密封不良或安装方式不当、摩擦副磨损等问题原因所致。3)离心泵电机的故障,包括定子故障模式的故障,转子故障,轴承故障,故障会引起失速,加热和其他安全风险。
1.2阀故障模式
飞机燃油管理系统阀种类数量较多,按照数据驱动发展方式可以分为电磁/电机控制驱动切断阀和机械作动单向阀等,电磁/电机驱动切断阀故障处理模式主要为无法通过打开/关闭和泄漏,机械作动单向阀故障分析模式主要为流体回流和泄漏。
1.3引射泵故障模式
喷油泵的主要故障模式是喷嘴堵塞,造成堵塞的主要原因如下:一是,燃料中存在许多杂质,包括油中的杂质、微生物、油箱密封胶的老化和脱落、生产或维护过程中遗留的金属碎屑或其他外来污染物(如棉纤维等)。二是燃料中水分较多,在高空飞行时外界温度较低,水塞式喷嘴喷水结冰。后喷射泵喷嘴被堵塞,导致背下来喷射器泵的性能或功能丧失甚至,由此影响所述燃料系统的正常运行。
1.4传感器故障模式
飞机燃油管理系统通过传感器技术主要内容包括电容式油量传感器、密度计、压力控制传感器、温度检测传感器等,其故障发展模式主要为:采集数据线路出现松动、短路、开路故障,油量传感器被污染,敏感线圈老化或损坏,敏感弹片不能实现复位,温度信息传感器热敏材料外力损坏等。
2燃油系统综合控制与管理的实现综合管理
计算机作为飞机GJB289A总线上的一个远程终端,完成机电综合管理设备与飞机管理系统的信息交互。综合管理计算机软件由系统软件和应用软件两部分组成,燃油系统控制与管理软件是应用软件的一个组成部分。系统软件通过应用接口为燃油系统控制与管理软件提供运行和维护支持,实现对操作系统和物理层的封装。燃油系统控制与管理软件是在系统软件的基础上,通过系统软件提供的系统接口函数,由远程节点机完成燃油系统数据的采集和综合管理计算机指令的执行。
2.1燃油油量/耗量测量
燃油油量/耗量测量功能模块主要是通过油量测量和耗量测量,以两个测量结果相互结合的方式,在地面维护以及飞机所有的飞行状态下,能够连续测量并显示飞机可用燃油的油量。油量测量对飞机各个油箱的油量分别进行测量,耗量测量对全机总油量进行测量。远程节点机通过RS422总线接收到飞机各个油箱内布置的电容式柱状油量传感器采集的油面高度和燃油温度信息后,通过内总线发送给综合管理计算机。结合飞机姿态角等数据,由综合管理计算机计算出各个油箱内的油量。耗量传感器采集全机耗量信息发送给远程节点机,远程节点机经过计算后将全机耗量发送给综合管理计算机,根据需要进行记录和显示。远程节点机实时采集飞机各个油箱内布置的满油信号器、油尽信号器、剩油告警信号器等发出的数据信息,并将信息发送给综合管理计算机。综合管理计算机通过信息对油箱内燃油油量的状态作出判断,根据需要向飞机操作人员发出灯光、语音或者文字告警并记录。
2.2供油控制
供油控制是燃油系统最重要的控制功能,需要保证在地面和所有飞行状态下,燃油系统工作时都能够向发动机连续有效供油。机电综合管理设备通过控制交流供油泵和直流泵的输人电源,实现交流供油泵和直流泵的起动、停止等控制。正常情况下,机电综合管理设备控制交流供油泵工作,在交流供油泵故障或者机上交流电断电的情况下,控制直流泵工作。机电综合管理设备通过采集泵后压差信号器的信号对交流供油泵和直流泵的工作状态进行监控。
2.3输油控制
输油控制需要保证在燃油系统工作时,各个输油箱内的燃油都能够自动地按照规定的顺序转输至供油箱,并且保证燃油重心的偏移量在设计要求规定的范围之内。正常情况下,输油工作由输油活门依靠机械自动控制。当输油活门机械控制失效时,由机电综合管理设备采集供油箱内的液面信号器发出的信号,当信号显示供油箱油量过满时机电综合管理设备控制输油活门的磁浮子开关上电,关闭输油活门,停止输油。当信号显示供油箱油量不足时机电综合管理设备控制输油活门的磁浮子开关下电,打开输油活门继续输油。
2.4加油/放油控制
加油/放油控制包括地面重力加油、地面压力加油以及地面放油。地面重力加油通过油箱上部的重力加油口加注燃油,不需要机电综合管理设备控制。地面压力加油时,当油箱内的液面达到加油满油液面时,加油活门依靠机械自动控制停止加油,不需要机电综合管理设备进行控制。如果无法依靠机械自动停止加油,油箱内液面继续上升,机电综合管理设备采集油箱内的加油液面信号器发出的信号,经过判断,如果符合加油要求,机电综合管理设备继续控制加油活门打开继续加油,如果不符合加油要求,控制加油活门关闭停止加油。地面放油由机电综合管理设备通过加油控制面板实现。
2.5燃油热管理
燃油热管理使用燃油作为冷却介质,通过油箱与外界换热,并且利用散热器进行散热。为了保证发动机人口前燃油温度不超过限定温度,在供油总管上设置发动机热回油活门。正常情况下,机电综合管理设备控制发动机热回油活门关闭。当机电综合管理设备接收到发动机发出的超温告警信号后,控制发动机热回油活门打开,使高温燃油被转输回供油箱。
3结束语
当代电子科学技术迅猛发展,各个机电分系统相互独立、各自为政的状况不能满足日益发展的现代飞机的要求,对机电系统进行综合控制与管理是现代飞机先进性地重要体现。通过使用机电综合管理设备对现代飞机燃油系统综合控制与管理进行深人研究,提高机电系统的集成度,提升机电系统的控制与管理水平,是现代飞机发展的必然趋势。
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