发动机低压燃油关断系统故障浅析
中国国际货运航空有限公司， 北京 101318
Analysis of the Fault of Engine Low-Pressure Fuel Shut-Off System
WEI Zhi-hai
(Air China Cargo Co. Ltd., Beijing 101318, China)
【摘要】与发动机启动、点火、控制、指示等子系统一样，发动机的低压燃油关断系统也是保证发动机系统可以正常运转的一个重要组成部分，它的工作状态是否正常、是否稳定对保障整个航空器的适航性而言同样至关重要。在一次偶然的交流中获悉，国外一架A321飞机发生过一起二发启动好后启动一发过程中二发自动关车的奇怪现象，在此对该现象进行深入讨论，分析这种现象发生的原因以及后续的改进措施。
【Abstract】Like the engine starting, ignition, control, indication and other subsystems, the low-pressure fuel shut-off system of the engine is also an important part of ensuring the normal operation of the engine system, whether its working condition is normal and stable is also crucial to ensure the airworthiness of the entire aircraft. In a casual communication, we learned that a foreign A321 aircraft had a strange phenomenon that the second engine automatically shut down in the process of starting the first engine after the second engine was started, here we will discuss this phenomenon in depth and analyze the causes of this phenomenon and the subsequent improvement measures.
【关键词】航空器；发动机；燃油关断系统
【Keywords】aircraft; engine; fuel shut-off system
【中图分类号】V263.6 【文献标志码】A
1 系统组成
①发动机油路供给系统：燃油从燃油箱供油管路出来之后，先经过位于大翼吊挂处的低压燃油活门，随后进入发动机燃油泵组件中的低压泵，再经过燃油滑油热交换器FCOC后，回到燃油泵组件中的高压泵，随后进入发动机燃油管理组件FMU。在FMU中燃油分为两路，一路作为伺服燃油用来作动VSV、BSBV等作动筒。另一路经过FMV、OSV、PROSV三个活门送到发动机燃烧室去燃烧。在整个流程中低压燃油活门和FMU中的PRSOV活门是能够控制关断燃油的关键部件。正常的发动机关车程序也是通过关闭这两个活门来实现[1]。
②低压燃油关断系统的组成：每台发动机的低压燃油关断系统由一个低压燃油活门和一个作动筒组成，两个部件均安装在发动机吊挂与大翼结合部（RIB8和RIB9之间）。活门受相应的作动筒电动控制，而作动筒只由发动机启动面板上的发动机主电门或头顶面板的火警关断活门控制。在作动筒上有两个直流马达，分别由飞机上两个不同的直流汇流条（DCBUS或DCESS BUS）供电，从而能够保证当其中一个马达故障时，另一个马达也能单独操作活门[2]。
2 工作原理
无论何时，一台发动机是否能够关车，只需一个条件：切断燃油供给。发动机正常关车过程中，在将115VU上发动机主电门从ON位打到OFF位时，会触发两个逻辑动作：一方面，主电门信号不经过发动机电子控制器EEC，直接去作动发动机燃油管理组件FMU内部PRSOV上的TM扭力马达关闭PRSOV；另一方面主电门信号也会作动发动机低压燃油活门作动筒上的两个直流马达关闭低压燃油活门。这两个动作的最终目的都是切断发动机的燃油供给，实现发动机的正常关车[3]。
低压燃油活门作动筒的工作逻辑：控制继电器11QG响应主电门3KC的位置信号，分别给作动筒9QG内部的OPEN或SHUT电路上电，从而带动活门。当飞机上电而发动机未启动时，发动机主电门3KC在OFF位，继电器11QG上电吸合，作动筒9QG内的两个SHUT电路上电将活门转到关闭位后断电。当发动机准备启动时，发动机主电门3KC会搬到ON位，继电器11QG断电，作动筒9QG内的两个OPEN电路上电，从而将活门旋转90度到打开位，之后两个OPEN电路断电，系统随之为下一步的SHUT电路上电做准备。在作动筒9QG内有两个位置反馈信号，分别将作动筒的开、关位置信号反馈给SDAC计算机，用于系统的逻辑判断、警告产生和燃油页面的活门状态显示。当OPEN和SHUT两个开关不能正常反馈地信号时，活门位置会显示在半开半闭位（如图1所示）。
图1 低压燃油活门作动筒的工作逻辑
3 故障分析
知晓上述系统的简单工作原理后回过头再来看，在A320飞机上，SDAC计算机是琥珀色警告的产生计算机，它收集故障信息产生琥珀色警告后再送给FWC飞行警告计算机去显示。参照ESLD逻辑关系，在空客当前版本SDAC计算机的逻辑中，它只能产生低压燃油关断活门未正常关闭的警告，而不能提供活门未正常打开的警告。换言之，如果发动机处于关车阶段，低压燃油活门未正常关闭，发动机不能正常关车，在上ECAM显示器会有琥珀色警告“FUEL ENG 1 (2) LP VALVE OPEN”的显示，因为此时的故障现象是显性的、显而易见的，所以很容易发现并得到处理。与之相反，如果是在发动机启动过程中，低压燃油活门未正常打开，此时在上ECAM显示器上并不会有任何警告显示。同时，因为在从低压燃油活门到发动机燃油管理组件FMU之间的管路依然有上一次燃烧后剩余燃油，所以此时发动机还是能够启动成功。另一处容易被忽略的地方，设计上空客A320系列飞机的逻辑是当发动机启动时，下ECAM显示器会自动跳转到更重要的ENG参数页面而不是可以显示低压燃油活门状态的FUEL页面，所以此时即使FUEL页面的低压燃油活门状态不正确，也不会有人能注意到。之后，在发动机将管路中的剩余燃油消耗完毕后，因为没有持续供给的燃油，发动机会自然而然的自动关车。如果这种情况恰巧是发生在飞机的一发，那么此时会呈现出的一个奇怪的现象：二发已经启动完毕，在启动一发的过程中二发自动关车，从而给人一种直观的错觉，二发的关车是因为启动一发造成的，而实际上从上述内容可知问题的根源并非如此[4]。
4 总结改进
由上述分析可知，该故障的根本原因在于A320系列飞机在这个系统的设计上存在一定的缺陷。一方面，因为系统工作逻辑的原因导致故障发生后故障源具有一定的隐蔽性，不容易被发现，尤其是当这个故障现象发生并不稳定的时候更容易被误判。如果在发动机启动阶段SDAC计算机也能够像关车时一样正确识别低压燃油活门未打开的情况并产生警告，文中的现象就不可能会发生。另一方面，对于维护人员而言，如果看到这个现象就错误的以为一台发动机的关车是由于另外一台发动机启动导致，那么在排除故障的道路上也会越走越远。发动机系统是航空器运行最为关键的三大系统之一，任何一处细微的缺陷或隐患都有可能导致航空器处于不适航状态，所以在日常面对发动机的问题时一定要慎重，在未搞清楚具体故障原因之前，通常不应再次尝试启动[5]。就像文中谈到的这个例子，因为故障时低压燃油活门未正常打开，发动机除了正常计量燃油缺失外，燃油计量组件也不会有伺服燃油输出，相应的由伺服燃油作动的VSV、BSBV等作动筒可能也无法处于正常工作状态，盲目再次启动很有可能对发动机其他系统造成其他不可预知的损伤。所以，通过对这个问题的分析，我们发现对于任何故障都应该尝试着去透过现象看本质，这样一来也许本让人困惑许久的问题会变得迎刃而解，而这个行为的基础就是要对一个系统有足够的了解。
【参考文献】
【1】杨娟,任仁良,冯帅,等.浅析基于规范性程序的航空器附件深度维修[J].航空维修与工程,2015(09):81-83.
【2】李岩.国外民用无人航空器系统适航性简介[J].航空标准化与质量,2012(05):30-32.
【3】姜雨,陈丽丽,刘振宇,等.时空网络下的航空器滑行路径动态规划[J].航空计算技术,2020(01):25-28.
【4】朱亮.浅谈机场残损航空器的应急处置[J].空运商务,2019(12):52-53.
【5】马兰,张锐.基于航空器运行意图的信息交互方法[J].中国民航大学学报,2016(06):6-9.
