當代航空發動機的燃油管理

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本文作者：趙小勇工作單位：中國民航飛行學院四川綿陽民航飛行學院

為了保證飛行安全并同時提高營運的經濟性，本文簡要從航空汽油的基本知識、活塞發動機飛機在不同飛行階段中燃油使用技巧和幾種常見的不正常燃燒工作情況下的處置方法和程序進行分析和介紹。

1航空汽油的概念

目前，所使用的航空燃料主要有兩大類：航空汽油和航空煤油，分別適用不同類型的飛機發動機，航空汽油是用在活塞式航空發動機的燃料。

1.1航空汽油的辛烷值

燃料當中，有一種抗爆性很強的燃料，叫異辛烷，將它的辛烷值規定為100，還有一種抗爆性很弱的燃料，叫正庚烷，辛烷值規定為0。將這兩種燃料按不同的容積比例混合，這些燃料就具有不同的抗爆性。辛烷數是指混合燃料中異辛烷所占容積的百分數。航空汽油的辛烷值是由試驗比較法確定的。將被測定的汽油和上述按某種比例混合燃料的余氣系數調整到1，如果它們都使用同一臺發動機在相同的壓縮比下發生爆震，就說明兩種燃料的抗震性相同，混合燃料的辛烷數就定為被測定汽油的辛烷值。余氣系數為1的混合氣相對于發動機來說，是相對貧油的范圍，因此，辛烷值可以表示發動機貧油時的抗爆性。

1.2航空汽油的級數

航空汽油富油時燃料的抗爆性是用級數來表示的。將被測定汽油和純異辛烷分別作為同一臺增壓發動機的燃料，將兩種燃料混合氣的余氣系數都調整到0.6，增加進氣壓力，直到發動機剛發生爆震時記下汽缸的平均指示壓力。若發動機用純異辛烷工作，記得的平均指示壓力為20kgf/cm2；若發動機用被測汽油工作時，平均指示壓力為26kgf/cm2，那么該汽油的級數為：26/20×100=130。從以上介紹中，可以看出辛烷數和級數越高的航空汽油抗爆性越好。但我們在使用中必按發動機的要求加相應標號的燃油，以保證正常工作。

2活塞式發動機飛行過程中的燃油管理

2.1飛機啟動

對于冷發啟動的發動機，由于溫度低，燃油的汽化質量較差，啟動前注油時應當適當地多注一些燃油。在熱發下，發動機機艙溫度較高，管路中的燃油易汽化并進入進氣總管。因此，可能需要稍微“加注”一些燃油以便使噴嘴管路有油，并使發動機在開始轉動后能夠繼續運轉。2.2地面滑行在地面小轉速滑行時，我們一般采用適當將混合比調貧油的辦法，以避免火花塞被污染。

2.3起飛

發動機大轉速工作狀態，一般用于飛機起飛、爬升和復飛。此時，余氣系數應為最大功率余氣系數，一般設置為0.85左右。既可以保證發動機輸出較大功率，同時較為富油的混合氣也可防止發動機過熱。當發動機在最大功率狀態下工作時，單位時間產生熱量最多，發動機溫度很高；同時發動機各機件承受的負荷也最大。因此，起飛工作狀態連續工作時間一般不能超過5分鐘。

2.4爬升

飛機爬升階段一般采用最大連續工作狀態。下面，以賽斯納（CESSNA）172為例，介紹活塞式發動機飛機在爬升過程中如何獲取最好的爬升性能。為了獲得性能、對外可視度以及發動機冷卻的最佳組合，正常的航路爬升應以襟翼收上位、全油門以及大于最佳爬升率速度5～10節的速度進行。密度高度低于3000英尺，混合比應使用全富油，密度高度超過3000英尺時應調貧油，以獲得更平穩的運轉或最大轉速。要獲得最大爬升率，使用最佳爬升率速度。速度低于最大爬升率速度的爬升應在短時間內進行，以便改善發動機的冷卻。

2.5巡航

為了保證巡航飛機的航程和續航時間，此時發動機功率通常選擇較小，一般為額定功率的30%～75%。對具體發動機而言，在巡航功率設置上，發動機制造商都有其推薦的進氣壓力和轉速值。在實際巡航時，當發動機的巡航功率設置好后，根據飛行的實際需要，還可通過發動機混合比桿設置發動機的最佳功率狀態或最佳經濟狀態，以進一步發揮發動機的性能，具體方法見各飛機的《飛行手冊》。除了功率設定以外，恰當的調貧油技巧也有助于增大航程。為了實現所推薦的燃油消耗，應使用排氣溫度（EGT）指示器來對混合比調貧油，在最高排氣溫度時，可以提供最佳燃油經濟性。

2.6下降階段與進近著陸階段

飛機的下降階段與進近著陸階段一般都采用小轉速或慢車狀態。發動機小轉速或慢車狀態工作時，混合氣較為富油，發動機溫度較低，電嘴容易積炭；同時發動機工作的穩定性較差。所以，應適當調貧油或盡可能縮短該狀態的使用時間。

2.7關于轉換油箱供油

對于無交輸供油裝置的燃油系統，巡航飛行時應交叉左、右油箱的燃油，不能在一側油箱的燃油用完后再轉換到另一側的油箱，這樣極易造成供油中斷。裝有電動增壓泵的還應將打開以保證供油穩定。在起飛、著陸階段或低空飛行時，不要進行不必要的油箱轉換，轉換時，有電動泵的應該打開電動泵。

3常見的不正常燃燒和工作情況以及處置方法

3.1爆震

在一定條件下，汽缸內混合氣的正常燃燒遭到破壞而在未燃混合氣的局部出現具有爆炸性的燃燒，叫做爆震燃燒，簡稱爆震。我們可以通過以下現象來判斷爆震的產生：A.發動機內出現不規則的金屬敲擊聲，這是由爆震沖擊氣缸內部組件所致。B.排氣總管周期性的冒黑煙。C.發動機劇烈振動工作不穩定。D.發動機功率顯著減小，轉速下降。E.缸局部溫度急劇升高，活塞氣門等機件過熱或燒毀。如果發動機一旦發生爆震，應果斷采取措施。首先,把變矩桿前推，使其變小矩，減輕螺旋槳負荷，加大發動機轉速，其次，后拉油門桿，減小進氣壓力，這樣混合氣的充填量減小，降低了壓縮氣體的溫度與壓力；再次，加強發動機散熱，通過這些措施可減弱或消除爆震。如果發動機被嚴重損害，不能繼續正常工作時，應果斷進行迫降。

3.2早燃

壓縮過程中，如果在電嘴跳火以前，混合氣的溫度已達到著火溫度，混合氣就會自行燃燒。這種發生在點火以前的自燃現象，叫做早燃。引起發動機早燃的原因主要是汽缸頭溫度過高和汽缸內部積炭。早燃發生后，發動機功率減小，經濟型性變差。對多氣缸發動機，如果某些汽缸發生早燃，因曲拐機構受力不均勻，會引起發動機強烈振動。若發動機在小轉速時發生早燃，此時曲軸轉動慣性較小，過大的燃氣壓力將會引起曲軸倒轉，損壞機件。從早燃發生的特點來看，對于剛停車的熱發動機，不能隨意扳動螺旋槳。因為此時發動機汽缸頭溫度還很高，如果扳動螺旋槳，汽缸中殘余的混合氣受壓縮后可能自燃，使螺旋槳轉動起來，有傷人的危險。

3.3過貧油燃燒

如果混合氣的余氣系數a>1.1，則為過貧油燃燒。過貧油燃燒時的現象：A.發動機功率減小，經濟性變差。B.汽缸頭溫度降低。C.發動機振動。D.排氣管發出短促而尖銳的聲音。E.汽化器回火。防止過貧油燃燒，除了正確調整貧富油設置以外，還應注意發動機在低溫條件下啟動時，由于溫度低，汽油不易汽化，混合氣容易過貧油，易回火，所以發動機低溫啟動注油應稍多些。一旦發生汽化器回火，應立即前推油門桿開大節氣門，使進氣氣體流速增加，將火焰吸入汽缸，消除回火。

3.4過富油燃燒

如果混合氣的余氣系數a<0.6，則為過富油燃燒?；旌蠚膺^富油燃燒的現象是發動機功率減小，經濟性變差，汽缸頭溫度降低。過富油混合氣也存在混合不均，富油程度不一致。最終使汽缸內燃氣壓力大小不等，也會引起發動機振動。但過富油燃燒與過貧油燃燒比較，過富油燃燒也有其不同的現象：A.汽缸內部積炭，使發動機功率減小，經濟性變差，嚴重時還會導致發動機故障。B.排氣管冒黑煙和“放炮”。防止過富油燃燒，除了正確調整貧富油設置以外，還應注意在飛行中，若收油門過猛，此時節氣門迅速關小，空氣量驟然減少，而燃油量因系統慣性使其減小滯后，容易造成暫時的混合氣過富油，而發生排氣管“放炮”現象。所以操縱油門要柔和。

4結語

燃油管理與航空安全有著非常密切的關系，良好的燃油管理能使發動機穩定、可靠地工作，并能充分發揮發動機性能和保證飛行安全。作為飛行員，嚴格按照要求進行燃油管理和正確應對各種因燃油管理出現特情是不可或缺的飛行技能之一。因此，對燃油管理進行充分的學習和訓練是保證飛行安全的基礎。