何特

【摘 要】本文针对民用飞机燃油切断阀在转子爆破事件下的保护设计问题先阐述了基本背景和设计困难，然后针对此困难提出了三种不同的设计方案，并逐一分析了每种方案的原理、特点以及优缺点，对燃油切断阀的保护设计具有一定的指导意义。

【关键词】民用飞机；切断阀；转子爆破；余度

0 概述

目前，民用飞机上应用最广泛的发动机安装形式是翼吊形式，主要优点是：发动机重量更靠近全机重心，减小全机重量配平困难；发动机重量对机翼减载作用，减轻结构重量；发动机的进气和喷流远离机体；降低发动机失效时对机翼整体油箱产生的风险；便于发动机安装和维修[1]。

为了保证在发动机发生火情或需要切断发动机供油的情况下可以切断发动机供油，需针对所有供油系统上均设置燃油切断阀。民用飞机的油箱通常布置在机翼前后梁之间，采用整体油箱的形式[2]，故燃油切断阀通常位于油箱所在的机翼后梁到发动机之间的区域。大多数民用飞机的电源配电中心均位于机身前端，因此对于翼吊形式的民用飞机来说，燃油切断阀的供电线路必须要经过发动机的转子爆破区域。

民机发动机转子爆破是由于涡轮发动机损坏产生高速、高能量的碎片，这些碎片能够穿透邻近结构、燃油箱、机身、系统设备以及飞机上其他的发动机等，对飞行安全造成极大风险[3]。

当民用飞机发动机发生转子爆破时，高速冲击的碎片则有可能打断经过了转子爆破区域的燃油切断阀供电线路。因为多种民用飞机机种每一侧发动机均只有一个燃油切断电动阀（下文的切断阀均指燃油切断电动阀），如果民用飞机一侧发动机转子爆破导致的线路失效即可造成燃油切断功能失效，则有可能造成“发动机着火时不能切断相应发动机供油”，引发灾难级事故。因此，为了避免此单个事件引发灾难级事故，燃油切断阀的供电线路需要进行余度设计，此外，还需考虑以下因素，进一步加大了燃油切断阀供电线路的设计难度：

1）转子爆破打断的供电线路存在悬空和接地的两种可能性；

2）防火手柄对燃油切断阀控制的较高优先级；

3）互为余度的线路之间的隔离；

4）安全性，维护性，可靠性，经济性。

针对以上要求，提出以下几种设计方案，几种方案的共同点是双路供电（供电余度），双路线路（线路余度）。

1 方案一：单路防火手柄控制方案

此方案的特点是防火手柄为单路开关，除防火手柄外，还有一个控制开关和继电器进行控制。

继电器输出为切断阀打开和切断两种逻辑，由控制开关进行控制。防火手柄的高优先级切断线路可不经继电器直接将切断阀切断。继电器控制的切断线路和防火手柄的高优先级切断线路（如图1中的线路1和2）分别位于飞机两侧作为左右双余度。此处说明，飞机两侧发动机均发生转子爆破的概率极低且本身就是灾难级事件，不在本文的考虑范围之内。

当发生转子爆破将切断阀切断线路打断（如图1中线路1或2打断）时，若打断后悬空，则另一路可以正常供电给切断阀进行切断；若打断后搭接到金属结构上，则可能造成电源直接对地，另一路也无法给切断阀供电切断，造成灾难级事件。

方案优点：控制逻辑简单，出现故障时，找出故障原因和故障点较快，排除故障简单，元器件和线路数量少，成本和重量低，维修性好。

方案缺点：若打断线路搭接到金属结构上，则存在灾难级事件风险。

为了避免此灾难级事件，可采取绝缘措施降低事件概率。为了彻底避免此类事件，切断阀的双余度切断线路应不允许直接接在一起。

2 方案二：双继电器控制方案

此方案防火手柄为双路开关，除此之外，还利用两个控制继电器形成了复杂的控制逻辑，继电器2需采用延时继电器。

正常情况下，防火手柄打在下端，切断阀打开。需切断时，将防火手柄打到上端，电源经继电器2给切断阀供电，同时给继电器1线圈供电，使防火手柄切断线路断开。如图1所示线路1和2一起与线路3构成左右双余度。

当线路3一侧发生转子爆破时，将防火手柄打到上端，若线路3被打断，打断后无论是悬空或者接地，因为线路1和2正常，继电器1和2线圈均得电，电源经线路2和继电器2给切断阀正常供电切断。

当线路1和2一侧发生转子爆破时，将防火手柄打到上端，此时可分为以下几种情况：（1）仅线路2打断或线路1和2均被打断，打断后无论悬空或接地，此时继电器1和2均失电，电源经线路3以及继电器1和2给切断阀正常供电切断；（2）仅线路1打断，且打断后悬空，此时线路2正常，继电器2得电，电源经线路2和继电器2给切断阀正常供电切断；（3）仅线路1打断，打断后接地，因为继电器2线圈和线路1均接地，此时继电器2将失稳，将处于上下跳的状态，因为继电器2采用延时继电器，若使用可快速切断的电机作为切断阀，在继电器延时时间段内切断阀可切断，则可顺利实现切断功能。

方案优点：使用延时继电器和可快速切断的电机，可在仅增加一个继电器的情况下，有效避免灾难级事件的发生。

方案缺点：控制逻辑复杂，出现故障时，找出故障原因和故障点困难，成本和重量较大。

3 方案三：二极管防接地方案

此方案防火手柄为双路开关并增加了一个控制开关，方案思路与方案一有相似之处，但在两切断线路均经过一个二极管之后才接到一起。

正常情况下，防火手柄和控制开关均打在上端，切断阀打开。控制开关或防火手柄打到下端时，切断阀切断。线路1和2形成左右双余度。

发生转子爆破时，若线路1或2打断悬空，另一路可正常切断；若线路1或2打断后搭接到金属结构上接地，因为二极管的防逆流功能，另一路也可正常切断。

此方案原理简单，且能较好地避免灾难级事件，二极管的安装存在以下几种可能：（1）将二极管集成到线束中，这种方案将造成飞机的维修性极差，二极管损坏时维修不便，可能需要破坏线束更换二极管或更换整个线束，因此这种方案是不可接受的。（2）若将二极管集成到设备中，此时须保证设备的整体安全性满足要求，且在二极管损坏时需打开设备更换二极管或更换整个设备，会降低维修性，提高维修成本；（3）若采用单独的二极管设备，则需在机上适当位置安装，对于多个民用飞机机种，转子爆破区域后部没有电设备舱，此时这种方案不适用，且使用二极管可能会提高更换频度，降低维修性。

方案优点：控制逻辑简单，出现故障时，找出故障原因和故障点较快，且能有效避免灾难级事件。

方案缺点：可能会降低维修性，提高维修成本。

4 结论

针对民用飞机燃油切断阀在转子爆破事件下的保护设计，方案一控制逻辑最简单，排除故障简单高效，成本和重量低，维修性好，但可能存在灾难级事件风险；方案二采用延时继电器和可快速切断的电机，可有效避免灾难级事件，但控制逻辑复杂，排查故障原因和故障点困难，成本和重量较大；方案三控制逻辑简单，排除故障简单高效，可有效避免灾难级事件，但维修性差，维修成本高。

【参考文献】

[1]赵秀峰，谭申刚，沈威，李永福.翼吊式发动机安装设计综述[J].航空工程进展，2013，8，4（3）.

[2]赵俊辉.民用飞机采用不同油箱分离面对重量重心的影响[J].民用飞机设计与研究，2013（3）.

[3]梁磊.民机发动机转子爆破安全性设计与分析方法[J].科技视界，2014（15）.

[责任编辑：王伟平]

强化民主管理，就是要建立一整套科学、规范和完善的民主管理运行机制，以民主管理推进整体工作。一是，要进一步完善“教代会”、“职代会”制度，使“教代会”、“职代会”真正成为反映广大教职工诉求、凝聚广大教职工人心的可靠平台。学校重大事项应当依法通过“教代会”、“职代会”决策，涉及教职工切身利益的重大问题，都必须通过“教代会”、“职代会”讨论表决通过。要提升工会和教代会的影响力，促进依法治校的制度约束，提高依法依规管理工会的能力和水平，发挥工会维护教职工权益的作用。二是，完善校务公开制度。校务公开是教职工代表大会在闭会期间教职工行使民主权利的有效形式，能够促进教职工代表大会制度的完善、巩固和提高。

推进高校工会法治化建设是实现依法治国对工会工作的必然要求，也是维护教职工合法权益的必然要求。随着我国法治化建设进程的不断加快，运用法治思维和法治方式解决问题、处理矛盾已成为社会发展的必然。因此，工会组织一定要在工作中始终贯彻这一指导思想，树立依法维权、依法履职的观念，切实维护广大教职工的合法权益。

【参考文献】

[1]黄羡琳.论“工会法治化”的中国特色社会主义工会制度发展新途径[J].社会保障研究，2011（5）.

[2]《中华人民共和国工会法》第2条规定：“中华全国总工会及其各工会组织代表职工的利益，依法维护职工的合法权益。”“参与协调劳动关系和调解劳动争议，与企业、事业单位行政方面建立协商制度，协商解决涉及职工切身利益问题。帮助和指导职工与企业、事业单位行政方面签订和履行劳动合同，代表职工与企业、事业单位行政方面签订集体合同或者其他专项协议，并监督执行。”

[3]《中国工会章程》第28条规定：“参与协调劳动关系和调解劳动争议，与企业、事业单位行政方面建立协商制度，协商解决涉及职工切身利益问题。帮助和指导职工与企业、事业单位行政方面签订和履行劳动合同，代表职工与企业、事业单位行政方面签订集体合同或者其他专项协议，并监督执行。”

[4]《工会法》第14条：“中华全国总工会、地方总工会、产业工会具有社会团体法人资格。基层工会组织具备民法通则规定的法人条件的，依法取得社会团体法人资格。”

[5]《工会法》第六条：“维护职工合法权益是工会的基本职责。工会在维护全国人民总体利益的同时，代表和维护职工的合法权益。”

[责任编辑：王伟平]