当代航空发动机的燃油管理

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本文作者：赵小勇工作单位：中国民航飞行学院四川绵阳民航飞行学院

为了保证飞行安全并同时提高营运的经济性，本文简要从航空汽油的基本知识、活塞发动机飞机在不同飞行阶段中燃油使用技巧和几种常见的不正常燃烧工作情况下的处置方法和程序进行分析和介绍。

1航空汽油的概念

目前，所使用的航空燃料主要有两大类：航空汽油和航空煤油，分别适用不同类型的飞机发动机，航空汽油是用在活塞式航空发动机的燃料。

1.1航空汽油的辛烷值

燃料当中，有一种抗爆性很强的燃料，叫异辛烷，将它的辛烷值规定为100，还有一种抗爆性很弱的燃料，叫正庚烷，辛烷值规定为0。将这两种燃料按不同的容积比例混合，这些燃料就具有不同的抗爆性。辛烷数是指混合燃料中异辛烷所占容积的百分数。航空汽油的辛烷值是由试验比较法确定的。将被测定的汽油和上述按某种比例混合燃料的余气系数调整到1，如果它们都使用同一台发动机在相同的压缩比下发生爆震，就说明两种燃料的抗震性相同，混合燃料的辛烷数就定为被测定汽油的辛烷值。余气系数为1的混合气相对于发动机来说，是相对贫油的范围，因此，辛烷值可以表示发动机贫油时的抗爆性。

1.2航空汽油的级数

航空汽油富油时燃料的抗爆性是用级数来表示的。将被测定汽油和纯异辛烷分别作为同一台增压发动机的燃料，将两种燃料混合气的余气系数都调整到0.6，增加进气压力，直到发动机刚发生爆震时记下汽缸的平均指示压力。若发动机用纯异辛烷工作，记得的平均指示压力为20kgf/cm2；若发动机用被测汽油工作时，平均指示压力为26kgf/cm2，那么该汽油的级数为：26/20×100=130。从以上介绍中，可以看出辛烷数和级数越高的航空汽油抗爆性越好。但我们在使用中必按发动机的要求加相应标号的燃油，以保证正常工作。

2活塞式发动机飞行过程中的燃油管理

2.1飞机启动

对于冷发启动的发动机，由于温度低，燃油的汽化质量较差，启动前注油时应当适当地多注一些燃油。在热发下，发动机机舱温度较高，管路中的燃油易汽化并进入进气总管。因此，可能需要稍微“加注”一些燃油以便使喷嘴管路有油，并使发动机在开始转动后能够继续运转。2.2地面滑行在地面小转速滑行时，我们一般采用适当将混合比调贫油的办法，以避免火花塞被污染。

2.3起飞

发动机大转速工作状态，一般用于飞机起飞、爬升和复飞。此时，余气系数应为最大功率余气系数，一般设置为0.85左右。既可以保证发动机输出较大功率，同时较为富油的混合气也可防止发动机过热。当发动机在最大功率状态下工作时，单位时间产生热量最多，发动机温度很高；同时发动机各机件承受的负荷也最大。因此，起飞工作状态连续工作时间一般不能超过5分钟。

2.4爬升

飞机爬升阶段一般采用最大连续工作状态。下面，以赛斯纳（CESSNA）172为例，介绍活塞式发动机飞机在爬升过程中如何获取最好的爬升性能。为了获得性能、对外可视度以及发动机冷却的最佳组合，正常的航路爬升应以襟翼收上位、全油门以及大于最佳爬升率速度5～10节的速度进行。密度高度低于3000英尺，混合比应使用全富油，密度高度超过3000英尺时应调贫油，以获得更平稳的运转或最大转速。要获得最大爬升率，使用最佳爬升率速度。速度低于最大爬升率速度的爬升应在短时间内进行，以便改善发动机的冷却。

2.5巡航

为了保证巡航飞机的航程和续航时间，此时发动机功率通常选择较小，一般为额定功率的30%～75%。对具体发动机而言，在巡航功率设置上，发动机制造商都有其推荐的进气压力和转速值。在实际巡航时，当发动机的巡航功率设置好后，根据飞行的实际需要，还可通过发动机混合比杆设置发动机的最佳功率状态或最佳经济状态，以进一步发挥发动机的性能，具体方法见各飞机的《飞行手册》。除了功率设定以外，恰当的调贫油技巧也有助于增大航程。为了实现所推荐的燃油消耗，应使用排气温度（EGT）指示器来对混合比调贫油，在最高排气温度时，可以提供最佳燃油经济性。

2.6下降阶段与进近着陆阶段

飞机的下降阶段与进近着陆阶段一般都采用小转速或慢车状态。发动机小转速或慢车状态工作时，混合气较为富油，发动机温度较低，电嘴容易积炭；同时发动机工作的稳定性较差。所以，应适当调贫油或尽可能缩短该状态的使用时间。

2.7关于转换油箱供油

对于无交输供油装置的燃油系统，巡航飞行时应交叉左、右油箱的燃油，不能在一侧油箱的燃油用完后再转换到另一侧的油箱，这样极易造成供油中断。装有电动增压泵的还应将打开以保证供油稳定。在起飞、着陆阶段或低空飞行时，不要进行不必要的油箱转换，转换时，有电动泵的应该打开电动泵。

3常见的不正常燃烧和工作情况以及处置方法

3.1爆震

在一定条件下，汽缸内混合气的正常燃烧遭到破坏而在未燃混合气的局部出现具有爆炸性的燃烧，叫做爆震燃烧，简称爆震。我们可以通过以下现象来判断爆震的产生：A.发动机内出现不规则的金属敲击声，这是由爆震冲击气缸内部组件所致。B.排气总管周期性的冒黑烟。C.发动机剧烈振动工作不稳定。D.发动机功率显著减小，转速下降。E.缸局部温度急剧升高，活塞气门等机件过热或烧毁。如果发动机一旦发生爆震，应果断采取措施。首先,把变矩杆前推，使其变小矩，减轻螺旋桨负荷，加大发动机转速，其次，后拉油门杆，减小进气压力，这样混合气的充填量减小，降低了压缩气体的温度与压力；再次，加强发动机散热，通过这些措施可减弱或消除爆震。如果发动机被严重损害，不能继续正常工作时，应果断进行迫降。

3.2早燃

压缩过程中，如果在电嘴跳火以前，混合气的温度已达到着火温度，混合气就会自行燃烧。这种发生在点火以前的自燃现象，叫做早燃。引起发动机早燃的原因主要是汽缸头温度过高和汽缸内部积炭。早燃发生后，发动机功率减小，经济型性变差。对多气缸发动机，如果某些汽缸发生早燃，因曲拐机构受力不均匀，会引起发动机强烈振动。若发动机在小转速时发生早燃，此时曲轴转动惯性较小，过大的燃气压力将会引起曲轴倒转，损坏机件。从早燃发生的特点来看，对于刚停车的热发动机，不能随意扳动螺旋桨。因为此时发动机汽缸头温度还很高，如果扳动螺旋桨，汽缸中残余的混合气受压缩后可能自燃，使螺旋桨转动起来，有伤人的危险。

3.3过贫油燃烧

如果混合气的余气系数a>1.1，则为过贫油燃烧。过贫油燃烧时的现象：A.发动机功率减小，经济性变差。B.汽缸头温度降低。C.发动机振动。D.排气管发出短促而尖锐的声音。E.汽化器回火。防止过贫油燃烧，除了正确调整贫富油设置以外，还应注意发动机在低温条件下启动时，由于温度低，汽油不易汽化，混合气容易过贫油，易回火，所以发动机低温启动注油应稍多些。一旦发生汽化器回火，应立即前推油门杆开大节气门，使进气气体流速增加，将火焰吸入汽缸，消除回火。

3.4过富油燃烧

如果混合气的余气系数a<0.6，则为过富油燃烧。混合气过富油燃烧的现象是发动机功率减小，经济性变差，汽缸头温度降低。过富油混合气也存在混合不均，富油程度不一致。最终使汽缸内燃气压力大小不等，也会引起发动机振动。但过富油燃烧与过贫油燃烧比较，过富油燃烧也有其不同的现象：A.汽缸内部积炭，使发动机功率减小，经济性变差，严重时还会导致发动机故障。B.排气管冒黑烟和“放炮”。防止过富油燃烧，除了正确调整贫富油设置以外，还应注意在飞行中，若收油门过猛，此时节气门迅速关小，空气量骤然减少，而燃油量因系统惯性使其减小滞后，容易造成暂时的混合气过富油，而发生排气管“放炮”现象。所以操纵油门要柔和。

4结语

燃油管理与航空安全有着非常密切的关系，良好的燃油管理能使发动机稳定、可靠地工作，并能充分发挥发动机性能和保证飞行安全。作为飞行员，严格按照要求进行燃油管理和正确应对各种因燃油管理出现特情是不可或缺的飞行技能之一。因此，对燃油管理进行充分的学习和训练是保证飞行安全的基础。