[28燃油] 燃油神秘传输事件

#原标题#

燃油传输：原理、分类、异常情况和案例辨析

#本期看点#

1. 大坡度机动可能导致传输活门提前打开；

2. A320特有的燃油回收机制；

3. 使用交输活门可能导致燃油不平衡

本文探讨飞机燃油传输的原理、分类、正常和异常情形，并对一些假“传输”的案例也做了辨析。其中03、04、05部分适用于A320系列。

目录

01 什么是燃油传输

02 地面的燃油传输

03 空中的燃油传输

04 偏离理论情况的传输

05 由发动机“中转”的“传输”

06 使用交输活门导致的“传输”

07 供油管破漏造成的“传输”

带着思考题阅读：

1. 为什么需要进行燃油传输？

2. 为什么地面传输要求打开抽油活门？

3. 为什么设计了空中的燃油传输？（A320系列）

4. 内外油箱之间的传输为什么有时候偏离理论情况？（A320系列）

5. 为什么设计了回收IDG冷却燃油的机制？（A320系列）

6. 中央泵和大翼泵如何协同工作？

7. 为什么使用交输活门可能会导致燃油不平衡？

8. 为什么供油管破漏可能造成燃油溢出？

01 什么是燃油传输

这里使用的“燃油传输”（Fuel Transfer）一词，是手册中的正式用语，指的是燃油发生在不同油箱之间的（tank to tank）、非消耗性的物理转移。燃油传输可以发生在地面和空中。

地面的燃油传输（fuel transfer on ground）发生在发动机停转期间，通常是出于维护目的。常见的例子是为了测试燃油泵是否正常或者进行燃油系统的其他测试，而在中央油箱和大翼油箱之间传输燃油。对于A320系列，燃油泵的工作逻辑区分了自动和人工模式，必须设置为人工模式。

空中的（或者说飞行中的）燃油传输（fuel transfer in flight）发生在发动机运转期间，基本目的是保证和优化燃油布局。对于A320传统构型的燃油箱布局，大翼区分了内侧和外侧油箱，外侧油箱可以单方向地向内侧油箱传输；对于A321和采用相同燃油箱布局的A320，中央油箱的燃油不能直接被发动机或APU使用，而要先被传输到大翼油箱才能被使用；对于有ACT（附加中央油箱）的飞机，ACT中的燃油同样不能被发动机或APU使用，而是要先传输到中央油箱，然后才能被使用。A320系列的这些情形，都是在空中的燃油传输；这些传输是自动发生的，并且是单方向的。B737NG没有空中的燃油传输。

发动机或APU运转期间，燃油从油箱到达用户，虽然也发生了物理转移，但 “通常”是消耗性的，这不同于传输。这里对“通常”二字打了引号以示强调，是因为A320系列用于发动机IDG滑油冷却的燃油可以被“回收”，本文在相关段落专门探讨。

地面加油（Refueling）也不同于传输，因为燃油是从燃油车转移到飞机上。但是，在A320系列的地面加油程序中也有类似于传输的过程。对于传统燃油箱布局，总是先加满外侧油箱，当外侧油箱已满，继续加注的燃油才通过一根“溢流管”（spill pipe）进入内侧油箱。下面的示意图展示了地面加油时燃油进入大翼油箱的路径，内侧和外侧油箱以15号肋（rib 15）为界。这个过程与马上要介绍到的空中燃油传输的第一种情形有相似之处。

02 地面的燃油传输

在维修人员的日常用语里，地面的燃油传输也叫“倒油”（中文词汇）。B737NG的FCOM把地面传输作为机组可以实施的一个补充程序，但在航司的实践中往往没有相关培训，机组也几乎没有机会实施这个程序。A320的FCOM中没有这个程序，制造商不要求机组实施地面的燃油传输。

下面这张图展示B737NG（使用加油车或地下油库的）“压力加油”程序中燃油的转移路径。加油总管（fueling manifold）是燃油管道系统的“公共区域”，是加油、放油和燃油传输的必经之路。3个加油关断活门控制这个公共区域3个接口的通断，而加油单向活门（fueling check valve）使得这些接口只能作为公共区域的出口，而不能成为入口。在加注燃油时，公共区域的入口是加油接口（fueling receptacle），如图所示。

而在地面传输时，公共区域的入口是放油口（defuel port）。燃油从提供燃油的源油箱（source tank）出发，由这个入口进入公共区域——加油总管，再从相应的加油关断活门进入目标油箱（target tank）。源油箱的燃油泵提供传输的动力。

对于A320系列，地面传输的原理与此相似。燃油从源油箱（source tank）出口处的“放油/传输活门”（defuel/transfer valve）出发，进入公共区域——加油长廊（refuel gallery），通过相应的“加油活门”而进入目标油箱（target tank）。如果使用交输活门，其目的与使用放油活门一样，是为了建立两个油箱之间的通道。源油箱的燃油泵提供传输的动力。

为了打开B737NG的放油口，必须在地面操作打开“放油活门”（defuel valve）；为了打开A320的放油/传输活门，同样必须在地面的控制面板上进行操作。因此维修人员说：只有在地面才能“倒油”。

03 空中的燃油传输

尽管只有在地面才能“倒油”，但对于A320系列，空中的燃油传输是正常并且必要的。

加注燃油时，外侧油箱通过溢流管（spill pipe）向内侧油箱传输燃油，先加满外侧再加满内侧；而在正常消耗燃油时，则始终只消耗内侧油箱。当内侧油箱的燃油量减少到750 kg（受控于低油位传感器low level sensor），油箱间传输活门（intercell transfer valve）打开，开始外侧向内侧的传输。此后油箱间传输活门保持打开，直至落地以后再次加注燃油或给燃油系统通电时才关闭。这是空中发生燃油传输的第一种情形。

一共有4个油箱间传输活门，每侧大翼各有两个，安装内外油箱的分界——15号肋上。靠前的2个活门（左和右各1个）受控于安装在2号肋的2个低油位传感器（low level sensor，左和右各1个），只要有1个传感器由于燃油面下降而变干（不被浸润），左右2个活门都打开；靠后的2个活门受控于安装在2号肋的另外2个传感器，控制逻辑同样。这里说的2号肋和15号肋，都是支撑大翼油箱的、沿机身方向伸展的、带有开口的支撑板，靠近机身的肋，序号较小；2号肋接近机身，15号肋是内、外侧油箱的分界。

下图展示的案例中，SD页面上外侧油箱图标里有绿色空心三角形，表示油箱间传输活门（intercell transfer valve）在空中已经打开；EWD有相应的绿色的提示：OUTR TK FUEL XFRD。燃油量数值显示外侧油箱的燃油已经全部传输完了。

对于A321以及有相似燃油箱布局的其他A320系列飞机，中央油箱的燃油不能直接被使用，而必须先借助于引射泵传输到大翼油箱。A320空中燃油传输的第二种情形。

引射泵受控于大翼燃油传输活门，而传输活门受控于控制面板上的CTR TK L/R CFR按钮。但是值得注意的是，尽管控制面板40VU上的绿色标志线似乎暗示传输活门是用来传输燃油的，但实际情况却是：传输活门的功能只是帮助建立引射泵的动力，而不是传输燃油。

传输活门使得来自大翼燃油泵的一部分增压燃油可以到达引射泵，从而产生引射动力。这部分作为动力的燃油来自大翼油箱，又和来自中央油箱的燃油混在一起返回到大翼油箱。它在引射泵里产生引射动力，将来自中央油箱的燃油引入大翼油箱。尽管与传统布局的原理不同，但这样的设计同样保证了中央油箱总是优先于大翼油箱被消耗。

有ACT（附加中央油箱）的A320，ACT先向中央油箱传输，而后才能被使用。ACT先向中央油箱传输也遵循于自动逻辑。这是A320空中燃油传输的第三种情形。在自动传输时，SD页面上以空心绿色三角形表示“传输中”。

04 偏离理论情况的传输

图片展示了一种偏离理论情况的传输造成的后果。在空中，大翼内侧油箱中的油量还明显高于750 kg时，油箱间传输活门就已经被打开，因此导致外侧油箱向内侧油箱传输了。现在SD页面中没有显示活门被打开的符号（绿色空心三角形），是因为飞机已经重新通电，活门已经关闭。

750 kg是在前文讲述过的使“低油位传感器”变干的燃油量。传感器安装于比较靠近翼根的2号肋（RIB 2），当飞机处于正常姿态，内侧燃油量低于750 kg时燃油面低于传感器；而当飞机进行了大坡度机动，那么在下沉一侧的大翼中，即使内侧燃油量明显高于750 kg，传感器也有可能暴露于燃油面以上，从而提前触发油箱间传输活门的打开。

实际经验中，甚至当内侧油箱有2000 kg以上的油量时，传输活门也可能被打开。飞行员说这挺常见的，在落地前就打开了。这很可能就是由于进近时进行过大坡度转弯；反过来说，在落地前如果进行大坡度转弯，那么只要燃油量合适，就可以预期到活门会被打开，传输会发生。

05 由发动机“中转”的“传输”

下图与上一段中的图片有关，来自同一架飞机。这架飞机实际上刚刚进行过大约半小时的试车（发动机运转测试），接下来又试车大约十分钟，两张图片反映了第二次试车前后的燃油量变化。

在十分钟左右时间里，左大翼外侧油箱从250 kg增加到670 kg；而内侧油箱所减少的数值，正好等于发动机所消耗的（F.USED数值）和外侧油箱所增加的。右大翼情况相似。难道在发动机运行期间，内侧油箱也会向外侧油箱传输燃油吗？

事实上，外侧油箱所增加的燃油的确来自于内侧油箱，但也是“回收”自发动机，路径是：内侧-发动机-外侧。也可以理解为：这是由发动机“中转”的“传输”。

“回收”自发动机——外侧燃油量的神秘增加由此得到了解释。那么为什么会设计有燃油回收机制呢？主要目的在于燃油热量管理，而不像正常传输那样是为了保证和优化燃油布局。

使用中的燃油有温度限制，不能过高，也不能过低；在空中主要是怕冷。过冷的燃油中富含冰晶，影响燃油流动。在高空环境中如果缺乏热交换，燃油的温度可以低到-40℃以下，这与使用最多的燃油牌号JET A的冰点-47℃已十分接近。燃油需要被加热。而持续运转的发动机IDG，机械运动产生的热量则可以把IDG滑油加热到高达200℃以上。IDG滑油需要被冷却。

制造商看到了冷燃油对于热滑油的价值，因此除去空气冷却之外，主流发动机也借助于热交换器使冷燃油对IDG滑油进行冷却。吸收了热量的燃油，可以进一步送到燃烧室用于燃烧；但空客进一步挖掘了热滑油对于冷燃油的价值：被IDG滑油加热了的燃油，由专门的活门进行分流控制，部分或者全部被“回收”到大翼外侧油箱。

被回收的热燃油与大翼中较冷的燃油混合，确实提高了燃油温度，因此负责分流控制的活门总是倾向于打开以便回收燃油。只有在以下情况中由FADEC关闭活门，主要是为了安全：

1. 燃油温度高

2. 燃油流量高（例如爬升阶段、高功率运行时）

3. 发动机仅获得重力供油（燃油泵失效、低压时）

4. 大翼油箱中的燃油量低（优先用于正常目的）

5. 燃油进入了通风防波油箱（有可能发生溢出）

图片展示的是V2500的情形。一个名为“燃油位传感控制组件”（FLSCU）的计算机，接收燃油箱里不同类型传感器（油位、温度和压力）的信号，在符合触发条件时，将信号经由EIU交给EEC，由EEC关闭FDRV（燃油分流和返回活门），从而停止回收燃油。N2、IDG滑油温度、FF是直接提供给EEC的控制信号。

顺便一提：为了管理燃油热量，除了燃油回收机制，A320还设计了以下ECAM程序，在FCOM中给出了触发这些程序的温度阈值——

-FUEL L(R) INNER(OUTER) TK HI TEMP

-FUEL L(R) INNER(OUTER) TK LO TEMP

-FUEL L(R) WING TK HI TEMP

-FUEL L(R) WING TK LO TEMP

06 使用交输活门导致的“传输”

在飞行中使用交输活门，有可能会导致燃油不平衡，这与多只燃油泵如何协同工作有关。为了理解泵的协同工作，先从读者比较熟知的“中央油箱优先供油”说起，这涉及到中央泵与大翼泵。

对于B737NG和A320，燃油系统总体上区分了中央和左右大翼，如何控制不同油箱的供油顺序呢？与一些多发动机（四发或以上）的飞机通过计算机来控制不同，它们的方法是对简单物理原理的运用——

在设计上，第一、不同油箱的燃油泵输出压力不同；第二、每只燃油泵的出口安装了单向活门。当燃油泵“并联”运转（operate in parallel），输出压力较大的泵就能抑制输出压力较小的泵，这是因为压差关闭了单向活门，使后者无法输出燃油，而只能旁通回到油箱中。

例如A320中央泵的输出压力大约是30 psi，而大翼泵大约是25 psi，单向活门的打开压力可以忽略。如果它们“并联”运转，中央泵就抑制了大翼泵。因此在自动模式下，尽管所有泵都在运转，却只有大翼燃油在消耗，直至燃油位足够低时中央泵被自动关闭。对于被抑制的泵，燃油可以通过顺序活门（sequence valve）回到油箱里，因此其持续运转不会损坏自身。

在正常运行中交输活门是关闭的，左右侧各有3只燃油泵分别协同工作，因此我们实际上看到的是1只中央泵抑制了2只燃油泵。以一对二，很厉害吧？事实上，只要并联的泵输出压力有明显的不同，“以一当十”也是有可能的。以上是正常运行时中央油箱优先被消耗的原理。但是，在使用交输活门的情况中，怪事发生了。

在一个“神秘事件”里，A320飞行员第一次在真实飞行中见到了FUEL CTR TK PUMP 1 LO PR告诫，他按照ECAM程序打开交输活门、关闭1号中央泵，稍后随着中央油箱的消耗，2号泵也自动关闭了。在接下来的一段时间里，左侧大翼的燃油量几乎不再减少，而右侧燃油却加倍减少。

他开始有了各种问号：是指示错误了？还是发生了泄露了？不对不对，看SD页面现在4个大翼泵都在运转，那是不是右侧的大翼泵一边在供油，一边在向左侧油箱传输了？或者会不会是左侧大翼泵坏了？能不能尝试重置一下？

故事的结局是开放式的，因为真实事件不止一起……在有的版本里，两侧大翼的燃油量越差越多，直到1.5吨以后，主角实施了燃油不平衡程序；而在有的版本里，主角对眼前的现象感到不解和无助，最终身心俱疲，选择了返航。

其实返航是可能避免的。在FCOM对于这个ECAM的解释里提到了泵的“性能”（performance）不同可能导致燃油不平衡；FCOM未进一步明确说明的是：所谓泵的“性能”，正是指泵的输出压力。

在前面解释大翼泵与中央泵的协同工作时指出，中央泵的输出压力更大，是它抑制大翼泵并使中央油箱优先消耗的原因。相同的分析对于大翼泵与大翼泵的协同工作也是成立。

理论上大翼泵有相同的输出压力，但实际输出压力却可能略有不同。假设大翼泵的输出压力都偏离了理论值25 psi，左侧大翼泵是24psi，右侧大翼泵是26 psi。当它们由于交输活门打开而被串联在一起，那么右侧大翼泵就抑制了左侧大翼泵。这时候，左侧大翼泵出口的单向活门关闭，尽管持续运转，燃油却只是从顺序活门返回左侧油箱。因此，左侧燃油不再消耗；而右侧燃油同时供给两侧发动机，以双倍的速率减少。

可见主角所猜测的右大翼向左大翼“传输”燃油的情况并没有发生。我们把以上知识传送给他，他很快就平静下来，并且顺利地继续执行航班。

同样的原理对于B737NG或其他多泵协作的飞机当然也是成立的。航空公司有时给执行试车工作的维修人员提供自编的工卡，内容可能与AMM（维修手册）并不那么相符。例如AMM要求起动发动机之前把燃油交输活门放在关闭位（如同正常飞行），但自编工卡可能要求放在打开位。如下图所示意的，这实际上这样就把左右侧的燃油泵并联在一起了。

试车员打开了交输活门和所有大翼泵，同时起动左右发动机。他认真监视显示器上的参数，开始紧张起来：唉！FF都正常啊，怎么只有左边的燃油在减少啊？是不是哪儿有问题？要不要关发？小伙伴提醒：燃油交输活门开着呢。关闭燃油泵之后，燃油消耗恢复正常。

在这个案例中，异常情况的原因在于左侧大翼泵的“性能”更强大。那么是否要认为这是故障并且需要排故呢？翻阅FIM（故障隔离手册，B737NG）和TSM（排故手册，A320），未能查到相关说法。但通过前面提及的A320的FCOM里的文字可以知道：制造商的立场实际上是接受两侧大翼泵性能有差异的，并且也给出了针对飞行员的操作要求。

使用交输活门会导致燃油不平衡，这个事实也带来这样的启发：之所以要求在正常情况应当关闭这个活门，除了保证安全“冗余度”的考虑，也是为了避免燃油不平衡、确保飞行性能的对称。

07 供油管破漏造成的“传输”

最后我们来看看一种故障情况造成的假“传输”。

在《三不一要》里，介绍过制造商担忧的与燃油泄露有关的一种多重失效情况：1、中央油箱泄露；2、大翼内侧油箱的FULL油位传感器失效；3、位于内侧油箱区域的中央泵供油管破漏。

中央泵通过供油管（feed pipe）将中央油箱中的燃油提供给发动机，这些管路不可避免地要穿过大翼油箱，实际上完全可以说是浸没在其中。当使用中央燃油时，正常情况下大翼中的燃油不会增加，但如果供油管破漏了，大翼中的燃油将会持续增加，从数值变化看仿佛是发生了中央向大翼的传输。

上图是一个破漏的供油管。从原理上讲，由于供油管浸没在油箱中，因此不严重的破漏是可以被包容的。而严重的破漏则可能导致实际输出压力明显降低，从而触发燃油泵低压告诫。因此假如在运行中确实发现了前述的数值上似乎是“传输”的情况，那么就可以推测可能有这些情况和后果：中央泵发生低压、供油管破漏、燃油溢出。假如证实了，那么检查证实没有燃油泄露，则可以根据ECAM实施中央泵低压程序。

当然了，我们都不希望如此见多识广……

—— END ——

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