冷中明

前段時間，筆者在網(wǎng)上看到一則熱搜新聞，說某航空公司一航班在機場排隊快兩個小時，眼看快起飛時卻發(fā)現(xiàn)飛機沒油了，不得不回去加油。按當班機長的說法，飛機是因為“排隊時間過長導致消耗燃油過多”。

一般而言，為了確保飛行安全，飛行前機務都會按照航線要求加注所需任務用油，并留有一定備用燃油，以便飛機遇到突發(fā)狀況時還能繼續(xù)飛行一段時間，支撐到安全地點著陸。

但是，這架飛機當時已經(jīng)滑出停機坪，在滑行道上排隊。飛機發(fā)動機都已開機運轉，以便隨時可以加大馬力迅速起飛。噴氣式發(fā)動機可不是汽車發(fā)動機，即便怠速運轉，也要消耗可觀的燃油，因此排隊兩小時后需加油也屬于正常了。

我們從民用飛機燃油系統(tǒng)典型油箱結構布置圖可知，集油箱作為直接給發(fā)動機供油油箱之一，布置有燃油泵，分別通過供油管路獨立給左/右發(fā)動機供油，還可通過設置引射泵等手段把其他油箱內的燃油轉輸?shù)郊拖鋬龋_保集油箱在幾乎所有飛行時間內都保持滿油狀態(tài)，持續(xù)給發(fā)動機供油。在低于一定油量時，相關設備會通過低油量告警提醒飛行員，但這時油箱剩余燃油仍可確保飛機能夠安全備降和著陸，極端情況下才會發(fā)生燃油耗盡、機毀人亡的事故。

為充分驗證民用飛機燃油系統(tǒng)的可靠性和安全性，為獲得和驗證極端條件下燃油系統(tǒng)數(shù)據(jù)，民用飛機在試飛中就不得不進行一項試驗——人為耗盡飛機油箱燃油，甚至飛到發(fā)動機停車。這就是民用飛機燃油系統(tǒng)一項重要的飛行試驗：不可用燃油量試飛。

不可用燃油量的概念

由于民用飛機油箱尺寸較大，受制于油箱結構設計特點和燃油泵布置，油箱中一定量的燃油是不可能被泵送給發(fā)動機的，這部分燃油稱為不可用燃油。不可用燃油量是飛機使用壽命期內機隊必須承擔的重量，代表飛機的直接重量損失。該數(shù)據(jù)的大小，作為民機燃油系統(tǒng)設計重要技術指標之一，需要通過試驗的方法獲得。

不可用燃油量由兩部分組成：一部分是燃油箱中的“死油”，也叫不可排放燃油，是留在油箱中無法被排放出的燃油，一般在飛機總裝后通過機上地面試驗測量得到;另一部分是飛行時無法泵送給發(fā)動機的剩余燃油中可被排放出的燃油，其數(shù)據(jù)一般通過飛行試驗測試得到。

根據(jù)CCAR-25-R4《運輸類飛機適航標準》第25.959條——不可用燃油量規(guī)定，為了獲得“在最不利供油條件下”的不可用燃油量，應當對燃油系統(tǒng)結構形狀進行分析，以確定試驗油箱的臨界試驗條件，使得試驗程序不會導致非保守不可用燃油量。在飛行試驗前可以借助試驗飛機燃油箱模型，依靠建模軟件對各種飛行姿態(tài)下的不可用燃油量進行計算分析，確定臨界供油飛行姿態(tài)，并由此選擇試驗條件。

根據(jù)適航條款要求和CAAC建議，申請人開展不可用燃油量試飛時，一般選取側滑和動態(tài)機動等不利供油條件，以及平飛、爬升、下降等預定運行動作，讓飛機耗油直至發(fā)動機出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)，甚至停車。

不可用燃油量的試飛方法

進行不可用燃油量試飛的過程中，在確定好試驗飛機油箱最不利供油條件和臨界飛行姿態(tài)后讓飛機保持飛行，當油面低于燃油泵吸油口時，油箱中剩余燃油將無法被泵送至發(fā)動機。但這時供油管路中尚有部分燃油，仍能保證發(fā)動機運轉。隨著燃油消耗，燃油流量減小，發(fā)動機轉速會出現(xiàn)不穩(wěn)定，這時可以認為“發(fā)動機工作開始出現(xiàn)不正?！保藭r試驗油箱剩余燃油就是對應飛行姿態(tài)下的不可用燃油。

為了獲得較為保守的不可用燃油量，在發(fā)動機轉速出現(xiàn)不穩(wěn)定時，飛機可以采用以下2種方法返場著陸：

一是單發(fā)著陸。將發(fā)動機燃油控制開關撥到“OFF”位，關閉供油管路燃油切斷閥門，試驗發(fā)動機停車，試驗油箱燃油將無法再被發(fā)動機消耗，飛機單發(fā)返場著陸。

二是雙發(fā)著陸。打開交輸供油閥，關閉試驗油箱內的燃油泵，利用非試驗油箱給雙發(fā)供油，在試驗側發(fā)動機轉速上升并穩(wěn)定后，雙發(fā)返場著陸。

進行不可用燃油量試飛時，為了減少試驗時間，需要將試驗油箱油量調整至接近不可用燃油量，非試驗油箱加注滿足任務所需燃油，并且要求左/右油量差值不能超過飛機允許的最大不平衡燃油量。因此，試驗動作結束后，飛機將以較大的不平衡燃油量返場著陸。

兩種試飛方法的對比

從飛機的操穩(wěn)特性和試飛風險來看，上述兩種試飛方法各有利弊。方法1關閉試驗發(fā)動機，飛機單發(fā)返場著陸，為了維持航跡和姿態(tài)，既要使用副翼平衡不平衡燃油量產(chǎn)生的滾轉力矩，又要利用方向舵修正較大不對稱推力產(chǎn)生的偏航力矩。在不對稱推力作用下，飛機還會存在一定的側滑，試驗狀態(tài)如圖a所示。

方法2與方法1相比，在左/右機翼不平衡油量相同的條件下，雙發(fā)同時工作，可以消除不對稱推力產(chǎn)生的較大偏航力矩對飛機操縱帶來的不利影響。使用副翼平衡不平衡燃油量引起的滾轉力矩，并利用方向舵糾正使用副翼帶來的偏航力矩，試驗狀態(tài)如圖b所示。

基于以上分析，在同樣不平衡燃油量條件下，方法1和方法2舵面偏角都有較大的操縱余量，但是方法2可以獲得更好的飛機操穩(wěn)特性;在自動駕駛功能不具備時，方法2可以一定程度上減輕機組人員的操作負擔。

從試飛風險來看，方法1關閉試驗發(fā)動機，飛機單發(fā)返場著陸，存在非試驗發(fā)動機失效的可能性，雙發(fā)停車概率增大。雙發(fā)停車后，飛機將無動力著陸，有可能造成災難性后果。

方法2雙發(fā)返場著陸，則會降低雙發(fā)停車的概率，減小機組人員的工作負擔。另外，雙發(fā)下降返場，燃油消耗加大，非試驗油箱油量減少更快，會在一定程度上減輕不平衡油量對飛機操縱的影響。但是，燃油消耗過快，試驗機若無法及時返場著陸，對飛行安全也會產(chǎn)生極大影響。

綜上所述，無論方法1還是方法2，不可用燃油量飛行試驗都存在較大的安全風險，為保障飛行試驗安全，在試驗前會組織各專業(yè)開展仔細的安全評估工作，制定詳細的風險降低措施和應急處置措施，比如：在本場開展;在試驗動作結束后，盡快組織飛機返場著陸;并在不超過允許的最大不平衡油量前提下，盡量多裝燃油，以保證剩余燃油可以滿足返場燃油要求等，確保飛行安全。