1、飞机燃油系统微生物污染的检测及防治 研讨 李岩 蔡增杰 林明 海军航空工程学院青岛校区 摘 要： 该文通过分析飞机燃油系统易遭受的微生物污染类型, 研究了微生物污染对飞 机工作性能的严重影响, 并探讨了在维护阶段便于使用的微生物污染检测方法, 进而提出了针对飞机燃油系统微生物污染的维护防治措施。 关键词： 燃油系统; 微生物污染; 检测; 防治; 作者简介：李岩 (1978-) , 女, 吉林松原人, 讲师, 博士, 主要研究领域为: 飞机系统、结构可靠性。 Discussion on Test and Prevention of Microorganism Contamination in
2、Aircraft Fuel System LI Yan CAI Zeng-jie LIN Ming Naval Aeronautical and Astronautical University, Qingdao Branch; Abstract： By analyzing the types of microorganism contamination in aviation fuel system, the paper studied the serious effect on aircraft fuel system, and discussed the test method of m
3、icroorganism contamination in fuel. Finally the paper bring forward several measures on maintenance and prevention aimed at microorganism contamination in aircraft fuel system. Keyword： fuel system; microorganism contamination; test; prevention and cure; 0 引言 飞机燃油系统的重要功用为储存航空燃油, 并通过按顺序的供油保证发动机的 正常运行
4、, 因此航空燃油的清洁与否直接关系着发动机的正常工作及飞机的飞 行安全。 近年来, 多起飞行事故经调查均表明与飞机燃油系统的微生物污染有关 系, 这些污染物经检测是由霉菌、细菌等微生物组成的。微生物污染可以直接导 致飞机燃油箱严重腐蚀、 燃油泵供油不足甚至发动机空中停车等严重后果, 微生 物污染问题对飞机燃油系统及飞机安全的影响已不容忽视。 1 航空燃油中微生物污染的种类及影响 微生物通指所有形体微小的单细胞, 以及个体结构简单的多细胞和没有细胞结 构的低等生物。微生物种类繁多, 包括细菌、放线菌、蓝细菌、真菌 (酵母菌、 霉菌和覃菌) 等, 对飞机燃油系统影响最大的主要微生物是细菌、 霉菌和
5、酵母菌, 具体的细菌包括假单孢杆菌、弧菌、芽孢杆菌等;霉菌包括树脂枝孢霉、拟青霉、 烟曲霉、土霉素等;酵母霉包括红酵母、假丝酵母、球拟酵母等。 微生物主要依靠碳和水等物质生存。飞机燃油中的碳氢化合物, 例如烷烃、芳香 烃等都可以为其食用。 水则是微生物生存的重要介质, 微生物吸收的养分或代谢 产物只能先在水中溶解, 之后通过细胞表层进行吸收或排泄。 微生物不能在无水 的环境中生存。 而微生物所需的其他因素, 如氮源也可来自于飞机燃油箱的其他 材料, 如腈橡胶、聚氨酯类物质等;其他微量元素, 例如磷酸盐等也可来自于燃 油本身。 在众多的微生物中, 对飞机燃油系统的危害较大的有两种。一种是树脂芽枝
6、霉, 属于真菌的一种。它们可以生存在 050的温度范围内, 其中生长更为迅速 的温度为2535。它们主要在燃油与水的界面中生长, 但在有铁锈和污垢存 在的情况下繁殖更加迅速。 树脂芽枝霉菌丝体和代谢物形成粘泥或浮渣, 可造成 燃油系统元件堵塞等问题;另一种微生物是硫酸盐还原细菌, 它属于脱硫弧菌的 一种。 此种细菌可以还原硫酸盐离子, 还会在缺氧时分解含硫的有机物, 进而产 生硫及硫化氢, 可对金属造成严重腐蚀。 这种细菌的存在同样必须依靠水, 在温 度30左右生长最快。 随着微生物在适宜的生存条件下成长繁殖, 飞机的燃油箱底部会出现黑色或棕 色的“软泥”, 冷凝水层出现黑色, 油滤上有“豹点
7、”以及燃油出现臭鸡蛋味 等现象, 这都对飞机系统的工作性能产生影响, 主要表现在以下几个方面: (1) 对燃油系统管路及附件的影响:堵塞和腐蚀是微生物对飞机燃油系统产生影 响的两种主要方式。 微生物如果大量繁殖在油箱中存水处, 它们可进一步产生团 簇结构, 进而迅速增加体积, 直接会导致堵塞输油管路和油滤。 另外也会可能导 致燃油系统的各种传感器 (例如流量计等) 失灵, 放沉淀活门等堵塞, 进而直 接导致燃油系统工作故障频发。 (2) 对防护涂层及油箱内部结构腐蚀:微生物对防护涂层的腐蚀, 主要是将油箱 内部结构防护涂层内的有机物作为其食物, 附着在上面生长繁殖, 其产生的代 谢产物对防护涂
8、层进行腐蚀, 使其失去防护作用。 若防护涂层一旦遭到严重破坏, 便使得基体金属 (主要是铝合金) 层受到腐蚀, 进而造成油箱内部大面积腐蚀。 铝合金受到微生物污染影响的主要类型为点蚀, 点蚀一般沿铝合金的重力方向 发展, 对其力学性能影响较大。 另外微生物作为阴极也可能导致铝合金表面的电 偶腐蚀。 (3) 对发动机性能的影响:一旦微生物进入油箱, 微生物在油箱中产生的大量污 染物, 会造成油滤、 活门等附件及输油管路的堵塞, 这会直接导致发动机供油量 不足, 发动机难于起动点火或时间过长, 发动机无法正常进入慢车状态。 而这又 极易造成发动机喘振或超温现象进而损伤发动机, 无法及时脱离的起动机
9、也会 因为超过负荷而损坏。 而避免微生物污染对飞机工作性能的危害, 只能通过及时准确的检测燃油系统 的污染情况, 并做出相应的处理措施, 进而保证航空安全。 2 航空燃油中微生物的检测手段及发展情况 当前微生物污染的检测手段比较多, 有比较专业的方法, 例如菌落培养法, 在 实验室中对微生物进行培植及检测, 但该类方法需要比较严格的无菌操作环境, 操作人员也需要具备生物学基础, 这对于飞机维护人员一般也是无法达到的。 较 为常用的还是利用间接检测和仪器检测的方法对燃油微生物的污染进行检测。 2.1 间接检测法 所谓间接检测法, 指的是通过燃油的外观及物理化学特性是否发生变化间接推 测出燃油有无
10、发生微生物污染。 1) 外观 燃油在没有受到微生物污染的情况下看起来应该是透明和清澈的, 不应有固体 杂质。 如果有浑浊、 透明度差或存在絮状物等现象, 很可能是微生物的生长繁殖、 含水量多或者其他杂质影响所致。 2) 固体颗粒 燃油中如果有由于微生物污染造成的固体杂质、悬浮物质或不溶性的固体颗粒, 通常都是由于某些大型的微生物的生长繁殖造成的, 例如真菌及其代谢沉积物 质, 或者是微生物污染造成的金属掉落物质。 3) 铜片腐蚀 铜片腐蚀测试借助置于燃油中的铜片的腐蚀严重程度, 间接地测定燃油中有无 强腐蚀性的外来物质。航空燃油中如果生长有硫酸盐还原菌、梭菌以及其他会还 原生成硫化氢的发酵菌,
11、 它们会生成大量具有强腐蚀性的硫酸盐等硫化物, 从 而对飞机燃油系统的各个金属部附件造成腐蚀。 4) 化学成分 航空燃油一旦发生微生物污染, 其化学成分也会有显著变化, 主要表现在五个 方面:一是随着微生物的数量增多, 在燃油或燃油中的水里含有的蛋白质、油脂 或脂肪酸成分也会增加;二是随着微生物污染的严重程度, 燃油中的烷烃含量会 随之减少;三是微生物及其生成物会腐蚀飞机燃油系统中的各金属部件, 进而引 起燃油中的金属离子浓度增大, 例如铁、铝和锰等;四是一些细菌的生长会消耗 氮, 并结合其他物质将其生成亚硝酸盐和氨, 从而引起燃油中的氮离子浓度减 小;五是燃油中的硫酸盐还原菌会还原生成硫化氢
12、, 从而引起硫离子浓度增加。 其他间接检测的方法还很多, 例如酸碱度、免疫分析、表面张力等。但是若要对 燃油中的微生物污染进行定量化的分析测试, 还需通过仪器测试等其他方法。 2.2 仪器测试法 仪器测试法是通过在测试过程中对油液外加物质, 外加物质对燃油中的微生物 有所反应后, 再利用某些特定设备检测燃油的外观、 物理或化学指标的变化, 从 而判断燃油有无微生物污染问题。 一般情况下, 仪器测试的方法能够较快地检定出燃油有无微生物污染问题, 而 且人为误差因素较少。 国际航空运输协会 (IATA) 推荐几种仪器测试方法, 包括 Microbe Monitor2、HY-Li TE Jet2、F
13、uel Stat TM Resinae 等, 它们都可以测 定出燃油受到微生物污染严重的程度。 相比传统的检测方法, 仪器测试的方法使 用起来更加方便, 也能较为精确的测定燃油受污染的程度, 但其成本也较高。 其 中HY-Li TE 测试法能在 10min 内测定出燃油受到微生物污染的程度, 使用简便 快捷, 在众多民用航空公司应用较为普遍。 除此之外, 近年来也出现了许多新的检测方法, 例如光谱分析测试, 通过检测 燃油的组成分析主要分子的种类及细胞成分含量等, 但这些方法需要比较专业 的设备, 成本也比较高, 在实际应用中, 应利用各种检测方法的优缺点, 结合 检测需要达到的要求联合使用各
14、种检测方法。 3 在维护阶段对航空燃油微生物污染的主要防治措施 对飞机燃油系统的微生物污染应采取综合性的防治措施, 在当前条件下, 针对 微生物污染形成的原因可以采取以下几种技术防护措施: 3.1 控制飞机燃油箱的水分, 把好加油关 水分是微生物生存的必要条件, 在飞机的维护阶段, 一定要严格控制好加油阶 段带入燃油的水分, 同时严格按照维护规程, 做好燃油中冷凝水的排放工作。 加 油前保证加油车中的油水分离;并随时检查、清洗微生物污染物, 并保证各排水 孔的通畅。 3.2 及时清洗燃油滤等设备 在维护阶段, 一旦发现燃油滤等设备中存有“污泥”状物质, 有必要对燃油通 过适当的检测方法检验燃油
15、是否已受到微生物污染, 此时在按照维护规程对飞 机维护的基础上, 还有必要再次清洗燃油滤、 水分离器等容易积水的设备, 甚至 整体清洗油箱。如果油箱中受污染区域有限, 可以采用人工清洗油箱的方式;而 如果受污染面积较大, 则可以使用压力清洗的方式对油箱进行清洗。 3.3 添加杀菌剂 在燃油中加入杀菌剂也是防止微生物污染比较有效的措施。 但虽然杀菌剂种类非 常多, 但适用于航空燃油的杀菌剂必须满足相当高的要求, 比如不损害航空燃 料本身的性能;随燃油燃烧也不损伤发动机的性能;能在燃油中充分溶解, 且在 水相中得以迁移;其具有的毒性必不能损害人体及环境;抗菌谱合理;方便应用和 储存;可进行生物降解
16、等。某些国外国家应用硼化物杀菌剂 BIOBORJF, 其主要杀 菌成分是含二元醇的环状硼酸酯混合物。国内有些部门采用 T901A杀菌剂。在使 用杀菌剂时, 必须严格按照杀菌剂对杀菌时间及剂量的规定, 根据燃油的体积 加入适当杀菌剂, 并保证足够的时间使其发挥杀菌作用。 除了在技术上采取多种措施, 制定针对性的微生物污染防护制度也是很有必要 的。 在飞机燃油系统的使用和维护过程中, 及时跟踪检测航空燃油和飞机燃油系 统微生物污染情况, 按照制定好的规定做好检测分析, 做出相应处理措施, 并 加强相对应的日常维护工作, 确保飞行安全。 空中客车公司给出了一种解决方案, 流程图如图 1所示, 他们结
17、合飞机维护手册 (AMM) 将微生物滋生检查及维护进 行了必要的改进。 4 结语 飞机燃油系统作为飞机工作系统的重要组成部分, 微生物污染由于其本身具有 的隐蔽性, 正逐步受到飞机维护人员的重视而成为飞机燃油系统污染的大问题。 对此国外的航空部门在不断加大微生物检测等方面的研究力度, 而国内这方面 的研究和应用还不甚深入和普遍, 对于飞机维护人员也没有一套合理完整的监 控方法, 这方面的研究只有我们不断地累积经验, 并加快制定各种控制规范或标准, 同时在飞机燃油系统的设计、制造、使用和维修的全寿命过程中, 充分重 视其微生物污染的监控, 使之更好地应用于飞机燃油系统的微生物污染防治中。 图1
18、微生物检查和维护措施流程图 下载原图 参考文献 1仇义霞, 柳华, 邓川, 等.喷气燃料中微生物污染检测方法研究进展J.广 东化工, 2015, (2) :86. 2崔艳雨, 陈世一.航空燃油系统微生物污染检测方法研究J.化学工程与装 备, 2010, (7) :116-117. 3李瑜, 余红伟, 魏徵, 等.航空燃料系统微生物危害及防护J.广州化工, 2013, (4) :27-28. 4冯振宇, 陈磊, 周惠文.飞机整体油箱的微生物腐蚀及维护J.航空维修与 工程, 2009, (3) :52-54. 5吴晓金.喷气燃料的微生物危害及对策J.中国民航飞行学院学报, 2001, (12) :
19、20-22. 6朱融霞, 杜会玲.航空燃料系统铝合金的微生物腐蚀J.石油化工腐蚀与防 护, 2002, (19) :28-29. 7史承天.航油污染对发动机的危害及其预防J.民航经济与技术, 1996, (4) :51. 8孙宇.浅析航空燃油中的微生物污染J.山东化工, 2015, (9) :121-123. 9吴旻, 侯民利, 胡成江.飞机燃油系统中微生物的污染J.2007, (5) :58-61. 10罗龙朋, 徐志开.燃油污染预防与维护措施J.航空维修与工程, 2010, (4) :49-50. 11夏祖西, 苏正良, 彭华乔, 等.谈航油中的微生物污染J.中国民用航空, 2009, (4) :62-63. 12梁俊.航空燃料的大敌微生物J.油气储运, 1995, (10) . 13朱绒霞, 杜会玲.航空燃料系统铝合金的微生物腐蚀J.石油化工腐蚀与防 护, 2002, (4) :28-29. 14马振瀛, 朱艳静, 张建国, 等.航空燃油系统的微生物危害J.石油商技, 2000, (2) :24-26. 15郭启营.航空煤油中微生物污染及防治J.河北科技大学学报, 2010, (6) :270-273.
