民用飛機(jī)輔助動(dòng)力裝置適航標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)證方法研究

（中國(guó)商飛上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院， 上海 201210）

民用飛機(jī)輔助動(dòng)力裝置（Auxiliary Power Unit,APU）主要功能是為發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)和空氣管理系統(tǒng)提供引氣，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)提供應(yīng)急電源[1]。APU實(shí)際上是一個(gè)小型的動(dòng)力裝置，但由于APU和動(dòng)力裝置功能的不同，其適航標(biāo)準(zhǔn)也有一定的不同[2]。APU的適航標(biāo)準(zhǔn)包括兩個(gè)部分，一是APU本體的適航標(biāo)準(zhǔn)，包括美國(guó)聯(lián)邦航空管理局（Federal Aviation Administration,FAA）發(fā)布的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定TSO-C77b和歐洲航空安全局（European Aviation Security Agency,EASA）發(fā)布的CS-APU；二是APU安裝的適航標(biāo)準(zhǔn)，EASA發(fā)布的CS25部中單獨(dú)列出了APU安裝的相關(guān)適航條款（J分部），F(xiàn)AA在2001年4月發(fā)出了關(guān)于APU安裝的FAR25附錄K草案，后來(lái)雖未將附錄K草案納入到FAR25部，但一般通過(guò)等效安全的方式將附錄K草案作為APU安裝的審定基礎(chǔ)。

本文主要分析了TSO-C77標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合FAR25部對(duì)APU本體的相關(guān)要求，總結(jié)了APU制造商在進(jìn)行TSO驗(yàn)證時(shí)需要考慮的飛機(jī)級(jí)安裝條件，并由此分析了直接采用TSO-C77b的驗(yàn)證結(jié)果來(lái)表明符合性的FAR25部相關(guān)條款。

1 APU適航標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)證方法研究

1.1 TSO-C77標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展趨勢(shì)

TSO-C77b發(fā)布于2000年12月，用于替代TSO-C77a，兩者的主要差異見(jiàn)表1。差異主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：（1）從安全性角度，TSO-C77b新增了安裝節(jié)的防火要求、轉(zhuǎn)子軸向飛出的包容要求和所有轉(zhuǎn)子壽命限制等要求；（2）將FAR25部和問(wèn)題紀(jì)要的要求納入到TSO-C77b中，修訂了負(fù)加速度要求和滑油箱膨脹空間要求，新增了進(jìn)氣管道防火和著火情況下不能產(chǎn)生危險(xiǎn)量有毒氣體的要求；（3）按照APU最新的設(shè)計(jì)特征及行業(yè)的發(fā)展，增加了電子部件環(huán)境條件要求和軟件開發(fā)過(guò)程要求。

表1 TSO-C77b與TSO-C77a差異對(duì)比

因此從這三個(gè)方面考慮，以下幾點(diǎn)在TSO-C77b中存在缺失或與行業(yè)發(fā)展不一致的地方，下一版中是否會(huì)納入這些要求，值得大家以后加以關(guān)注。

（1）近些年，包括FAA和CAAC等局方對(duì)防火等安全性要求越來(lái)越嚴(yán)格，有資料顯示，F(xiàn)AA認(rèn)為對(duì)采用引射式冷卻設(shè)計(jì)的APU，滑油散熱器需滿足FAR25.1023（b）的要求，從而要求滑油散熱器必須是防火的，而在TSO-C77b中要求滑油散熱器至少是耐火的（第5.2.2章節(jié)），兩者有較大不同。

（2）附錄K草案25.951（c）要求在規(guī)定的燃油結(jié)冰條件下，APU應(yīng)能工作正常。TSO-C77b中沒(méi)有該要求，僅在附錄2中提到APU制造商需在型號(hào)規(guī)范中定義APU防止燃油結(jié)冰的措施（如果適用）。

（3）FAA在2014年11月發(fā)布的25-140修正案[3]修訂了25.1093（b）渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣結(jié)冰的要求，并提出25.1093(b)所有要求均適用于APU。其中25.1093（b）（2）地面結(jié)冰條件在TSO-C77b中存在缺失。

1.2 TSO驗(yàn)證時(shí)需考慮的飛機(jī)級(jí)安裝條件

附錄K草案25.901（c）要求APU的安裝必須符合TSO提供的安裝指南，為了避免在25部取證時(shí)重復(fù)工作，飛機(jī)制造商必須提供飛機(jī)的安裝條件，并要求APU制造商在TSO驗(yàn)證時(shí)考慮飛機(jī)的安裝條件。

表2給出了飛機(jī)制造商需提供的飛機(jī)級(jí)安裝條件，主要可以分為三類：一是，飛機(jī)包線限制類，包括飛機(jī)運(yùn)行包線、姿態(tài)包線、負(fù)加速度限制、燃油和滑油類型等；二是，飛機(jī)環(huán)境條件類，包括電子部件的鑒定級(jí)別、限制載荷和極限載荷等要求；三是，飛機(jī)安全性需求類，包括APU驗(yàn)證類型、有毒氣體、APU轉(zhuǎn)子爆破包容設(shè)計(jì)和軟件研制保證等級(jí)等要求。

表2飛機(jī)制造商需提供的飛機(jī)級(jí)安裝條件

1.3 APU適航驗(yàn)證方法研究

FAR25部和附錄K草案除了對(duì)APU安裝提出要求外，部分條款對(duì)APU本體也提出了一些要求，其中部分要求與TSO-C77b的要求相同或相似。表3對(duì)這些條款與TSO-C77b相關(guān)章節(jié)作了差異分析，通過(guò)對(duì)比，除附錄K草案25.1093(b)(1)在飛機(jī)級(jí)進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)需考慮飛機(jī)和進(jìn)排氣對(duì)APU本體的影響外，其余條款都可直接采用TSO-C77b的驗(yàn)證結(jié)果表明對(duì)FAR25部條款的符合性。

表3 APU適航條款驗(yàn)證研究

2 結(jié)束語(yǔ)

（1）本文通過(guò)對(duì)比TSO-C77b與TSO-C77a的條款要求，分析了APU適航標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢(shì)，并基于行業(yè)的發(fā)展及FAA立場(chǎng)的變化，提出了幾點(diǎn)TSOC77b可能需要更改的方面；

（2）FAR25部部分條款對(duì)與TSO-C77b的要求相同或相似，通過(guò)對(duì)比這些要求的差異性，總結(jié)了APU本體在TSO驗(yàn)證時(shí)需考慮的飛機(jī)級(jí)安裝條件；并由此分析了可直接采用TSO-C77b的驗(yàn)證結(jié)果表明符合性的FAR25部相關(guān)條款。

[1]《航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì).輔助動(dòng)力裝置及動(dòng)力機(jī)[M].北京：航空工業(yè)出版社，2007.

[2]金中平.輔助動(dòng)力裝置及其標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展綜述[J].航空標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，1998，(4):19-22.

[3]Federal Aviation Administration(FAA).Amendment Nos.25-140 Airplane and Engine Certification Requirements in Supercooled Large Drop,Mixed Phase，and Ice Crystal Icing Conditions[S].US:Department of Transportation，2014.