某輔助動力裝置冷卻通風系統試飛結果分析

，玉梅

(中國飛行試驗研究院發動機所，陜西 西安 710089)

0 引言

該輔助動力裝置(簡稱APU)，主要用于在地面或空中為飛機主發動機的起動、座艙環境控制、機翼防冰等提供壓縮氣源，驅動交流發電機為飛機地面維護和空中應急提供所需電能[1]。輔助動力裝置通風冷卻系統的合理、有效設計對APU附件的使用壽命、飛行安全、延長使用壽命降低成本有著非常重要的作用，同時也是試飛鑒定考核的一項重要內容[2]。本文通過加裝在APU艙內的環境溫度傳感器和附件表面的鉑電阻溫度片對艙內環境溫度和主要附件表面進行溫度測量，分析高溫條件下的試飛結果，得到了溫度數值、變化規律及相關因素對其影響。其結果對APU艙通風冷卻系統優化設計和試飛方法的改進都有借鑒意義。

1 APU冷卻形式及其使用范圍

APU通風冷卻系統是保證APU在其工作包線范圍內正常工作不可缺少的系統之一，其主要功能是在飛機整個工作包線范圍內為APU提供滿足其冷卻要求的氣流；同時對APU艙內的零部件，APU表面及其附件進行冷卻，使其溫度在正常工作的溫度范圍之內；并將冷卻后的氣體有效地排出機艙外[3]。

APU艙的冷卻氣流由APU提供。APU冷卻風扇在附件傳動系統的驅動下從APU進氣穩壓腔抽吸空氣，經冷卻風扇出氣管將冷卻空氣分成兩路分別對APU艙和滑油散熱器進行冷卻。APU冷卻風扇后的一股氣流經APU艙冷卻氣進口直接排入APU艙前端，由于冷卻風扇對冷卻氣流做功，氣流壓力升高，冷卻氣流在壓差作用下由前向后圍繞APU向排氣百葉窗流動，冷卻后的氣流經APU艙上的排氣百葉窗排入外部大氣[4]。

2 試驗方法及結果分析

試驗時在APU附件表面和APU艙加裝溫度傳感器測取溫度，鑒定考核冷卻通風系統設計可靠性。試驗在高溫條件下進行，飛機正常起飛爬升，至一定飛行高度，以一定速度進行長時間(10～20 min)穩定平飛，試驗過程中，APU保持工作狀態[5]。

圖1、圖2分別為相同飛行高度，相同外界大氣溫度，不同飛行速度條件下，APU艙溫的變化曲線[6]。

(1)艙溫試飛結果

圖1 試飛中艙溫的歷程曲線

圖2 試飛中艙溫的歷程曲線

從圖分析，可獲得以下結論：

a)飛機地面滑行時，APU艙溫不斷上升，直到飛機爬升前艙溫達到最高值，之后隨著飛行高度降低，艙溫下降，直到最高飛行高度，降到最低點，而在飛機下降過程溫度不斷上升；

b)保持速度穩定平飛階段，開始艙溫呈現下降趨勢，最后趨于穩定；

c)對于相同高度，相同高空外界大氣溫度條件下，不同速度平飛試驗結果表明，最小速度時APU艙溫最高，之后速度增加，艙溫降低，但在隨著速度繼續上升，溫度又呈現上升的趨勢。如圖3所示。

圖3 不同速度條件下的APU艙溫試飛結果

(2)附件表面溫度結果分析

圖4 35℃、穩定平飛附件表面溫度試飛歷程曲線

圖5 34℃、穩定平飛附件表面溫度試飛歷程曲線

從圖上分析獲得如下結論：

a)地面滑行階段艙溫和附件表面溫度不斷上升達到最高值，之后隨著飛機高度上升，溫度不斷下降；

b)下降階段隨著飛行高度下降，溫度持續上升；

c)保持一定速度一定高度穩定平飛階段，附件表面溫度開始降低，最后趨于穩定；

d)速度對附件表面溫度的影響，如圖6所示，小速度飛行時，附件表面溫度最高，之后，速度上升，溫度降低，但隨著速度繼續上升，溫度又呈現上升趨勢。

圖6 不同速度條件下的附件表面溫度結果

3 結論

通過分析高溫條件下(地面溫度接近35℃)，飛機進行長時間穩定平飛時，APU冷卻通風系統的試驗結果，可以得出：APU艙環境溫度和附件表面溫度最高值出現在地面滑行階段；上升和下降階段，均隨高度上升溫度不斷降低；保持高度、速度穩定平飛階段，各溫度值開始持續降低，最后趨于穩定；另外，小速度飛行不利于APU冷卻通風。

[1] 飛機設計手冊編委會.飛機設計分冊——動力裝置分冊[M].北京：航空工業出版社，2006

[2] 國防科學技術工業委員會.GJB243A 航空燃氣渦輪動力裝置飛行試驗規范[S].北京：國防科工委軍標出版發行部，2004(11)40

[3] AP-21-03R3.適航管理程序 型號合格審定程序[S].中國民用航空總局：2012，08

[4] 黃國平，梁德旺，何志強.大型飛機輔助動力裝置與微型渦輪發動機技術特點比對[J].航空動力學報，2008，02(2)：383-388

[5] CCAR-25-R3, 中國民用航空規章運輸類飛機適航標準[S]， 中國民用航空總局， 2001(5)175

[6] 巍錦洲，吳美茜，王京.APU冷卻通風系統溫度測量與分析[J].工程與試驗，2011，2(2)：11-13