民用飛機(jī)空調(diào)設(shè)備驗(yàn)證爆破壓力確定及驗(yàn)證方法研究

江娜

【摘 要】本文給出了一種民用飛機(jī)空調(diào)設(shè)備驗(yàn)證爆破壓力的確定方法，并對(duì)驗(yàn)證爆破壓力適航條款的符合性的試驗(yàn)驗(yàn)證方法進(jìn)行了研究，為空調(diào)設(shè)備的驗(yàn)證爆破壓力條款的符合性驗(yàn)證提供了參考。

【關(guān)鍵詞】空調(diào)系統(tǒng)；飛機(jī)；25.1438條款；驗(yàn)證壓力；爆破壓力

0 引言

1977年前，美國適航當(dāng)局發(fā)現(xiàn)飛機(jī)的“增壓系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)部件（如管路及其連接）在使用運(yùn)行中常以不可接受的速率損壞”，因此通過修正案Amdt.25-41引入適航條款CCAR25.1438，旨在對(duì)增壓系統(tǒng)和氣動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行測試，確保設(shè)備能長久安全運(yùn)行，不影響飛機(jī)安全。本文的目的就是研究空調(diào)設(shè)備對(duì)25.1438條款的符合性。

1 條款表述

CCAR25.1438對(duì)驗(yàn)證爆破壓力要求如下：增壓系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)

（a） 增壓系統(tǒng)元件必須分別進(jìn)行壓力值為最大正常工作壓力2 倍的破壞壓力試驗(yàn)和1.5倍的驗(yàn)證壓力試驗(yàn)。

（b） 氣動(dòng)系統(tǒng)元件必須分別進(jìn)行壓力值為最大正常工作壓力3 倍的破壞壓力試驗(yàn)和1.5倍的驗(yàn)證壓力試驗(yàn)。

（c） 可以用分析或分析和試驗(yàn)相結(jié)合的方法，來代替本條（a）或（b）要求的各項(xiàng)試驗(yàn)，條件是適航當(dāng)局認(rèn)為該方法與所要求的試驗(yàn)等效[1]。

其中空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備基本屬于增壓系統(tǒng)元件，因此必須符合25.1438（a）條或（c）條的要求。本文首先給出了一種空調(diào)設(shè)備驗(yàn)證爆破壓力值的確定方法，再對(duì)其驗(yàn)證爆破壓力值的試驗(yàn)驗(yàn)證方法進(jìn)行了研究。

2 確定驗(yàn)證爆破壓力值

根據(jù)飛機(jī)任務(wù)階段不同、供氣方式不同、單/雙空調(diào)組件工作模式、防冰是否開啟等因素，空調(diào)設(shè)備的最大正常工作壓力及對(duì)應(yīng)的工作溫度均不相同。通常，飛機(jī)任務(wù)剖面分地面待機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、滑行、起飛、爬升、巡航、下降、盤旋、進(jìn)近、著陸等任務(wù)階段。空調(diào)系統(tǒng)有發(fā)動(dòng)機(jī)引氣、APU（輔助動(dòng)力裝置）引氣、地面高壓氣源引氣三種供氣方式。另外，空調(diào)系統(tǒng)分單組件和雙組件工作模式。下面以飛機(jī)典型任務(wù)剖面為例，列出確定空調(diào)設(shè)備最大正常工作壓力的所有可能工況。

由于材料的強(qiáng)度受溫度的影響，因此必須將上述1.5倍工作壓力組和2倍工作壓力組轉(zhuǎn)換到同一溫度標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行衡量。同時(shí)，為了簡化試驗(yàn)及保護(hù)試驗(yàn)人員安全，通常試驗(yàn)在室溫下進(jìn)行。因此將上述工作壓力轉(zhuǎn)換到室溫條件。室溫條件下的最大壓力即為驗(yàn)證壓力和爆破壓力。

4 工作溫度到室溫下的壓力換算

根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]，可通過下面的公式完成工作溫度到室溫下的驗(yàn)證壓力換算。爆破壓力的轉(zhuǎn)換公式形式相同，僅轉(zhuǎn)換因子不同。下面以驗(yàn)證壓力為例。

5 試驗(yàn)方法

5.1 試驗(yàn)臺(tái)架

典型的試驗(yàn)臺(tái)架如下圖1所示：壓力源為空調(diào)設(shè)備提供滿足驗(yàn)證爆破壓力的壓縮空氣或水，并通過限流閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。壓力傳感器用于測量供入空調(diào)設(shè)備的壓力是否達(dá)到驗(yàn)證爆破壓力值。除此之外，還需要根據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)選用合適的堵蓋，堵住設(shè)備的所有出口。由于驗(yàn)證爆破壓力值較高，為了確保安全，在試驗(yàn)前可在空調(diào)設(shè)備內(nèi)腔注滿干凈的水。

5.2 試驗(yàn)過程

a）按5.1節(jié)圖1搭好試驗(yàn)臺(tái)。除用于進(jìn)水的出口外，確認(rèn)空調(diào)設(shè)備其余所有出口均已密封；

b）在空調(diào)設(shè)備內(nèi)腔注滿干凈的水；

c）將進(jìn)水出口密封；

d）檢查試驗(yàn)設(shè)備和工裝的密封性；

e）在空調(diào)設(shè)備入口供入不小于驗(yàn)證/爆破壓力，并保壓3分鐘；

f）關(guān)閉氣源。

6 試驗(yàn)合格判據(jù)

根據(jù)AC25-22，增壓系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)的元件經(jīng)受驗(yàn)證壓力試驗(yàn)后，元件應(yīng)當(dāng)功能正常（如沒有有害的永久變形）；而元件在經(jīng)受本條（a）（b）款的破壞壓力試驗(yàn)后（即爆破壓力試驗(yàn)），壓力氣體還能儲(chǔ)存于元件和系統(tǒng)中（元件不會(huì)破裂或過度滲漏，應(yīng)該允許有永久變形），但不要求元件在試驗(yàn)過程中和試驗(yàn)后，保持功能正常[3]。因此，驗(yàn)證壓力試驗(yàn)的判據(jù)是：

a）目視檢查產(chǎn)品外觀，應(yīng)無破損和永久變形；

b）對(duì)照生產(chǎn)圖紙，產(chǎn)品應(yīng)能通過尺寸檢查；

c）試驗(yàn)后，產(chǎn)品性能應(yīng)能通過接受試驗(yàn)。

爆破壓力試驗(yàn)的判據(jù)是：目視檢查產(chǎn)品外觀，應(yīng)無破損。

7 總結(jié)

本文對(duì)民用飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)驗(yàn)證爆破壓力的確定方法進(jìn)行了研究，提出根據(jù)任務(wù)剖面，結(jié)合不同的供氣源、空調(diào)組件工作模式以及是否防冰等因素給出確定驗(yàn)證爆破壓力的工況，并對(duì)不同工況下的壓力進(jìn)行室溫轉(zhuǎn)換，以此求出驗(yàn)證爆破壓力的方法。并給出了一種爆破壓力的試驗(yàn)驗(yàn)證方法，對(duì)空調(diào)設(shè)備的驗(yàn)證爆破壓力條款的符合性驗(yàn)證提供了參考。

【參考文獻(xiàn)】

[1]CCAR-25-R4運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)[S].2011年11月7日第四次修訂.

[2]MMPDS-04 Metallic Materials Properties Development and Standardization[S]. 2008.

[3]AC25-22 Certification of transport airplane mechanical systems[S].2000.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]