民用飛機空氣管理系統共通性分析研究

奚海燕　薛戰東　韓興光

【摘 要】本文件首先介紹了共通性概念，然后以某航空制造公司兩個型號民用飛機為例，從空氣管理系統功能和架構、工作原理、主要部件、安裝位置、人機接口等方面梳理設計的差異性和共通性，最后這兩個型號的民用飛機空氣管理系統的共通性設計現狀進行了總結。

【關鍵詞】民用飛機；空氣管理系統；空調系統；壓調系統；氣源系統；機翼防冰系統；共通性；差異性

1 共通性概述

共通性是指兩個或者更多機型從設計理念到設計標準規范，從通用零件的配套到大部件的裝配，從備件支持到外場保障等盡可能的采用相似或者相同的方式，實現設計、制造、裝配、取證、服務等方面的互通，以期達到降低設計和使用成本、提高效率等目的。主要包括：系列間型號共通性、系列內型號共通性和與競爭型號的共通性。

飛機研制開展共通性工作的最終目標，是為飛機制造商和用戶創造更多的價值，其主要體現在：

a）對制造商而言，相同的機體設計，降低設計研制成本，同時也可加快適航取證周期；相同的工裝工藝，降低制造成本；相同系統、零部件，降低供應商選擇成本。

b）對客戶而言，降低客戶維修成本；降低備用航材的庫存成本；降低了機組培訓時間成本；提高了安排飛行員的靈活性，降低了人力調配成本。

因此，型號共通性研究對于確定飛機基本形態是非常重要的，在考慮市場需求、安全性、質量和成本的基礎上，也應該保持后續飛機的獨立性。

2 民用飛機設計現狀概要

目前，全球正在發展50座級以上噴氣客機的公司共有7家。其中，擁有或正在研制100座級以上干線飛機的共有4家：波音公司、空中客車集團、俄羅斯聯合航空制造公司、中國商飛公司。擁有或正在研制50至100座級支線飛機的共有5家：巴西航空工業公司、加拿大龐巴迪公司、俄羅斯聯合航空制造公司、中國商飛公司、日本三菱公司。

其中波音公司非常注重飛機共通性設計的理念。 例如B737NG系列研制過程中，專門成立了“低維修成本設計”項目組。項目組收集各種數據資料，評估新的數字化系統，增加零部件的通用性，減少零部件的總量，最終B737NG系列98%的機械零部件具備通用性，促使B737NG系列的維修成本降低了15%。

本文圍繞某飛機制造公司2個型號民用飛機的空氣管理系統，梳理其設計的共通性和主要差異。

3 某飛機制造公司2個型號民用飛機空氣管理系統共通性共通性梳理

本文中分析的空氣管理系統主要包括氣源系統、空調系統（含壓調系統）和機翼防冰系統。

3.1 某飛機制造公司2個型號民用飛機氣源系統共通性梳理

氣源系統向飛機的各個用戶系統供應壓縮空氣。氣源系統從左右發動機的引氣系統、APU引氣系統和地面氣源獲得引氣，來自各個氣源的引氣匯集到氣源總管然后被分配給發動機起動系統、空調與增壓系統、發動機進氣道包皮防冰系統、機翼防冰系統、水箱增壓系統、總溫探頭通氣和液壓油箱增壓系統。

機型1和機型2氣源系統的共通性主要在：

a）均從發動機、APU和地面高壓氣源引氣，左右兩側獨立的發動機引氣系統，并可通過交輸引氣活門進行隔離或互連，APU引氣均可在地面或空中供氣；

b）均為翼吊機型，機型1和機型2的氣源系統部件、管路布置及走向一致。

機型1和機型2氣源系統的差異性主要在：

a）機型1從發動機引氣系統高壓壓氣機第9級和第5級獲得引氣，機型2從發動機壓氣機段第10級或第14級引氣；

b）過壓告警值不同，機型1為220psi，機型2為130±5psig；

c）告警信息和指示燈不同。

3.2 某飛機制造公司2個型號民用飛機空調系統共通性梳理

空調系統主要實現制冷、空氣分配、溫度控制、再循環、電子設備冷卻等功能。盡管機型1和機型2的空調系統子系統分類有所不同，但實現的功能基本類似。

機型1和機型2的空調系統的共通性主要在：

a）設計架構相似，均包括制冷系統、空氣分配系統、再循環系統和溫度控制系統等子系統，都實現了空氣冷卻、空氣分配、通風、座艙溫度和壓力調節以及再循環功能。

b）控制板安裝位置以及控制板布局相似，指示和告警系統設計相似。

機型1和機型2 的空調系統主要有以下幾方面差異：

a）空調組件：機型1的空調組件初級和次級換熱器是串聯式，機型2的空調組件初級和次級換熱器是并聯式；

b）貨艙通風加溫功能：機型1的貨艙不具備通風功能。前后貨艙是采用排氣至貨艙與蒙皮之間的夾縫，來實現對貨艙的加熱。前貨艙排氣來自設備艙和客艙，后貨艙排氣來自客艙。均不進行溫度控制。機型2 的前后貨艙均有獨立的通風加溫系統，其系統自動控制，但無需飛行員控制；

c）門區域加熱功能：機型1裝有門區域加熱系統，對登機門和應急艙門進行加熱。機型2不具備門區域加熱功能。

3.3 某飛機制造公司2個型號民用飛機壓調系統共通性梳理

飛機壓調系統通過調節排出座艙的空氣流量，確保在所有正常工作狀態下，座艙壓力、座艙內外壓差和座艙壓力變化率等均在人體生理和機體結構的允許范圍內，滿足旅客的安全性、舒適性要求及飛機結構強度要求。本章節主要從主要部件入手對壓調系統進行共通性分析。

3.4 某飛機制造公司2個型號民用飛機機翼防冰系統共通性梳理

機翼防冰系統使用氣源系統所提供的熱空氣對機翼外側三塊前緣縫翼進行加熱防冰。

機型1和機型2的機翼防冰系統的設計特點主要是：

a）系統功能均為防止發動機外側三段縫翼前緣結冰；

b）系統的主要部件均為電磁活門，關斷活門，供氣管，套管，柔性接頭，噴射管；

c）系統在人機接口設計均為飛行員觀測到結冰條件后，通過控制面板開關啟動防冰。故障和狀態信息可直接通過控制器面板的燈顯示。

d）設計差異主要為機翼防冰系統的設計差異僅為駕駛艙控制板布局不同。

4 某飛機制造公司2個型號民用飛機空氣管理系統共通性研究小結

本文通過對某飛機制造公司2個型號民用飛機空氣管理系統各個子系統的工作原理、主要功能、系統架構、人機接口和主要部件等方面的梳理和分析，發現機型1和機型2的機翼防冰系統和壓調系統具有高度的共通性；機型1和機型2的氣源和空調系統由于涉及子系統的復雜性和需求多樣性，在基本功能保持共通性的同時，具體的設計存在一定的差異性。總的來說，機型1和機型2的空氣管理系統均為傳統設計架構，具有相當程度的共通性，但機型1某些局部設計更為合理，符合主流設計趨勢。

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[責任編輯：朱麗娜]