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

1、    民用飛機(jī)空調(diào)設(shè)備驗證爆破壓力確定及驗證方法研究    江娜【摘 要】本文給出了一種民用飛機(jī)空調(diào)設(shè)備驗證爆破壓力的確定方法，并對驗證爆破壓力適航條款的符合性的試驗驗證方法進(jìn)行了研究，為空調(diào)設(shè)備的驗證爆破壓力條款的符合性驗證提供了參考?！娟P(guān)鍵詞】空調(diào)系統(tǒng)；飛機(jī)；25.1438條款；驗證壓力；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，旨在對增壓系統(tǒng)和氣動部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行測試，確保設(shè)備能長久安全

2、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25.1438條款的符合性。1 條款表述ccar25.1438對驗證爆破壓力要求如下：增壓系統(tǒng)和氣動系統(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 倍的破壞壓力試驗和1.5倍的驗證壓力試驗。（b） 氣動系統(tǒng)元件必須分別進(jìn)行壓力值為最大正常工作壓力3 倍的破壞壓力試驗和1.5倍的驗證壓力試驗。（c） 可以用分析或分析和試驗相結(jié)合的方法，來代替本條（a）或（b）要求的各項試驗，條件是適航當(dāng)局認(rèn)為該方法與所要求的試驗等效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)

3、設(shè)備驗證爆破壓力值的確定方法，再對其驗證爆破壓力值的試驗驗證方法進(jìn)行了研究。2 確定驗證爆破壓力值根據(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)動機(jī)啟動、滑行、起飛、爬升、巡航、下降、盤旋、進(jìn)近、著陸等任務(wù)階段?？照{(diào)系統(tǒng)有發(fā)動機(jī)引氣、apu（輔助動力裝置）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

4、組轉(zhuǎn)換到同一溫度標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行衡量。同時，為了簡化試驗及保護(hù)試驗人員安全，通常試驗在室溫下進(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。下面以驗證壓力為例。5 試驗方法5.1 試驗臺架典型的試驗臺架如下圖1所示：壓力源為空調(diào)設(shè)備提供滿足驗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。由于驗證爆破壓

5、力值較高，為了確保安全，在試驗前可在空調(diào)設(shè)備內(nèi)腔注滿干凈的水。5.2 試驗過程a）按5.1節(jié)圖1搭好試驗臺。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證/爆破壓力，并保壓3分鐘；f）關(guān)閉氣源。6 試驗合格判據(jù)根據(jù)ac25-22，增壓系統(tǒng)和氣動系統(tǒng)的元件經(jīng)受驗證壓力試驗后，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）款的破壞壓力試驗后（即爆破壓力試驗），壓力氣體還能儲存于元件和系統(tǒng)中（元件不會破裂或過度滲漏，應(yīng)該允許有永久變形），但不要求元件在試

6、驗過程中和試驗后，保持功能正常3。因此，驗證壓力試驗的判據(jù)是：a）目視檢查產(chǎn)品外觀，應(yīng)無破損和永久變形；b）對照生產(chǎn)圖紙，產(chǎn)品應(yīng)能通過尺寸檢查；c）試驗后，產(chǎn)品性能應(yīng)能通過接受試驗。爆破壓力試驗的判據(jù)是：目視檢查產(chǎn)品外觀，應(yīng)無破損。7 總結(jié)本文對民用飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)驗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證爆破壓力的工況，并對不同工況下的壓力進(jìn)行室溫轉(zhuǎn)換，以此求出驗證爆破壓力的方法。并給出了一種爆破壓力的試驗驗證方法，對空調(diào)設(shè)備的驗證爆破壓力條款的符合性驗證提供了參考?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1ccar-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.2mmpds-04 metallic materials properties development and standardization