民用飞机辅助动力装置舱排液装置设计方法研究

民用飞机辅助动力装置（APU）舱排液装置用于将APU舱内可能泄漏的可燃液体排出机外,对整个系统和飞机的安全具有重要意义。针对重力排液,总结了APU舱排液装置的设计要求及相关机型的排液设计方案,在此基础上研究了民用飞机APU舱排液装置相关的设计要素和设计流程,获得了民用飞机APU舱排液装置的初步设计方法。     

民用飞机APU舱门排液设计

APU舱门与APU 排气口距离非常近,从APU 舱门排出的可燃液体很有可能会流入飞机尾锥的APU排气口,造成安全事故。APU 舱门的排液如何避开APU 排气口是一个非常重要的设计。     

APU舱排液孔大小确定的初步方法

APU舱排液孔大小决定了APU舱排出可燃液体的能力。根据ACNO．25．863—1中关于APU舱排液的相关定量要求,给出了确定APU舱排液孔大小的初步方法,并用某型飞机相关数据进行验证,所得结果合理。     

APU舱引射排液出口速度的估算方法

APU舱引射排液是一种复杂的气液两相流混合过程。通过假设,获得了一种APU舱引射排液装置出口液体排放速度的一维估算方法,并根据该方法计算了地面和空中典型姿态下APU舱排液管出口的液体排放速度,这些计算结果可作为全机级APU舱排液路径数值模拟的输入条件。计算结果表明,引射排液可以有效增加排液管出口液体排放速度,而且APU舱排液管出口液体排放速度与飞行高度成反比。     

民用飞机辅助动力装置进气系统防火适航条款解读及试验研究

民用飞机辅助动力装置(简称APU)安装在飞机后机身APU舱内。APU舱作为民用飞机适航审查过程中的指定火区,需要经过严格的防火密封性验证。确保APU舱火区内可能发生的火灾危险不会传播到飞机的其他区域,影响到APU系统乃至整个飞机的安全运行。APU系统通过进气系统穿越APU舱防火墙与外界大气连通,为APU正常工作提供新鲜空气。进气系统穿越防火墙对APU舱的防火密封能力提出了很大考验。民用飞机适航审定也对APU进气系统防火性能提出了详细的适航条款要求。从APU进气系统防火适航条款解读入手,通过某型民用飞机APU进气系统防火适航审定实例,对进气系统防火从设计角度进行了研究,并且对适航审查时需要重点关注的防火密封区域进行了试验研究。     

民用飞机辅助动力装置排液验证试验方法研究

民用飞机辅助动力装置(APU)排液验证试验涉及APU 系统、总体布置及气动外形设计、APU 舱结构和后尾锥结构等多个专业,属于整机集成验证问题,是国内外民机取证过程中的共性难点。对民用飞机APU 排液验证试验方法进行了研究,给出了APU 排液地面试验和飞行试验时相关测试改装、试验方法的技术要点以及试验结果的符合性判据。     

客机APU舱温度场的数值计算

为研究大型客机APU舱传热过程和进行结构热分析,采用数值方法计算了APU舱温度场。采用商业CFD软件Fluent,选用Realizable k-ε湍流模型和S2S热辐射模型建立了APU舱内流动和传热数值计算模型,得到了流场、温度场和热流信息。APU舱中主要传热过程是辐射传热;APU防火罩和排气管隔热罩起到了热辐射遮热罩的作用;防火罩内的APU冷却空气对于降低防火罩温度有重要作用;排气管内的引射冷却空气有效降低了壁面温度。     

具有舱门补型结构的高空舱排气流场特性数值研究

为了研究具有舱门补型结构的大涵道比发动机高空舱的排气流场特性,对其开展了精细化几何建模及数值模拟研究。首先,建立了带舱门补型结构的高空舱、发动机与排气扩压器联合的仿真物理模型;随后,针对不同的舱门结构形式、发动机工况以及次流流量,通过数值模拟方法进行对比验证;最后,分析舱门补型结构对高空舱排气流场影响机理,给出舱门补型结构对排气流场特性的影响规律。结果表明：舱门补型结构对发动机推力计算结果无明显影响,推力主要受发动机参数和环境压力的影响,但有舱门补型时高空舱内回流区明显减小,有利于高空舱内气体的排出;次流不仅降低了高空舱内气体的回流,还使得舱温降低,在高空舱内起到了整流和降温的作用;引射距离会影响排气扩压器的气体排出效率,且随着引射距离的减小,高空舱内回流区明显减小,提升了排气扩压器效率。     

民用飞机电子电气设备舱门高强度辐射场(HIRF)防护设计研究

适航规章CCAR-25中给出了航空器暴露在高强度辐射场(HIRF)中应满足的抗干扰要求,针对某型号民用飞机电子电气设备舱门对HIRF环境防护能力较弱的问题,提出一些提升舱门HIRF防护能力的优化设计建议。在对飞机电子电气设备舱门HIRF防护能力研究时,以该型号民用飞机电子电气设备舱门为研究对象,将舱门与电子电气设备舱结构模型简化成复杂金属腔体开环形孔缝的模型,并类比开孔矩形金属腔体的电磁屏蔽效能的研究,归纳出可能提升结构HIRF防护能力的结构优化设计方向。依据优化设计方向规划了3个舱门结构优化方案,并对该型号民用飞机进行低电平扫掠场(LLSF)试验以验证优化方案的有效性,对试验结果分析表明,所提的建议对于提高电子电气设备舱门HIRF防护能力是有效的。     

内埋武器舱动态流动特性及降噪控制方法研究

流动经过武器舱会产生诸如边界层分离、剪切层失稳、气动噪声等一系列复杂流动特征，进而可能对舱内设备和结构造成破坏。本文以近真实复杂内埋武器舱为研究对象，通过高精度数值仿真获取内埋武器舱动态流动特性；根据流场特性，分析武器舱内噪声产生机理，提出了前缘扰流片、导波管以及前缘吹气三种流动控制方案。通过高速风洞试验，系统分析了舱门开度、内埋武器挂载等因素对武器舱内噪声水平的影响，并且对不同扰流装置的降噪效果进行了测试分析。结果表明：内埋武器舱内流动以小尺度湍流结构为主；前舱在舱门小开度时总声压级较高，随开度增加后舱总声压级增大，舱门开到一定程度后，舱内总声压级分布基本一致。舱内挂载武器减弱流动对各壁面的拍击强度，使得舱内各壁面总声压级降低。三种控制方式均能够抬高剪切层，减弱武器舱内的能量注入，进而对武器舱内总声压级产生一定的降噪效果。在本文研究范围内，前缘扰流片的降噪效果最为显著，降噪幅值达5 dB。     

民用飞机第25.865条要求及符合性验证研究

基于国内外运输类飞机针对适航标准第 25. 865 条的符合性现状,结合飞机在着火情况下一定时间内的操纵和安全飞行需要,在分析易受飞机着火影响的飞行安全关键部件防火要求的基础上,即位于指定火区或邻近指定火区内必需的飞行操纵器件、发动机架和其它飞行结构,如发动机安装节、邻近发动机舱或 APU 舱的主飞控部件等,必须用防火材料制造或用防火材料屏蔽,使之能至少承受 15 min 的着火影响,提出了第 25. 865 条的适航解析要求和符合性验证方法。 开展了对第 25. 865 条的制定背景、技术要求及符合性验证方法的研究,包括适航要求的解析,防火的定义解读,防火材料和非防火材料的符合性验证思路,及对关键飞行操纵器件、屏蔽、冗余和气弹稳定性等方面的着火评估,形成了第 25. 865 条的适航技术要求和符合性验证方法,可为运输类飞机针对第 25. 865 条的适航性设计和符合性验证提供参考。     

民用飞机防火系统适航审定技术分析与研究

火灾是影响运输类飞机安全运行的重要因素。飞机的防火系统为应急系统,通过对飞机的指定防护区进行探测、监控和报警并提供有效灭火,以保证飞机和机上人员的安全。鉴于此,防火系统与民用飞机的安全运行密切相关,也是适航条款要求的内容。旨在为民用飞机研制适航审定人员提供参考,同时也为防火系统适航审定工作提供相应的技术支撑。在分析民机防火系统功能要求和设计架构的基础上,依据中国民用航空规章第25部:运输类飞机适航标准(CCAR-25-R4-2011)的相应条款要求,分析了飞机防火系统可接受的符合性方法及防火系统验证试验中可接受的判据,给出防火系统在适航审查中的技术交联与工作协调。针对防火系统所涉及的各项条款,为局方提供了适航审查工作需要关注的审定要素和评审要求。研究有助于支持民机防火系统的安全设计与适航验证。     

民用飞机驾驶舱门抵御穿透要求适航符合性评估方法

民用飞机驾驶舱门系统安装在飞机舱内，用于阻隔驾驶舱和客舱，除供机组人员正常进出驾驶舱外，必须具备防弹及防侵入功能，防止非机组人员抢夺飞机控制权，为机组成员提供安全保护。从驾驶舱门系统抵御穿透适航条款解读入手，对适航审定要求进行研究解读，提出一种民用飞机驾驶舱门抵御穿透试验方法，给出子弹选择、危险弹道确认、枪击点筛选、试验件构型准备等试验实施细节和要求，并以某型民用飞机驾驶舱门系统研发以及抵御穿透适航审定为基础对其进行验证。结果表明：本文提出的驾驶舱门抵御穿透试验方法有效，满足条款符合性，能够为飞机驾驶舱门设计研发以及适航符合性分析验证和相关条款的适航审定工作提供参考。     

客机复合材料APU舱门结构设计及分析

按照结构布局、适航要求及APU门载荷水平,对复合材料APU舱门结构进行设计研究.为满足防火要求和闪电防护要求,选择先进碳纤维复合材料和泡沫芯材,设计了一种复合材料夹层结构.利用有限元模型对夹层结构在气动载荷和风载作用下进行应力和位移分析,得到应变云图和变形云图,分析说明该夹层结构设计满足设计要求.通过对B737飞机APU舱门结构研究和重量提取,进行重量等效对比分析,结果表明该复合材料夹层结构比金属结构重量轻25.8％,减重效果明显.     

舱门信号控制系统设计

随着民用飞机的发展,舱门信号系统也变的越来越重要了。特别是经历了几次有关货舱门故障导致飞机坠毁之后,舱门系统的重要性越来越突出。因此FAA出台了AC25.114修正案,给出了舱门信号系统设计应注意的事项,保证飞机飞行的安全。参照最新的FAA适航条例为依据,给出了某型飞机舱门信号控制系统的功能描述、设计方案和控制流程,并对该系统的核心部分进行了分析。     

基于数字样机的易燃液体排液设计和验证方法

随着新的材料、工艺在飞机上广泛地应用,导致飞机发生火灾的可能性极大地增加。 因此,防火设计是飞机的一个重点研究方向。 飞机易燃液体的防火措施主要包括:隔离、通风、排液、着火探测等等。 其中,排液设计是飞机防火的一种主要手段。 飞机的易燃液体主要分布在内部的油箱、液压燃油管路及相关的系统设备中,这造成防火设计特征元素( 点火源、易燃物等)复杂众多。 而在飞机设计迭代过程中,由于需要对这些特征元素的构型进行管理与控制,采用传统的方法进行易燃液体排液设计将带来极大的工作量,亟需新方法来解决。 提出了一种基于数字样机的排液方法,并剖析了数字样机建立和分析的主要思路,同时结合系统工程的技术对基于数字样机的易燃液体排液设计与验证方法进行了研究。