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。     

APU舱门局部结构排液分析

依据APU舱排液相关的适航条款要求，在10 min内需要通过排液结构排出超过90%的舱内积液且不增加额外着火风险。由于舱门为APU舱的主要排液结构，为满足适航要求，目前已有针对民用飞机APU舱门排液分析方法的研究工作，主要从结构总体布局的角度出发，假定全APU舱存在唯一确定排液口，讨论分析了排液口尺寸与排液速率的关系。但对于局部结构的排液能力鲜有讨论，当APU舱门采用分段密封件布局时，不当的结构外形以及不合理的尺寸设计，可能导致可燃液体从密封搭接位置泄露，从而增加意外着火的风险，因此局部结构的排液设计对于舱内液体安全有效的排放同样十分重要。基于大型客机APU舱门的排液需求，分析了舱门局部积液结构的排液能力以及相关影响因素，针对此类因素，确定其设计要点，并分别给出了对应的结构优化措施。     

民用飞机高置泄漏源排液设计与验证方法研究

民用飞机高置泄漏源排液属于特殊场景排液,常规的排液设计与验证方法无法满足特殊场景排液需求。总结了民用飞机特殊场景排液设计与验证流程,分析了高置泄漏源排液需求,选定了满足定向排液功能的排液导流槽作为高置泄漏源排液装置,梳理了常规排液设计要求和针对高置泄漏源的特殊排液设计要求,论证了排液导流槽设计方案及设计确认方法,并对排液导流槽排液试验验证方法进行了研究,从而完整论证了民用飞机高置泄漏源排液设计与验证方法,对特殊场景排液设计与验证具有一定的指导意义。     

民用飞机辅助发电机多功能试验装置的设计与实现

根据民用飞机辅助发电机(APU GEN)试验需求,设计并实现了专用于APU GEN试验的APU GEN多功能试验装置,该装置可远程操控,不仅具有冷却功能和加热保温功能,而且还具有润滑油流量连续可调节功能、联锁控制以及保护功能,能较好地满足APU GEN的试验需求。该装置的成功实现,不仅保障了民用飞机电源系统设计验证工作,而且还积累了我国民用飞机电源系统试验配套设施研制经验,对我国民用飞机电源系统试验具有重要的指导意义。     

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。     

运输类飞机APU冷却系统飞行试验研究

运输类飞机适航标准规定APU冷却系统飞行试验是APU系统适航取证试飞必须进行的科目之一。以某型民用飞机的APU冷却系统为对象,研究一个典型飞行剖面内APU冷却系统相关温度参数的变化情况,对试验结果进行了分析,提出APU冷却系统适航验证试飞方法。     

民用飞机吊挂易燃液体排液地面试验方法研究

民用飞机吊挂易燃液体排液地面试验用于对全机防火设计中易燃液体排液设计方案进行验证,从而表明对 CCAR 25. 863、25. 1182 条款的符合性。 梳理了吊挂易燃液体排液地面试验的试验件通用实物构型检查要求,分析了针对排液路径上内外部零部件的特殊实物构型检查要求,并针对用于确认特殊实物构型检查要求的研发试验方法进行了研究。 制定了试验点选取要求,并建议在试验点规划过程中通过数字样机空间分析和装配仿真确保试验点接近方式的操作可行。 给出了吊挂易燃液体排液地面试验程序,对于在完成注水和收集排液量后的积液检查和积液收集工作的注意事项进行了分析,并介绍了试验结果分析方法,从而完整论证了民用飞机吊挂易燃液体排液地面试验方法,对民用飞机吊挂易燃液体排液地面研发及符合性试验的策划与实施具有一定的指导意义。     

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。     

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降扬雪适航验证要求研究

CCAR和FAR附录APU草案以及CS25 J分部中均在进气系统防冰条款中对APU在降扬雪条件下的运行提出了要求。对于符合性方法,目前CAAC还未有相关指导文件,FAA和EASA则分别给出了一些详细要求,但两者还存在部分差异。本文对比了CCAR和FAR以及CS25 J分部中APU进气系统降扬雪条款内容差异,研究了FAA和EASA对于APU进气系统降扬雪气象条件详细验证要求,并从降雪强度、环境温度、扬雪条件、试验持续时间和试验工况等方面分析了FAA与EASA要求的差异。结果表明FAA和EASA在降雪强度、扬雪条件和试验工况要求方面基本一致,在环境温度和试验持续时间要求方面存在差异,总体上来看EASA对于降扬雪试验条件要求更为详细。根据研究结果,探讨了APU进气系统降扬雪适航验证方法,为民用飞机APU进气系统降扬雪气象条件下的验证工作提供参考。     

民用飞机辅助动力装置起动电气系统研究

辅助动力装置系统的主要作用是为飞机在地面和空中提供备用电源并为发动机起动及环控系统提供气源。起动系统作为辅助动力装置系统的重要组成部分,是保证APU正常工作的前提条件。对辅助动力装置起动系统几个典型构型的电气原理和电气接口进行了介绍和分析,并通过对各种电气设计的对比,分析得出民用飞机在辅助动力装置起动系统电气设计上的发展方向,为民用飞机辅助动力装置起动系统设计方案的选择提供参考和借鉴     

辅助动力装置系统空中起动设计和验证

辅助动力装置(Auxiliary Power Unit,简称APU)系统空中起动设计和验证共涉及APU 本体研制、APU 系统进排气冲压恢复计算分析、APU 系统进排气和APU 本体性能匹配计算分析、APU 系统进气风门设计、进气风门气动载荷计算分析、进气风门作动机构设计、进气风门控制逻辑设计、本体起动控制逻辑设计、冲压恢复测量试飞、适航验证试验试飞等内容,这对飞机主制造商的系统集成能力和适航验证能力提出了很高要求。APU 系统空中起动设计直接影响系统起动性能和起动包线,对某型飞机的辅助动力装置系统空中起动设计和验证进行了介绍,在型号研制经验的基础上,对APU 系统空中起动设计和验证流程和方法进行总结,对后续型号研制具有较强的指导性。     

大型民用飞机辅助动力装置性能仿真

分析典型辅助动力装置(APU)系统的结构和气动热力学过程,采用面向对象的数值仿真方法,利用C++程序建立了APU各部件类;针对某150座级民用飞机选用的APU型号,将部件类组成具体的APU整机数学模型.依照此型APU的运行工况,完成了气动热力计算和非设计点性能计算,得到其设计点性能参数及用于飞机环境控制和主发起动模式下的工作包线及高度-速度特性、温度特性、负载特性.      

应用于APU电起动的分段式控制策略

民用飞机辅助动力装置（APU）是保证飞机安全和舒适性的重要系统。大电流长时放电对蓄电池的使用寿命有不利影响．同时起动时间过长对APU也有不利影响。在使用蓄电池作为起动APU的功率来源时,为了减小对蓄电池和APU的损害,需要使用较小的蓄电池输出电流在较短的时间内将APU起动。采用功率-电流分段式控制的起动方式可以在较短的时间内,以对蓄电池和APU损伤最小的方式实现APU的起动。对延长蓄电池和APU使用寿命具有重要意义。     

APU 转子爆破对防火墙影响的研究

APU是安装在民用飞机上的辅助动力装置,是飞机上重要的部件,因此必须考虑APU 转子爆破时小碎片对飞机安全的影响。通过有限元软件LS-DYNA,分别模拟了APU 转子爆破时小碎片对APU 防火墙以及3种不同厚度加强板的冲击计算。根据数值计算结果,选择合适的加强板方案,既能防止防火墙碰撞区被小碎片击穿,同时付出的重量代价又较小。通过对APU 防火墙增加加强板,确保APU 转子爆破时飞机的安全 性,满足AC20-128A 的设计要求。     

基于动态故障树分析的民用飞机辅助动力装置系统安全性评估

在民用航空工业领域,传统的故障树分析方法广泛运用于系统安全性评估。然而,包含系统/子系统运行的时序阐述以及备份、冗余表达在内的动态特性不能通过传统故障树呈现。另一方面,民用飞机辅助动力装置(APU)经常作为一个冗余系统运作,因而其行为可以通过运用动态故障树进行适当的描述。所以APU的这种特性激发了动态故障树分析在APU系统安全性评估上应用的关注。首先介绍了两种动态门(优先与门和冷备件门),其定量计算通过施用马尔可夫模型来呈现;然后分别通过传统故障树以及动态故障树分析了APU系统安全性评估的两个典型案例;最后进行了两种故障树分析(FTA)的比较,其结果显示出通过合理的应用,动态故障树(DFTA)方法达到了对于真实情况来说相当高的精度,并且对指数分布函数施用二阶近似后,其运算成本也是可以接受的。