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。     

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。     

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。     

APS3200型APU点火失效的分析与研究

点火失效是APS3200型APU起动过程中的典型故障之一,本文根据APU点火系统和燃油系统的工作原理,结合APU试车数据给出了系统的排故思路,根据具体的故障现象以及各种故障诱因的可能性制作了点火失效的排故决策图,并对每一种诱因给出了理论分析和解决方法,同时对APU起动点火过程中可能出现的两种"假故障"进行了分析和说明,该研究可提高APS3200型APU点火失效故障的排故效率。     

民机滑轨套筒排液通路设计与研究

研究了民用客机排液技术的适航条款及设计要求。通过对适航条款进行梳理,明确了民用飞机防积水、闪电防护、静电防护适航条款要求,并罗列了滑轨套筒排水系统对应的适航条款的具体内容。分析了民用飞机机翼油箱区域的排液通路的布置问题,并给出了机翼油箱区域排液通路的耐腐蚀、闪电静电的相关防护要求及解决措施。总结了排液设计的关键因素,对比了不同结构形式对排液性能的影响,为飞机详细设计阶段提供设计依据。     

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。     

民机APU系统电气接口排故程序研究

针对民机辅助动力装置系统(APU)电气接口故障定位复杂的问题,研究出排故程序的制定方法。运用D矩阵设计了APU系统电气接口排故测试方案,运用权值函数法对各项测试工作进行优化排序,制定了最优故障诊断策略。通过在型号设计中的实际运用,充分证明了该方法的有效性。     

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。     

模锻件流线穿流的形成原因及预防方法

穿流是L型、U型、H型截面的模锻件容易出现的一种低倍缺陷。本文分析了产生穿流的原因,提出了避免锻件流线穿的措施。     

辅助动力装置排气系统气膜冷却效果

为研究辅助动力装置（APU）排气系统的冷却空气引射孔、引射缝以及飞机后整流罩形状等对冷却效果的影响,采用商业CFD软件Fluent,选用realizable k-ε湍流模型和DO热辐射模型建立了13个有不同引射孔位置、引射缝尺寸和飞机尾罩形状的排气系统流动和传热数值计算模型,得到了流场、温度场和热流分布。计算结果表明,冷却空气引射缝大小、引射孔的位置与形状面积以及后整流罩形状对APU排气系统的气膜冷却效果有重要影响。     

基于逻辑回归的APU性能状况评估

针对飞机辅助动力装置(Auxiliary Power Unit,简称APU)性能评估研究中单参数评估不全面的问题,提出了基于逻辑回归模型的方法,融合多参数来对飞机APU性能状况进行全面评估。首先,对APU参数数据来源进行分析,选择基于实时报文数据的APU性能评估方法,并结合APU的工作原理以及实际工作情况,挑选出可以反映APU性能状态的特征参数,然后利用主成分分析法(Principal Component Analysis,简称PCA)对原始特征参数进行降维处理。其次,以APU正常性能状态历史数据和性能严重衰退状态历史数据建立逻辑回归模型。最后,根据回归模型得到APU全寿命周期的健康指数(Health Index,简称HI)并对其进行验证。结果表明,APU性能健康指数曲线能很好的反映APU各个阶段的性能变化情况,可以为后续的视情维修策略的制定提供技术参考。     

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。     

飞机机身内供油管路柔性接头单侧泄漏故障数值研究

基于Fluent软件,采用数值仿真方法研究了飞机机身内主供油管路与APU供油管内管管路柔性接头发生极端泄漏时的特征,以及泄漏速率与工作压力的定量关系。当管路柔性接头单侧密封圈缺失时,管路燃油泄漏量均与工作压力呈线性正相关关系;除管内工作压力外,燃油泄漏速率还受管路几何尺寸和喉道尺寸的显著影响,但柔性接头卡套缺失不构成影响燃油泄漏速率的主要因素。