某运输类飞机防火系统非包容性转子爆破分析

虽然发动机非包容性转子爆破事件发生的概率很小,但一旦发生就会造成巨大损失,严重威胁飞行安全,因此适航规章23部和25部要求在飞机设计中采取预防措施以将非包容性转子爆破对飞机产生的危害降至最低。本文在分析研究相关适航条款和咨询通告的基础上,对某运输类飞机防火系统的非包容性转子爆破影响进行防护设计及风险评估,并通过设计改进,消除剩余风险。     

发动机非包容性转子失效布置与防护设计

民用飞机发动机服役经验表明:发动机非包容性转子失效仍会发生。为将这种非包容性转子失效可能带来的危害降至最低,基于一种发动机翼吊式安装的民用飞机,结合咨询通告AC20-128A的要求以及民用飞机设计的工程经验,开展了飞机内部系统布置和结构防护设计研究。首先介绍了减小发动机非包容性转子失效危害的设计流程和分析模型,其次从民航局审查关注的角度,重点阐述了不可控制的着火、推力损失、飞机操纵的损失、对乘客和机组人员的保护和结构完整性等五个方面的设计思路和方法。研究结果表明:飞机设计时,通过采取将关键部件和系统移出碎片影响区、冗余设计、提供可接受的防护等预防措施来减小发动机非包容性转子失效对飞机的危害,对发动机非包容性转子失效的设计和适航验证具有指导意义。     

民航客机发动机转子非包容性损坏分析

涡轮发动机的损坏会导致高速碎片穿透邻近结构、燃油箱、机身、系统元器件和飞机上的其他发动机,对飞机以及机上人员的安全造成严重威胁。本研究在分析相关适航条款的基础上,说明了减少发动机非包容性转子损坏危害的部分设计防护措施,并给出了一种发动机转子非包容性损坏的风险分析方法,从而最大程度地减小非包容转子对飞机结构及系统的影响。     

EWIS 设计中的 PRA 分析

根据 PRA 在 EWIS 安全性分析中的地位和作用,对 PRA 的原则、内容及步骤进行了分析和说明,阐述了在 EWIS 设计初期 PRA 对 EWIS 主通道布局的影响;并结合故障树中对割级、最小割级的分析,说明在初步设计中后期应用 PRA 验证故障树底事件之间相互独立性的必要性。最后结合 APU 非包容性转子爆破,对飞机尾段 EWIS 主通道布局和线路布置进行了举例说明,详细分析了 APU 非包容性转子爆破对尾段平尾 EWIS 线束敷设的影响。     

基于蒙特卡洛的非包容转子爆破安全性评估

根据蒙特卡洛仿真原理模拟非包容转子碎片的生成与释放过程,基于飞机功能危险分析与故障树分析提出危险触发判别方法,构建飞机灾难性危险的定量评估模型。该方法可仿真模拟非包容转子爆破事件,并计算出转子爆破导致飞机发生灾难性事故的概率,用以判断是否达到飞机安全性设计要求。     

发动机转子包容性设计及适航试验

在发动机包容性适航条款中,叶片包容性和转子不平衡试验与发动机本体设计直接相关,执行该条款的关键问题是确定最危险叶片及如何开展试验。对适航条款要求及转子包容性故障的主要原因进行分析,建议从降低转子部件失效概率、提高机匣包容能力及飞机设计等方面开展工作来提高发动机的包容性。     

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。     

商用飞机发动机非包容转子碎片对燃油系统影响的风险分析

飞机燃油系统作为飞机重要的系统之一,其安全性至关重要。存在与发动机有关的非包容转子爆破的潜在灾难性失效模式,必须在飞机设计阶段尽早地对其进行解决。基于功能危害树分析方法,通过研究适航管理文件,得出行之有效的风险分析流程。对某型商用飞机进行了非包容转子爆破风险算例分析,确定受影响的系统及对应的失效影响等级,给出可接受的保护措施。结果表明本风险分析流程符合适航规章要求,为其他型号飞机的相关设计工作提供借鉴。     

民机系统发动机转子爆破特定风险分析方法

基于美国联邦航空局咨询通告给出的发动机非包容转子爆破特定风险安全性评估指南,提出了一种简单易用的发动机非包容转子爆破安全性分析方法。建立了简化的转子碎片碰撞角度计算模型,以确定受转子碎片影响的系统部件;改进了失效部件组合检查单,提高分析工作效率,并确定转子碎片对系统的安全性影响。相比于传统分析方法,简化了转子爆破风险安全性分析过程,减少了分析工作量,适用于飞机系统研制初期对转子爆破风险的危害性进行保守性评估,以指导系统架构优化设计。     

基于剩余强度分析的民用飞机发动机非包容性损坏下机体结构安全性评估技术研究 安全性评估技术研

在总结大型民用飞机非包容性损坏下机体结构安全性评估方法的基础上,基于转子碎片无限能量的假设,分析了发动机各级转子非包容性损伤碎片对民用飞机机体结构和吊挂的损伤区域和量化分析方法,建立了非包容性损坏下机体结构的有限元模型,跟梁理论、板壳理论结合有限元分析结果总结了适用于民用大型飞机结构的强度校核方法和安全性评估途径,对非包容性损坏下机体结构的安全性评估技术进行了总结,并结合实例进行了说明。分析结果表明,此方法能够对结构进行有效评估。     

转子爆破对飞机机体结构危害的风险量化方法研究

结合某型民用飞机转子爆破对机体结构危害的风险量化分析经验,通过对系统的处理方法进行类比,以概率统计为基础,将转子爆破对飞机机体的危害进行分级量化,形成了1套典型分析方法,可为其他型号飞机的相关设计工作提供借鉴。     

空气涡轮起动机包容性研究

根据飞机对高能设备的包容要求,分析总结了空气涡轮起动机应具备的包容性,明确了空气涡轮起动机包容性的研究方法。以空气涡轮起动机包容性设计为目标对原有包容结构进行改进,构建包容模型和有限元仿真模型,动态研究了涡轮转子碎裂以及碎块的运动轨迹,并进行了试验验证。试验结果表明:改进后的空气涡轮起动机达到了包容设计的要求,能够包容涡轮转子最大能量状态的碎块能量,结构改进方案有效。     

转子非包容失效安全性的计算机辅助分析方法

 转子非包容失效是威胁飞机飞行安全的典型特殊风险之一,为了分析其对飞机安全性的影响,开发了转子非包容失效安全性分析系统(URFSAS)。将飞机功能危险分析(FHA)中的灾难性功能危险与故障树分析(FTA)中的底事件及飞机数字样机中的设备模型形成映射关系,建立了需求信息关系模型。在CATIA环境下基于Monte Carlo法以随机飞散角和平动角对转子碎片及其扫掠路径作空间几何变换,基于区域划分和层次包围盒法检测失效的飞机设备,通过故障树最小割集与仿真结果数据的对比分析,实现了对转子非包容失效所触发最小割集的识别和安全性的定量分析。最后,以某型飞机的应用实例分析,表明了该系统的有效性和实用性。     

航空发动机非包容转子失效危险识别

为分析多重非包容转子碎片对飞机造成的危害,提出一种基于飞机整机功能危险分析(FHA)结果、应用故障树分析(FTA)的非包容转子碎片失效危险识别方法。该方法能够识别多个系统同时失效导致的组合危险,进而为非包容转子失效飞机设计改进提供更详实、可信的依据。最后通过实例分析表明了方法的有效性。     

民用航空发动机转子包容性适航要求及符合性方法研究

航空发动机转子包容性能够降低飞机损坏的概率，从而提高飞行的安全性，它是航空发动机结构设计的重要环节，也是适航审定重点关注的内容之一。本文从适航规章对于航空发动机包容性的要求出发，研究了与包容性相关的适航条款的发展历程，以及复合材料风扇叶片包容性的专用条件，从而确定包容性相关条款和专用条件的实质要求及符合性方法。最后，通过某型发动机的审查实例，说明满足包容性相关的条款和专用条件需要开展的符合性工作，为发动机制造商的包容性设计以及适航部门的包容性适航审定提供参考。     

民用运输机吊挂设计强度要求研究

论述了民用运输机吊挂设计强度要求,并重点阐述了以下几个方面:吊挂初步设计载荷、FBO载荷计算要求、发动机非包容性转子损坏下的适航符合性思路及离散源损伤容限剩余强度评估要求。在这几部分的阐述中,有具体的设计数据及案例,对设计工作有很好的指导作用。     

轮胎爆破下飞机液压能源系统安全性分析方法

为了评估飞机在发生轮胎爆破时对液压系统的影响,提出一种分析轮胎爆破下飞机液压系统安全性的方法。轮胎爆破会损坏液压管路,直接影响到液压能源系统及下游设备的正常工作,对飞机的飞行安全造成重大影响。分析方法基于轮胎爆破模型假设,首先分析轮胎爆破冲击波对液压系统的影响,随后综合考虑碎片的影响,对起落架舱进行轮胎爆破影响范围的空间扫略分析,得到轮胎爆破对液压能源系统的安全性影响。本安全性分析方法也可作为其他系统专业轮胎爆破安全性分析以及整机级安全性分析的输入。     

反推力装置适航符合性验证思路研究

适航条款CCAR25.933要求限制反推力装置的任何不利影响。本文研究了采用等效安全来表明对适航规章CCAR25.933(a)(1)符合性的验证思路。结合某机型的符合性验证实例,研究了进行条款等效安全判定的定性和定量安全性分析要求,考虑发动机非包容性转子损坏特定风险,并进行了特殊风险分析。     

航空发动机风扇叶片爆破飞断主动控制技术

为了实现在风扇机匣包容性试验中对叶片飞断转速的精确控制,开展了叶片飞断主动控制技术研究。提出了一种风扇 叶片爆破切割飞断的方法,进行了风扇叶片榫头的装药结构设计以及应用爆破技术的可行性分析;设计了遥控起爆系统,确保了 试验安全;根据静、动态双重验证的技术研究路线提出了详细的技术指标,使叶片飞出姿态满足试验器条件下包容性试验的技术 要求。结果表明：采用风扇叶片爆破切割飞断的方法顺利完成了某大涵道比发动机叶片在风扇机匣包容性试验指定转速下的爆 破飞断,叶片飞出的附加动能小于叶片飞失动能的0.05%,叶片飞断转速的控制精度在0.1%以内。验证了该项技术在试验器条件 下完成风扇机匣包容性试验的有效性,并为整机包容性试验奠定了基础。     

飞机运行低空气象环境仿真建模分析

低空风切变和阵风是影响飞机运行的特殊的大气环境,对飞机的安全运行造成很大的危害。阐述了风切变、阵风等影响飞机飞行安全的低空气象环境的概念,种类以及各自的特点,设计开发了一个基于Matlab的仿真平台,采用工程建模的方法,实现对微下击暴流和阵风的模拟仿真。通过仿真的结果,分析出不同气象环境对飞机的影响。