民用飞机燃油箱点火源防护符合性分析及验证研究

飞机燃油箱系统的点火源防护设计是保证飞机安全和适航取证的关键技术之一,开展该领域的研究很有必要。通过参考相关FAA咨询通告,对25.981条款(102修正案)进行逐条解析,归纳出燃油箱点火源防护的符合性分析思路、防护要求及设计指南,并总结出相应的符合性验证方法;其中针对点火源防护的持续适航要求,归纳出编制持续适航文件的原则和思路。     

民用飞机燃油箱富氮气体分配方案选型设计方法初探

适航条款对民用飞机燃油箱内氧气浓度有明确规定,从而对燃油箱富氮气体分配方案的设计提出较高要求。基于燃油箱冲洗惰化理论,以某型飞机燃油箱为例,对燃油箱富氮气体分配方案选型设计方法进行研究。根据燃油箱容积和惰化时间,通过利用单舱燃油箱数学模型计算获得富氮气体需求量;然后利用多隔舱燃油箱数学模型,以简化管路布置为寻优目标获得富氮气体分配方案。使用数学模拟的方法可快速评估富氮气体分配方案性能,特别适用于大量设计参数尚未确定的方案选型设计阶段。     

民机燃油箱防爆闪电防护新适航要求研究

民用飞机燃油箱系统防爆设计是飞机设计的一个重要方面,其中适航对燃油箱系统闪电防护设计要求作为燃油箱防爆设计及验证的一个重要组成部分,历来受到航空工业界及美国联邦航空局(FAA)的普遍关注。通过研究FAA 关于民用飞机燃油箱系统防爆方面闪电防护的最新适航要求,总结了相关条款的变化内容及相应的符合性验证方法,并预判了未来航空工业界由此产生的影响,对民用飞机适航验证有一定借鉴意义。     

民用飞机燃油箱布线研究

对民用飞机燃油箱常见的电火花和电弧、细丝加热、摩擦火花和热表面点燃四种点火源进行了介绍,分析了与电缆敷设相关的点火源,总结了可能降低燃油箱安全性的燃油泵布线、燃油量指示系统布线和电气馈电线布线的设计特征,提出了燃油箱布线的基本原则。分别从线路敷设、线路隔离、瞬态抑制装置的使用等方面提出了最小化点火源的可接受布线设计方法,为飞机燃油箱的布线设计和安全性分析提供了指导。     

飞机燃油箱惰化

本文简要论述了飞机燃油箱惰化技术的重要性,介绍了几种燃油箱惰化技术及其分析比较。     

民用飞机燃油箱热特性数值仿真

燃油温度是民用飞机燃油箱可燃性评估的关键输入参数。基于部分假设,利用Matlab/Simulink软件对某型飞机燃油箱热特性进行了数值仿真研究。研究表明,燃油温度仿真结果与飞行试验结果吻合较好,满足适航规章的误差要求。采用数值仿真方法可在飞机设计阶段较为准确地获得燃油箱热特性,用于支持燃油箱内及附近热源部件布置的优化,并可在飞机适航取证阶段提供数据支持。     

民用飞机燃油箱系统点火源防护分析方法研究

民机燃油箱系统点火源防护是燃油箱防爆的重要范畴,通过参考FAR 25.981条款和咨询通告,开展了民用飞机燃油箱系统点火源防护的整体分析思路研究。对于点火源防护设计的通用要求,开展的分析思路主要包括点火源防护设计对象失效模式的识别,判断是否为固有安全设计,同时采用定性分析以及定量分析等各种分析方法确定是否能满足点火源防护的要求,最后通过制定关键设计构型控制限制(Critical Design Configuration Control Limitation,简称CDCCL)满足持续适航的要求。另外,针对失效模式、固有安全设计、定量分析和持续适航等都进行了相应的分析说明,如针对失效模式需梳理出所有可能产生点火源的失效模式,再逐一进行安全性分析;针对闪电引起的点火源,须明确容错类设计或非容错类设计。若为容错类设计,可仅验证可靠并有效即可,若为非容错类设计,需根据相应情况开展定性或定量分析。     

飞机燃油箱地面预洗涤技术理论研究

基于氧氮质量守恒关系,建立了飞机燃油箱爬升过程中气相空间、燃油中平衡氧浓度及地面预洗涤的数学模型,并采用微元段法对其进行了求解。计算结果显示,当采用富氮气体进行地面预洗涤后时达到的平衡浓度越低,则可达到的安全巡航高度越高。由于爬升过程中逸出的氧气很多会排出燃油箱外,因而地面预洗涤时,并不需要将燃油中氧质量浓度降低至安全气相浓度所对应极限质量浓度,且飞机燃油箱中的初始载油率对洗涤后的氧质量浓度有直接要求,当载油率越高,需要将燃油中的氧质量浓度洗涤的越低。计算还显示,在地面洗涤时,油罐中的油量也对换气次数有直接影响。通过选择合适浓度的富氮气体在地面预洗涤燃油箱,可保证飞机在巡航高度下氧浓度在安全范围内,但是会在一定程度上增加设备的初投资费用。文章的研究结果可为燃油地面预洗涤的工程设计奠定初步的理论基础     

民用飞机燃油箱系统闪电防护分析方法研究

民机燃油箱系统的闪电防护是燃油箱安全的重要研究范畴,本文依据FAA的25-146号修正案和咨询通告AC25.954-1,介绍了民用飞机燃油箱系统闪电防护分析方法。在点火源防护分析思路的基础上,针对闪电引起的点火源,在明确飞机闪电分区后,可通过容错类设计或非容错类设计分别开展分析。针对容错类设计,可仅通过证明防护设计特征有效且可靠来表明符合性,无需进一步分析失效概率。针对非容错类设计,通过定性和定量分析法进行评估。在定性分析时,需评估非容错特征失效且引起点火源的概率小于1E-5。在定量分析中,可结合燃油箱可燃性、关键闪电和防护特征失效概率确保闪电引起燃油蒸气点燃的概率为极不可能。同时,根据闪电环境定义的电流振幅和波形对防护设计特征进行有效性验证。     

民用飞机多舱油箱内惰性气体分布的研究

针对某种通风方式,对1／6比例的波音747中心翼油箱内的气流分布进行了可视化实验,得到了该油箱内气流分布的详细信息。建立三维数值模型,对不同Re数下的多舱气流分布进行了计算,经与实验结果对比显示二者吻合较好。通过数值模拟得到了各舱的流量分配系数,采用微元段的计算方法得到了各舱氧浓度的分布。对3种不同通风方式下的惰化效果进行了对比研究,提出“最不利舱氧浓度”的概念,认为对多舱油箱进行惰化系统的设计时,这一因素不容忽略。该研究可为多舱油箱惰化工程设计提供相应的支持,为通风系统的优化提供理论依据。     

民用飞机汽油软油箱的适航验证晃动试验方法研究

基于飞机软油箱晃动试验的验证需求,分析了试验所需的设备和环境条件,提出了具体实施方案,制定了相应的试验步骤,为民用飞机油箱晃动适航验证试验提供了试验方法和参考依据。     

民机复合材料油箱维护口盖研究

复合材料作为一种优良的航空材料,具有比强度高、比刚度大,材料力学性能可设计等优点。复合材料油箱结构因制造性和维护性要求需要开维护孔,需要安装合适的油箱口盖结构。通过中央翼复合材料油箱口盖设计并开展制造工艺研究,对民用飞机复合材料油箱口盖结构设计提供技术支持。     

基于FAA适航要求的飞机燃油箱防爆技术研究

燃油箱爆炸是航空安全的主要威胁之一。通过研究FAA对于燃油箱防爆适航条款的要求,分析了燃油箱内可能出现的点火源分类和防止出现点火源的方法以及降低燃油箱可燃性的方法。针对FAA推荐的燃油箱防爆最重要的方法之一的惰化系统进行描述,重点阐述了惰化系统的构架和原理,并对惰化系统各子系统的功能进行了论述。     

一种新型的飞机油箱催化惰化系统

介绍了一种新型油箱催化惰化系统及其工作原理与发展现状．并与其他油箱惰化系统进行对比．提出了新系统的优势和技术难点。     

飞机燃油箱地面冷却惰化数值仿真

通过 COMSOL软件对飞机燃油箱地面冷却惰化进行了 3D仿真,得到了燃油温度、气相空间温度、燃油蒸汽体积分数随时间变化的情况;研究了抽气流量、蒸发温度、内热源功率、外界空气流速对冷却惰化的影响。结果表明:内热源功率过大时,燃油蒸汽体积分数高于可燃体积分数下限,将不能惰化;增大抽气流量以及降低蒸发温度,可以更快地降低气相空间温度,惰化效果更好;外界空气流速越大,气动加热热量越大,油箱气相空间温度越高,但外界空气流速较大时,系统仍能惰化。     

民机燃油箱惰化流场的数值仿真及其特性分析

根据民机燃油箱冲洗惰化过程的特点,基于FLUENT软件开发了一种用于燃油箱惰化流场数值仿真的计算方法。将方法的计算结果与国外文献中公布的理论模型计算结果和实验数据进行了对比,验证了方法的正确性。对两种采用不同喷口、通气口布置的矩形燃油箱的惰化过程进行了数值仿真计算,分别给出了惰化80 s和2 400 s时的氧浓度分布云图,并进行了对比分析,说明方法在优化设计喷口、通气口位置以达到最优的惰化性能方面有较大优势。     

基于FTFAM的燃油箱可燃性暴露率影响因素研究

燃油箱可燃性评估方法(FTFAM)是当前民用飞机中定量化验证燃油箱可燃性符合性的指定方法,其计算核心是求解燃油箱可燃性暴露率(ηFER)。文中在明确FTFAM求解ηFER的基础上,对评估方法中所考虑的大气环境、气动特性和飞机内部系统3类主要热源进行了分析,并明确用飞行高度、马赫数、平衡温差作为热源对应的表征参数,计算了各表征参数单因素作用时对应的ηFER。计算结果显示3种热源均对ηFER产生不同程度的影响,飞行高度主要影响可燃性包线,而马赫数和平衡温差则影响燃油温度。此外,根据计算分析结论,还对降低燃油箱可燃性提出了相关建议。