民用飞机空调设备验证爆破压力确定及验证方法研究

江娜

【摘 要】本文给出了一种民用飞机空调设备验证爆破压力的确定方法，并对验证爆破压力适航条款的符合性的试验验证方法进行了研究，为空调设备的验证爆破压力条款的符合性验证提供了参考。

【关键词】空调系统；飞机；25.1438条款；验证压力；爆破压力

0 引言

1977年前，美国适航当局发现飞机的“增压系统和气动系统部件（如管路及其连接）在使用运行中常以不可接受的速率损坏”，因此通过修正案Amdt.25-41引入适航条款CCAR25.1438，旨在对增压系统和气动部件的结构强度进行测试，确保设备能长久安全运行，不影响飞机安全。本文的目的就是研究空调设备对25.1438条款的符合性。

1 条款表述

CCAR25.1438对验证爆破压力要求如下：增压系统和气动系统

（a） 增压系统元件必须分别进行压力值为最大正常工作压力2 倍的破坏压力试验和1.5倍的验证压力试验。

（b） 气动系统元件必须分别进行压力值为最大正常工作压力3 倍的破坏压力试验和1.5倍的验证压力试验。

（c） 可以用分析或分析和试验相结合的方法，来代替本条（a）或（b）要求的各项试验，条件是适航当局认为该方法与所要求的试验等效[1]。

其中空调系统设备基本属于增压系统元件，因此必须符合25.1438（a）条或（c）条的要求。本文首先给出了一种空调设备验证爆破压力值的确定方法，再对其验证爆破压力值的试验验证方法进行了研究。

2 确定验证爆破压力值

根據飞机任务阶段不同、供气方式不同、单/双空调组件工作模式、防冰是否开启等因素，空调设备的最大正常工作压力及对应的工作温度均不相同。通常，飞机任务剖面分地面待机、发动机启动、滑行、起飞、爬升、巡航、下降、盘旋、进近、着陆等任务阶段。空调系统有发动机引气、APU（辅助动力装置）引气、地面高压气源引气三种供气方式。另外，空调系统分单组件和双组件工作模式。下面以飞机典型任务剖面为例，列出确定空调设备最大正常工作压力的所有可能工况。

由于材料的强度受温度的影响，因此必须将上述1.5倍工作压力组和2倍工作压力组转换到同一温度标准下进行衡量。同时，为了简化试验及保护试验人员安全，通常试验在室温下进行。因此将上述工作压力转换到室温条件。室温条件下的最大压力即为验证压力和爆破压力。

4 工作温度到室温下的压力换算

根据参考文献[2]，可通过下面的公式完成工作温度到室温下的验证压力换算。爆破压力的转换公式形式相同，仅转换因子不同。下面以验证压力为例。

5 试验方法

5.1 试验台架

典型的试验台架如下图1所示：压力源为空调设备提供满足验证爆破压力的压缩空气或水，并通过限流阀进行调节。压力传感器用于测量供入空调设备的压力是否达到验证爆破压力值。除此之外，还需要根据接口标准选用合适的堵盖，堵住设备的所有出口。由于验证爆破压力值较高，为了确保安全，在试验前可在空调设备内腔注满干净的水。

5.2 试验过程

a）按5.1节图1搭好试验台。除用于进水的出口外，确认空调设备其余所有出口均已密封；

b）在空调设备内腔注满干净的水；

c）将进水出口密封；

d）检查试验设备和工装的密封性；

e）在空调设备入口供入不小于验证/爆破压力，并保压3分钟；

f）关闭气源。

6 试验合格判据

根据AC25-22，增压系统和气动系统的元件经受验证压力试验后，元件应当功能正常（如没有有害的永久变形）；而元件在经受本条（a）（b）款的破坏压力试验后（即爆破压力试验），压力气体还能储存于元件和系统中（元件不会破裂或过度渗漏，应该允许有永久变形），但不要求元件在试验过程中和试验后，保持功能正常[3]。因此，验证压力试验的判据是：

a）目视检查产品外观，应无破损和永久变形；

b）对照生产图纸，产品应能通过尺寸检查；

c）试验后，产品性能应能通过接受试验。

爆破压力试验的判据是：目视检查产品外观，应无破损。

7 总结

本文对民用飞机空调系统验证爆破压力的确定方法进行了研究，提出根据任务剖面，结合不同的供气源、空调组件工作模式以及是否防冰等因素给出确定验证爆破压力的工况，并对不同工况下的压力进行室温转换，以此求出验证爆破压力的方法。并给出了一种爆破压力的试验验证方法，对空调设备的验证爆破压力条款的符合性验证提供了参考。

【参考文献】

[1]CCAR-25-R4运输类飞机适航标准[S].2011年11月7日第四次修订.

[2]MMPDS-04 Metallic Materials Properties Development and Standardization[S]. 2008.

[3]AC25-22 Certification of transport airplane mechanical systems[S].2000.

[责任编辑：朱丽娜]