飞机厨房手推车适航验证方法的探究

2019-01-19贾克帅孙金磊JIAKeshuaiSUNJinlei

民用飞机设计与研究 2018年4期

贾克帅孙金磊 / JIA Keshuai SUN Jinlei

(山东太古飞机工程有限公司，济南 250107)

0 引言

飞机厨房手推车是民用飞机必不可少的机载设备，其不仅提供了最基本的运送和储存餐食、饮料等各种客舱服务物品的功能，同时对飞机和乘员安全也有很大的影响，进而影响到飞机的适航性，尤其是整个客舱的安全性。

2005年4月11日，FAA颁布TSO-C175 《飞机厨房手推车、物品箱及相关组件》，为使用于民用航空器上的手推车能够在规定条件下，满足工作的需求，完成预定目的，提出了最低性能标准。之后，EASA和CAAC参考TSO-C175的要求颁布了各自的技术标准规定，其要求与TSO-C175基本一致。

本文将结合实际的飞机厨房手推车适航取证经验，总结可以通过试验的方式表明适航符合性的要求，并提出可行的试验方法。

1 适航要求

TSO-C175[1]第3条规定：“在本TSO生效日之后制造并欲使用本TSO标记进行标识的飞机厨房手推车、物品箱及相关组件必须满足按附录1进行修改的SAE AS8056《飞机厨房手推车、物品箱及相关组件最低设计和性能标准》[2]中规定的最低性能标准。” SAE AS8056对手推车的容火性能、材料的阻燃性能，结构载荷、手推车的操作性能和刹车性能、标牌标记等做出了详细规定，其中，需要或建议使用试验的方法证明符合性的要求如表1所示。

表1 使用试验的方法证明符合性的要求

2 试验方法

2.1 静力试验

可以通过静力试验验证手推车是否能够承受规定的限制载荷和极限载荷。如图1所示，试验时，手推车应放置在试验夹具中并模拟储存舱的约束装置进行约束，使用串联测力传感器或机械测力计的液压装置施加试验载荷，且施加时间最少应为3 s。

图1 试验夹具(前后方向测试)

手推车在限制载荷情况下不应发生有害的永久变形，在极限载荷的作用下，仍能把所有货物包容在车箱内，门锁在试验载荷卸载前后都能正常工作，车门在承受最大载荷时的最大变形不能超过2 in。

在最大载荷作用情况下，试验夹具的结构应具有足够刚度，应确保不会产生任何变形。用来模拟设备上载荷的试验板尺寸(如夹板)不应超过可能负载区域的75%，并且试验板的刚度应小于或等于负载手推车面板的刚度。

(4)通过对过程数据及结果的分析，发现该地下水源热泵系统在节能上和实际使用中存在着节能效果不足，故需要通过进一步的研究使节能效果有所改善。

手推车的结构应考虑相对于飞机的每个方向上的最大载荷，手推车及其约束装置应符合14 CFR25.301-25.307，25.331-25.351，25.471-25.519， 25.561(b)，25.787 和 25.789(a)规定的应急着陆、飞行载荷和地面载荷时的要求。在确定手推车极限载荷系数时，要综合考虑AS8056中设备的载荷系数与手推车预期安装机型的应急着陆、飞行载荷和地面载荷，选取最大数值用于计算每个方向和模拟状态下的试验载荷值。

以空客飞机厨房手推车为例，确定的方法和试验极限载荷系数如表2所示。

表2 Airbus手推车的试验极限载荷系数

此外，在计算试验载荷时，应考虑以下两个额外的载荷系数：

1)局部连接件系数为1.33，由于连接件(如门铰链、门闩和约束装置)在正常更换前的使用过程中可能会老化，所以除设计载荷系数外，连接件还应采用1.33的局部连接件系数。

2)当采用全尺寸试验验证材料强度时，应根据14 CFR 25.619的规定考虑材料偏差，在所有载荷上应加不小于1.15的过载系数。如果证明低系数是可行的，也可使用小于1.15的过载系数。对于已作要求的其他系数，如1.33的局部连接系数，则不再要求对材料偏差增加过载系数。

试验载荷应大于等于物品、空载结构和相邻设备在各自重心位置的重量乘以极限载荷系数以及局部连接件系数或材料过载系数得出的值。此外，对车门应分别进行模拟放置在托盘上的松散件(最大载重的60%)和模拟负载的抽屉(最大载重的100%)的试验。

综上，安装于Airbus飞机上的全尺寸手推车，极限载荷测试的试验状态和试验载荷如表3所示。

表3 Airbus手推车极限载荷

注：EW，手推车空重；MCW，手推车最大载重；GW，手推车最大总重。

图2 试验载荷的加载

如图2所示，试验时，载荷应均匀地施加于垂直于手推车或物品重心的位置。手推车在试验中所要承受的结构载荷与货物载荷可通过刚性连接件合成为单一的总载荷。总载荷在连接件上的作用点可以通过连接件静平衡时，作用其上的合力矩为零求得。

2.2 刹车性能试验

如图3所示，采用将满载(达到额定载重)手推车置于坡度不小于11°，表面铺有低绒航空地毯的试验台上，车轮顺着下坡方向停放，踩下刹车踏板，使手推车处于刹车状态30 s，观察手推车能否保持前后方向静止。之后，将手推车旋转180°，重复以上测试。

图3 手推车刹车试验

2.3 稳定性和可操作性试验

1)手推车万向轮使用的材料应满足以下要求：

(1)确保在飞行的所有阶段使用手推车时，车轮在有倾角的飞机地毯表面或粗糙的混凝土表面能转动灵活；

(2)确保环绕垂直轴转动时的阻力较小。车轮的最小直径宜为76.2 mm(3 in)。

2)手推车进行以下操作时应保持稳定：

(1)打开和关闭车门；

(2)手推车装货和卸货。

3)手推车在空载或满载状态下，由一人完成以下操作时，应稳定、灵活：

(1)进、出模拟厨房储存区域；

(2)上、下升降平台；

(3)沿着铺航空地毯的客舱过道行驶；

(4)在瓷砖、混凝土或不光滑的厨房地面行驶。

2.4 燃烧性能试验

手推车燃烧性能包括材料的阻燃、热释放速率、烟密度及火焰传播。手推车材料(包括用于材料的表面处理或装饰性表面)阻燃性按照14 CFR 25附录F第I部分试验，应符合25.853(a)适用的可燃性要求。手推车的顶板、侧板、前后面板按14 CFR 25附录F第IV和V部分试验，应符合14 CFR-25.853规定的热释放与烟密度的要求。安装在手推车上的隔热/隔音材料要符合14 CFR §25.856 (a)的火焰传播要求，试验要根据附录 F 第VI部分，或其它 FAA 批准的等效试验要求进行。对于常规手推车，试验部件和试验项目如表4所示。