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民用飞机氧气系统安装设计研究

2016-10-17雷鸣俊李岚

科技视界 2016年21期
关键词:民用飞机安装

雷鸣俊 李岚

【摘 要】氧气属于强烈的助燃剂,在设计民用飞机氧气系统时应格外小心布置,避免易燃易爆物品或者高温环境。本文对民用飞机氧气系统安装设计进行探讨,提出了氧气系统主要设备的布置、安装的设计原则与注意事项,为运输类飞机氧气系统的设计提供了支持。

【关键词】民用飞机;氧气系统;安装

0 引言

氧气系统作为应急系统,为机上人员提供补充氧气,被现代民用飞机广泛使用。

虽然氧气不会燃烧,但它属于强烈的助燃剂,在使用时应格外小心,避免与易燃易爆物品或者高温环境接触。本文民用飞机氧气系统设计角度出发,对氧气系统的安装设计进行探讨,提出了氧气系统主要设备的布置、安装的设计原则与注意事项。

1 设计目标

氧气系统应符合适用于整个系统、子系统以及部件的规章和规范。性能应满足适航CCAR/FAR 25.1439~1453的要求。

氧气系统应重视环境条件的影响,确保在任何可预知的工作环境中系统功能的安全。

氧气系统应能快速响应和使用。必要时,应采用冗余设计来满足应急系统的需求。

氧气系统应尽量减少对飞机其它系统的依靠和接口,以避免其它系统失效对氧气系统功能的不利影响。

根据成熟的工程经验,以及基于非包容性发动机转子爆破的系统失效风险分析,在指定的发动机转子爆破区应尽可能避免布置氧气设备。

2 通用安装原则

2.1 总则

氧气系统各部件应按规定的要求进行选择。其安装应按照实际尽可能地远离燃油、滑油、水废水、液压装置、蓄电池、排气管、电气和无线电系统。在实际允许范围内,不要与易燃液体管路安排在一起。必要时,应采用偏转板使可能渗漏的易燃液体远离系统各部件。氧气系统的部件不应安装在温度超过单个部件规范规定的地方,不应将系统的任何部件安装在120℃或更高温度的区域。高温管路或散发热量的设备应装有绝热层,以防止氧气设备受热。

2.2 分氧装置

根据SAE AIR 1390和CCAR/FAR 25.1447条的要求,氧气分氧装置应安装在使用者容易取用的位置。

根据CCAR121.337条的要求,防护呼吸装置(PBE)应尽可能临近灭火瓶安装。

2.3 接头

系统所用的连接接头应保证系统有良好的气密性。除非有合适的防电解腐蚀措施,不同的金属不应相互直接接触。应尽可能减少接头的数量。接头应该安装在容易检查的位置,并且有足够的空间使用工具拧紧或松开接头,以便安装和拆卸。

在气态氧气系统的管路中应只能使用一种连接类型。系统中必须避免扩口和无扩口接头混合连接。接头应和管路轴心对齐安装,并按规定的力矩拧紧。氧气系统应在全部安装完成后进行泄漏测试。

所有接头的位置必须保证任何泄漏的氧气不会导致电子舱内的氧气明显聚集。氧气系统的接头不能直接与燃油、滑油或液压系统的接头临近安装。

2.4 充氧活门

充氧活门应安装在机身侧面的一个便于充氧操作和不被污染的封闭盒内。充氧堵盖与封闭盒口盖应设计成快卸式,口盖盖板应在前缘进行铰接,充氧堵盖应有系留链。

2.5 单向活门

在飞机上装有一个以上氧气瓶时,每个氧气瓶或进出每个氧气瓶的导管上都应配备有单向活门。单向活门应安装在从一个氧气瓶或一组氧气瓶到与主分配管路相连的导管上。单向活门应安装在能有效防止氧气额外流失的地方。

2.6 氧气瓶

除非另有规定,在同一供氧系统内应采用相同规格的氧气瓶。但是,机组人员和乘客供氧系统可以允许采用不同规格的氧气瓶(若采用气态旅客氧气系统)。

氧气瓶应根据能供给规定的人数的用氧量来选用。飞机上应按选用氧气瓶的外形尺寸提供足够的空间。氧气瓶不应安装在靠近散发出大量热量设备的地方。当飞机处于平飞或停机状态时,氧气瓶出气口不应低于瓶底。

2.7 氧气开关

氧气开关应安装在便于人员操作使用的地方。

2.8 压力调节器

氧气系统应安装有足够供氧能力并带有安全活门的压力调节器。压力调节器到氧气瓶的管路应保持最短。

2.9 氧气管路

2.9.1 硬管

铺设硬管时,通常的原则应是保持总长度为最短。考虑到膨胀、收缩、振动和部件更换,导管可适当弯曲,但不允许过度弯曲。

在飞机飞行期间氧气管路必须由卡箍支撑,以防止管路移动并防止管路磨损。推荐使用减震卡箍,以防止振动导致管路破裂。减震器将氧气管路由于飞行中受到的力造成的疲劳或者破裂减至最小。确保足够的空间,防止管路与飞机结构或部件接触。氧气管路的支架应避免安装在维护中需要移动的飞机零件上。管路穿过或支撑于飞机结构时,应采用软垫以防止擦伤。在飞机正常飞行所产生的振动和冲击下,导管不应敲击飞机。

2.9.2 软管

软管的安装应遵守以下原则,以保证软管得到较长的使用寿命:

1)在软管的弯曲部位不应使用卡箍,以避免阻碍软管的伸缩;

2)软管之间不应有相互接触;

3)软管不应有不受控制的摆动;

4)软管运动总是发生在一个平面上;

5)当紧固软管时,应注意不要使软管扭曲。

2.10 间隙要求

2.10.1 邻近的可燃物

氧气管路及供氧部件不应安装在含有易燃液体的其它管路或者储存罐下方,以避免易燃液体泄漏到氧气管路上。特别是燃油、滑油或者液压油接头,不应安装在任何氧气管路接头和组件上方或者靠近它们。

因此,氧气系统的零部件应安装在燃油、滑油和液压系统或者容易聚集可燃物的区域上方,距离至少为150mm。如果由于设计原因,不能保证最小距离,氧气管路必须用保护衬套包裹。可以用偏转板使液体(包括高压喷雾)远离氧气管路、接头和设备。

2.10.2 邻近的活动飞行器零件

氧气管道、设备与任何活动的飞机零部件之间,在最大位移或偏转角情况下,至少相距50mm。如果不能满足最小间隙,氧气管路必须装有防护罩,以防止最大负载下的机械损害。

特别注意的是,与主飞行和发动机控制部件之间的距离至少在300mm以上。

2.10.3 临近的固定部件

氧气系统管路和各部件除夹持部位外,与飞机固定部件之间的间隙不应小于13mm,局部允许不小于5mm;与飞机上所有的高温导管和散发热量的设备之间的距离不小于150mm。

2.10.4 邻近管路的电缆

若可能,氧气管路与电缆之间的距离至少在150mm以上。如果与电缆之间的距离在50mm~150mm之间,电线或者电缆应由导线管或者邻近间隔的卡箍或夹子刚性支撑;如果与电缆之间的距离不到50mm,电线或电缆以及电子元器件必须有额外的绝缘,并且与氧气部件的距离不得小于13mm;同样的,氧气管路在相应的区域可用由不锈材料制成的软管隔离。

此外,氧气管路和管路接头在没有绝缘的情况下与任何电子设备的距离不小于50mm,例如继电器可能是一个潜在点火源。这是基于如下考虑,如果一个电子设备开始着火,火焰也许会穿过氧气管路或者配件,此时里面的氧气可能会使火势加强从而燃烧金属。一个小火苗可能会变成一场灾难。

2.10.5 间隙要求的例外情况

当氧气管路和电缆之间有肋板、腹板、框架、通道、型材或桁条等阻挡并且不会发生氧气系统导管与电线相互接触的危险时,上述对分隔、安装和防护的要求不适用,但可以使用防护罩。如果电气产品是供氧设备的组成部分,在需要将电缆引入供氧设备的地方,除要确保其免受擦伤外,上述分隔、安装和保护的要求不适用。本规范规定以外的情况必须得到使用方的同意。

2.11 预防性设计

为尽可能减少高压氧气管路的长度和数量,压力调节器应尽可能靠近高压氧气瓶安装。

氧气瓶和管路应有防高温的保护,不能安装在指定火区内。氧气瓶支架的设计应该能经受住飞行、着陆和撞损着陆的载荷。

降落时前起落架收回导致机身变形或者紧急迫降过程中货物的移动不会造成氧气瓶、氧气设备和管路的破裂,从而导致氧气泄漏。

氧气系统在所有相对或微小的移动处应提供特别的柔性连接设计。

2.12 管路补偿

由于热量影响和机身位移引起的管路伸长,应通过管路布置、柔性卡箍以及软管给予补偿。

2.13 电搭接

系统所有导电部件应得到保护,以防止接地静电电荷的影响。放电安装基座和飞机结构之间的电阻一般应不大于:

1)不锈钢组件:100mΩ;

2)铝合金组件:10mΩ。

系统电子电气元件应单独直接搭接到结构,或通过管路系统使用搭接线连接到结构上。

3 结语

本文对氧气系统主要设备的布置、安装的设计原则与注意事项进行了总结与讨论,对于民用飞机氧气系统布置安装设计具有指导意义。

【参考文献】

[1]CCAR-25-R4 运输类飞机适航标准[S].2011.

[2]CCAR-121-R4大型飞机公共航空运输承运人运行合格审定规则[S].2010.

[3]GJB1565飞机气氧系统设计和安装通用规范[S].1992.

[4]SAE AIR 825/12, Oxygen System Integration and Performance Precautions[S]. 2013.

[5]SAE AIR 1390, Convenient Location of Oxygen Masks for Both the Crew and Passengers of Aircraft[S].2015.

[责任编辑:王伟平]

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