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民用運輸類飛機適航性驗證技術 版權信息
- ISBN:9787030510068
- 條形碼:9787030510068 ; 978-7-03-051006-8
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>>
民用運輸類飛機適航性驗證技術 內容簡介
本書總結歸納適航性驗證技術的范圍與分類, 簡述國內外運輸類飛機相關適航審定規章及FAA咨詢通告體系 ; 依據我國現行運輸類飛機適航標準, 講述總體性能、結構強度、機載系統等專業適航驗證所需的部分典型分析計算與試驗技術, 以及安全性評估技術。
民用運輸類飛機適航性驗證技術 目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 適航性的含義 1
1.2 適航的航空器 1
1.3 適航性責任 2
1.4 適航驗證技術 3
思考題 6
第2章 運輸類飛機適航驗證的依據 7
2.1 中國運輸類飛機適航審定規章 7
2.2 國外運輸類飛機適航審定規章 10
2.3 運輸類飛機適航審定相關咨詢通告 11
思考題 18
第3章 總體性能的典型分析計算 19
3.1 基本飛行性能 19
3.2 起飛著陸性能 26
3.3 操縱性與穩定性 38
思考題 64
第4章 總體性能的試驗驗證 65
4.1 概述 65
4.2 性能 66
4.3 操縱性和機動性 75
4.4 配平 84
4.5 穩定性 86
4.6 地面操縱特性 92
4.7 其他飛行要求 94
4.8 失速性能驗證示例 99
思考題 105
第5章 結構強度的典型分析計算 106
5.1 概述 106
5.2 飛行總載荷 108
5.3 部件分布載荷 122
5.4 臨界飛行載荷情況的篩選 128
5.5 飛行載荷計算實例 131
5.6 著陸載荷 140
5.7 地面操作載荷 153
5.8 地面維護載荷 179
5.9 多輪式起落架的輪胎載荷 182
5.10損傷容限和疲勞評定簡介 191
5.11 氣動彈性穩定性簡介 199
5.12 鳥撞損傷 204
5.13 應急設施 206
思考題 209
第6章 結構強度的典型驗證試驗 210
6.1 飛行載荷試飛驗證 210
6.2 全機靜力試驗 217
6.3 全尺寸疲勞試驗 223
6.4 結構剛度試驗 230
6.5 結構固有振動特性試驗 233
6.6 顫振試飛 235
6.7 鳥撞損傷的地面試驗 240
6.8 水上迫降 241
6.9 防火 242
思考題 249
第7章 飛機系統驗證技術 250
7.1 共性要求 250
7.2 空調 254
7.3 自動飛行 259
7.4 通信 265
7.5 電源 267
7.6 設備/裝飾 271
7.7 防火 273
7.8 飛行操縱 276
7.9 燃油 282
7.10 液壓 294
7.11 防冰和防雨 296
7.12 指示/記錄 300
7.13 起落架 302
7.14 燈光 307
7.15 導航 310
7.16 氧氣 313
7.17 引氣 316
7.18 水/廢水 317
7.19 輔助動力裝置 318
7.20 動力裝置 324
思考題 350
第8章 安全性評估技術 351
8.1 概述 351
8.2 安全性評估流程 351
8.3 安全性分析技術 354
8.4 飛機系統安全性評估流程示例 355
思考題 371
參考文獻 372
縮略語 373
符號表 374
民用運輸類飛機適航性驗證技術 節選
第1章 緒論 1.1 適航性的含義 適航性是航空器一種屬性的專用詞,英文單詞是“Airworthiness”,通常簡稱為適航。 目前,適航當局尚未發布關于“適航”的權威定義。例如,國際民航組織(ICAO)“國際民用航空公約”附件8“航空器的適航性”中未明確說明適航的定義,我國以及美國與歐洲的民用航空規章也均未明確給出適航的定義。 獲得國內外適航當局與民用航空工業界廣泛認可的工業標準SAE ARP4754A “Guidelines for Development of Civil Aircraft and Systems”將適航定義為“The condition of an aircraft, aircraft system, or component in which it operates in a safe manner to accomplish its intended function”(飛機、飛機系統或部件以安全的方式實現其預定功能的狀態);另一工業標準SAE ARP4761“Guidelines and Methods for Conducting the Safety Assessment Process on Civil Airborne Systems and Equipment”將適航定義為“The condition of an item (aircraft, aircraft system, or part)in which that item operates in a safe manner to accomplish its intended function”[產品(飛機、飛機系統或部件)以安全的方式完成其預期功能的狀態]。 國內較為統一的說法是,“航空器包括其部件及子系統整體性能和操縱特性在預期運行環境和使用限制下的安全性和物理完整性的一種品質。這種品質要求航空器應始終處于保持符合其型號設計和始終處于安全運行狀態! 盡管上述列舉的適航定義不盡相同,但有如下共同點。 (1)均以在實際飛行中所應具有的安全性為歸宿。 (2)強調了綜合因素,是抽象的集合概念,是航空器中每一涉及安全的部件和子系統,以及整體性能和操縱特性等安全品質的綜合反映。 (3)強調了適航是以預期運行環境中航空器的使用限制為界定條件(預期運行環境包括大氣、機場、航路、空中交通管制等。使用限制包括速度、高度、重心、重量以及發動機與其他設備的運行限制)。 (4)涵蓋設計、制造、使用與維修的全壽命周期。 1.2 適航的航空器 什么樣的航空器才算是“適航的”航空器?國際上比較普遍的看法是,倘若航空器同時滿足下述各點,便是適航的航空器。 (1)航空器的型號設計符合相應的適航標準并獲得適航當局的批準。 (2)航空器由取得適航當局批準的單位制造,并經過檢查確認符合型號設計。 (3)航空器由持有合格證件的人員按照適航當局批準的大綱進行維修,貫徹執行了適航當局頒發的相關適航指令。 (4)航空器在上述檢查、維修中沒有發現重大故障,不需進行大的修理或調整。 以上四個方面是互相聯系而不是孤立存在的。以(1)和(4)的關系為例說明,對于(1),如果適航標準不充分,則航空器的設計也不會充分。例如,關于航空器抗疲勞的要求,在20世紀50年代之前,疲勞還未暴露為一個問題,當時的適航標準還沒有關于抗疲勞的要求。按照當時適航標準進行審定的某些型號,如“鴿子”“彗星”“馬丁202”等,盡管當時都認為是適航的,但隨后卻發生了災難性事故。對于(4),可以用存在缺陷的航空器為例來說明。有的航空器雖然長時間存在某些缺陷,但由于沒有相應的維修大綱要求,未能及時發現這種缺陷。例如,1974年在布魯塞爾有一架“先鋒”型飛機,其后部隔框由于腐蝕而損壞,發生了嚴重事故,原因就是維修大綱沒有提出對這些部位進行檢查的要求,而且該飛機在設計上也沒有為這種檢查提供條件(如可達性)。 因此,要使航空器成為“適航的”航空器,至少要做到兩點:一是適航標準和維修大綱要及時跟蹤科學技術的發展,不斷吸取事故教訓,加以完善;二是上述4點的每一個方面,都應能補充其他各個方面的不足之處,都要為其他各個方面盡量提供條件。例如,適航標準只有在維修大綱對其進行了某些補充之后才能充分,維修大綱則需要適航標準為之提供了必要條件之后才能適用。 在設計—制造—維修鏈條中,*重要的環節是設計。對于航空器及其系統與設備的種種構思,都密切地影響甚至決定著制造和維修這兩個環節。例如,只有在航空器結構設計時努力排除可能隱藏在任何部位的缺陷,或者為維修檢查提供必要的接近通道或窗口,才能使維修符合規定的要求。盡管如此,一架精心設計的、符合適航標準的航空器,如果脫離開其他兩個環節同樣精心的工作,也不可能成為適航的航空器。所以,航空器是否適航,取決于鏈條的整體。 航空器的適航性不僅取決于對鏈條中每個環節的重視程度和每個環節的有效工作,而且取決于對各個環節之間相互關系的深入研究與正確協調。特別是在航空器復雜程度日益增加的情況下,環節與環節之間的“邊界”問題也會增加,更需要精心處理。為了做好每個環節的工作并協調好各環節之間的相互關系,必須采取一套科學而又切實的辦法,或者說采用一套適當的程序,國際上把這種程序稱為適航管理系統。 1.3 適航性責任 對適航的航空器需滿足的條件進行分析可知,完善的設計、優質的制造、良好的使用和有效的維修,是保持航空器適航性的重要因素,因此對航空器適航性負有責任的部門 如下。 航空器的設計和制造單位,從設計圖紙、原材料的選用到試驗制造、組裝生產,直至取得型號合格批準和生產許可,對航空器的初始適航性負主要責任。 航空器的使用單位(如航空公司)和維修單位(包括所屬的各類航空人員——飛行人員、維修人員、檢驗人員等),要保證其使用和維修的航空器始終處于安全運行狀態,對航空器的持續適航性負主要責任。 適航管理部門作為國家的政府部門,則是在制定各種*低安全標準的基礎上,對航空器的設計、制造、使用和維修等環節進行科學統一的審定、監督和管理。適航主管部門負責對航空器的適航性進行技術鑒定和監督檢查,負責對航空器適航性負有責任的單位及其人員的監督檢查,并客觀地進行控制和評估。一句話,適航管理部門及其成員要對其影響適航性的所有工作負責。 1.4 適航驗證技術 1.4.1 符合性驗證 航空器的適航性首先是設計賦予的,為了表明航空器設計滿足適航標準的要求,申請人需要運用各種技術進行符合性驗證。 符合性驗證是民用飛機在研制和適航取證過程中所使用的專有名詞,意指型號合格審查過程中,申請人(通常是設計方)采用不同驗證方法,以獲取的驗證結果證明所驗證對象是否滿足適航標準的要求,評估驗證對象與適用適航標準條款的符合程度。 前述驗證方法統稱為符合性驗證方法(簡稱符合性方法)。適航當局為了統一審查雙方的認識,以便信息交流,通常將符合性方法分類。我國適航當局的分類如表1-1所示。在使用時,需根據適航條款的具體要求選取其中的一種或多種的組合來滿足條款的要求。 表1-1 符合性方法 1.4.2 適航驗證技術 概括地說,適航驗證技術就是指符合性方法所應用的技術,即設計部門在航空器型號合格審定過程中,用于表明型號設計符合適用適航標準條款所用的技術。為了明確適航驗證技術的內容,首先對表1-1所列符合性方法進行分析如下。 1. 符合性方法分析 1)符合性聲明(MC0) 多用于“總則”一類的條款,通過引用型號設計文件,定性地說明型號設計符合適用的適航標準條款要求。 例如,為了在應急情況下確保機上所有乘員都能在規定的時間內撤離飛機,CCAR-25-R4在第25.809條(a)規定:“每個應急出口,包括飛行機組應急出口在內,必須是機身外壁上能提供通向外部的無障礙開口的活動艙門或帶蓋艙口!痹隍炞C型號設計對該條款的符合性時,可選擇MC0方法,利用飛機的總體布置圖、座艙布置圖及相應圖紙來說明該型飛機應急出口的設計滿足要求。 2)說明性文件(MC1) 通過向適航當局提交有關型號設計資料,由局方組織技術專家,以工程評審的形式確認有關設計是否符合適用的適航標準條款要求。 例如,CCAR-25-R4在第25.903條(e) (1)規定:“必須有飛行中再啟動任何一臺發動機的手段。”對該條款可理解為“在發動機發生空中停車故障時,能恢復發動機的工作!痹隍炞C型號設計對于該條款的符合性時,可選擇MC1方法,向局方提交發動機啟動和操縱系統原理圖、安裝圖以及飛行中發動機再點火操作說明等資料,由局方組織工程評審來確認飛機具有飛行中再啟動每臺發動機的設備和能力。 3)分析計算(MC2) 此類方法應用分析計算來表明相關設計符合適用的適航標準條款要求。 例如,為了使得機組成員在值勤時不致過度疲勞和不適,CCAR-25-R4在第25.831條(a)規定:“通常情況下通風系統至少應能向每一乘員提供每分鐘250克(0.55磅)的新鮮空氣!痹隍炞C型號設計對該條款的符合性時,可選擇MC2方法,利用飛機空調系統的圖紙、說明書等設計資料,通過分析計算來表明能夠提供適航條款所規定的新鮮空氣量。 4)安全評估(MC3) 此類方法應用FTA、FMEA等安全性分析方法,經過FHA、PSSA、SSA流程對飛機系統設計的安全性進行評估,表明對于相應適航標準條款的符合性。 例如,CCAR-25-R4在第25.1309條(b)(1)規定:“飛機系統與有關部件的設計,在單獨考慮以及與其他系統一同考慮的情況下,發生任何妨礙飛機繼續安全飛行與著陸的失效狀態的概率為極不可能!痹隍炞C型號設計對該條款的符合性時,可選擇MC3方法,根據飛機系統的設計資料、零部件失效數據、相似機型的服役經驗等,參照相關工業標準(如SAE ARP4761),利用FTA、FMEA完成安全性評估以證明設計滿足要求。 5)試驗室試驗(MC4) 此類方法是通過試驗室試驗,驗證有關設計對于適用適航標準條款的符合性,試驗可在零部件、分組件和完整件上進行。 例如,CCAR-25-R4在第25.723條(b)規定:“起落架在演示其儲備能量吸收能力的試驗中不得損壞!痹隍炞C型號設計對該條款的符合性時,可選擇MC4方法,利用完整的起落架、模擬飛機上的安裝情況和著陸姿態,在落振試驗臺上進行試驗,試驗后檢查起落架是否損壞。 6)地面試驗(MC5) 此類方法在飛機停放于地面的狀態下進行試驗來表明有關設計對于適用適航標準條款要求的符合性。 例如,為防止由于燃油熱膨脹造成燃油溢出燃油箱或損壞燃油箱結構,CCAR-25-R4第25.969條要求“每個燃油箱都必須具有不小于2%油箱容積的膨脹空間”。在驗證型號設計對該條款的符合性時,可選擇MC5方法,在地面利用重力加油口加油,到達加油口油面后,再利用油箱通氣管(其他方法)加油至油箱充滿油,后面所加的油的體積即為燃油箱的膨脹空間,根據試驗結果評定其是否符合要求。 7)飛行試驗(MC6) 此類方法通過在飛機飛行中進行的試驗,驗證有關設計對于適用適航要求的符合性。在規章明確要求時,或用其他方法無法完全演示符合性時采用。 例如,在驗證型號設計對CCAR-25-R4在第25.103條“失速速度”的符合性時,可選擇MC6方法。因為失速速度是邊界飛行速度,此時飛機處于大迎角狀態,作用在飛機上的氣動力和飛機的運動情況都比較復雜,難以利用解析計算求解,**可靠的驗證方法是飛行試驗。 8)航空器檢查(M
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