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民用運輸類飛機(jī)適航性驗證技術(shù) 版權(quán)信息
- ISBN：9787030510068
- 條形碼：9787030510068 ; 978-7-03-051006-8
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
民用運輸類飛機(jī)適航性驗證技術(shù) 內(nèi)容簡介
本書總結(jié)歸納適航性驗證技術(shù)的范圍與分類, 簡述國內(nèi)外運輸類飛機(jī)相關(guān)適航審定規(guī)章及FAA咨詢通告體系 ; 依據(jù)我國現(xiàn)行運輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn), 講述總體性能、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、機(jī)載系統(tǒng)等專業(yè)適航驗證所需的部分典型分析計算與試驗技術(shù), 以及安全性評估技術(shù)。
民用運輸類飛機(jī)適航性驗證技術(shù) 目錄
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(zé)任 2
1.4 適航驗證技術(shù) 3
思考題 6
第2章 運輸類飛機(jī)適航驗證的依據(jù) 7
2.1 中國運輸類飛機(jī)適航審定規(guī)章 7
2.2 國外運輸類飛機(jī)適航審定規(guī)章 10
2.3 運輸類飛機(jī)適航審定相關(guān)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(wěn)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(jī)動性 75
4.4 配平 84
4.5 穩(wěn)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(jié)構(gòu)強(qiáng)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(hù)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(wěn)定性簡介 199
5.12 鳥撞損傷 204
5.13 應(yīng)急設(shè)施 206
思考題 209
第6章 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的典型驗證試驗 210
6.1 飛行載荷試飛驗證 210
6.2 全機(jī)靜力試驗 217
6.3 全尺寸疲勞試驗 223
6.4 結(jié)構(gòu)剛度試驗 230
6.5 結(jié)構(gòu)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(jī)系統(tǒng)驗證技術(shù) 250
7.1 共性要求 250
7.2 空調(diào) 254
7.3 自動飛行 259
7.4 通信 265
7.5 電源 267
7.6 設(shè)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(dǎo)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(shù) 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(shù) 354
8.4 飛機(jī)系統(tǒng)安全性評估流程示例 355
思考題 371
參考文獻(xiàn) 372
縮略語 373
符號表 374
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(zé)任 2
1.4 適航驗證技術(shù) 3
思考題 6
第2章 運輸類飛機(jī)適航驗證的依據(jù) 7
2.1 中國運輸類飛機(jī)適航審定規(guī)章 7
2.2 國外運輸類飛機(jī)適航審定規(guī)章 10
2.3 運輸類飛機(jī)適航審定相關(guān)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(wěn)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(jī)動性 75
4.4 配平 84
4.5 穩(wěn)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(jié)構(gòu)強(qiáng)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(hù)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(wěn)定性簡介 199
5.12 鳥撞損傷 204
5.13 應(yīng)急設(shè)施 206
思考題 209
第6章 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的典型驗證試驗 210
6.1 飛行載荷試飛驗證 210
6.2 全機(jī)靜力試驗 217
6.3 全尺寸疲勞試驗 223
6.4 結(jié)構(gòu)剛度試驗 230
6.5 結(jié)構(gòu)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(jī)系統(tǒng)驗證技術(shù) 250
7.1 共性要求 250
7.2 空調(diào) 254
7.3 自動飛行 259
7.4 通信 265
7.5 電源 267
7.6 設(shè)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(dǎo)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(shù) 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(shù) 354
8.4 飛機(jī)系統(tǒng)安全性評估流程示例 355
思考題 371
參考文獻(xiàn) 372
縮略語 373
符號表 374
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民用運輸類飛機(jī)適航性驗證技術(shù) 節(jié)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(dāng)局尚未發(fā)布關(guān)于“適航”的權(quán)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(guī)章也均未明確給出適航的定義。 獲得國內(nèi)外適航當(dāng)局與民用航空工業(yè)界廣泛認(rèn)可的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(jī)、飛機(jī)系統(tǒng)或部件以安全的方式實現(xiàn)其預(yù)定功能的狀態(tài))；另一工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)品(飛機(jī)、飛機(jī)系統(tǒng)或部件)以安全的方式完成其預(yù)期功能的狀態(tài)]。 國內(nèi)較為統(tǒng)一的說法是，“航空器包括其部件及子系統(tǒng)整體性能和操縱特性在預(yù)期運行環(huán)境和使用限制下的安全性和物理完整性的一種品質(zhì)。這種品質(zhì)要求航空器應(yīng)始終處于保持符合其型號設(shè)計和始終處于安全運行狀態(tài)。” 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(yīng)具有的安全性為歸宿。 (2)強(qiáng)調(diào)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(tǒng)，以及整體性能和操縱特性等安全品質(zhì)的綜合反映。 (3)強(qiáng)調(diào)了適航是以預(yù)期運行環(huán)境中航空器的使用限制為界定條件(預(yù)期運行環(huán)境包括大氣、機(jī)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(fā)動機(jī)與其他設(shè)備的運行限制)。 (4)涵蓋設(shè)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(shè)計符合相應(yīng)的適航標(biāo)準(zhǔn)并獲得適航當(dāng)局的批準(zhǔn)。 (2)航空器由取得適航當(dāng)局批準(zhǔn)的單位制造，并經(jīng)過檢查確認(rèn)符合型號設(shè)計。 (3)航空器由持有合格證件的人員按照適航當(dāng)局批準(zhǔn)的大綱進(jìn)行維修，貫徹執(zhí)行了適航當(dāng)局頒發(fā)的相關(guān)適航指令。 (4)航空器在上述檢查、維修中沒有發(fā)現(xiàn)重大故障，不需進(jìn)行大的修理或調(diào)整。 以上四個方面是互相聯(lián)系而不是孤立存在的。以(1)和(4)的關(guān)系為例說明，對于(1)，如果適航標(biāo)準(zhǔn)不充分，則航空器的設(shè)計也不會充分。例如，關(guān)于航空器抗疲勞的要求，在20世紀(jì)50年代之前，疲勞還未暴露為一個問題，當(dāng)時的適航標(biāo)準(zhǔn)還沒有關(guān)于抗疲勞的要求。按照當(dāng)時適航標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行審定的某些型號，如“鴿子”“彗星”“馬丁202”等，盡管當(dāng)時都認(rèn)為是適航的，但隨后卻發(fā)生了災(zāi)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(yīng)的維修大綱要求，未能及時發(fā)現(xiàn)這種缺陷。例如，1974年在布魯塞爾有一架“先鋒”型飛機(jī)，其后部隔框由于腐蝕而損壞，發(fā)生了嚴(yán)重事故，原因就是維修大綱沒有提出對這些部位進(jìn)行檢查的要求，而且該飛機(jī)在設(shè)計上也沒有為這種檢查提供條件(如可達(dá)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(biāo)準(zhǔn)和維修大綱要及時跟蹤科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不斷吸取事故教訓(xùn)，加以完善；二是上述4點的每一個方面，都應(yīng)能補(bǔ)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(biāo)準(zhǔn)只有在維修大綱對其進(jìn)行了某些補(bǔ)充之后才能充分，維修大綱則需要適航標(biāo)準(zhǔn)為之提供了必要條件之后才能適用。 在設(shè)計—制造—維修鏈條中，*重要的環(huán)節(jié)是設(shè)計。對于航空器及其系統(tǒng)與設(shè)備的種種構(gòu)思，都密切地影響甚至決定著制造和維修這兩個環(huán)節(jié)。例如，只有在航空器結(jié)構(gòu)設(shè)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(guī)定的要求。盡管如此，一架精心設(shè)計的、符合適航標(biāo)準(zhǔn)的航空器，如果脫離開其他兩個環(huán)節(jié)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(huán)節(jié)的重視程度和每個環(huán)節(jié)的有效工作，而且取決于對各個環(huán)節(jié)之間相互關(guān)系的深入研究與正確協(xié)調(diào)。特別是在航空器復(fù)雜程度日益增加的情況下，環(huán)節(jié)與環(huán)節(jié)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(huán)節(jié)的工作并協(xié)調(diào)好各環(huán)節(jié)之間的相互關(guān)系，必須采取一套科學(xué)而又切實的辦法，或者說采用一套適當(dāng)?shù)某绦颍瑖H上把這種程序稱為適航管理系統(tǒng)。 1.3 適航性責(zé)任 對適航的航空器需滿足的條件進(jìn)行分析可知，完善的設(shè)計、優(yōu)質(zhì)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(fù)有責(zé)任的部門 如下。 航空器的設(shè)計和制造單位，從設(shè)計圖紙、原材料的選用到試驗制造、組裝生產(chǎn)，直至取得型號合格批準(zhǔn)和生產(chǎn)許可，對航空器的初始適航性負(fù)主要責(zé)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(tài)，對航空器的持續(xù)適航性負(fù)主要責(zé)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(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，對航空器的設(shè)計、制造、使用和維修等環(huán)節(jié)進(jìn)行科學(xué)統(tǒng)一的審定、監(jiān)督和管理。適航主管部門負(fù)責(zé)對航空器的適航性進(jìn)行技術(shù)鑒定和監(jiān)督檢查，負(fù)責(zé)對航空器適航性負(fù)有責(zé)任的單位及其人員的監(jiān)督檢查，并客觀地進(jìn)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(fù)責(zé)。 1.4 適航驗證技術(shù) 1.4.1 符合性驗證 航空器的適航性首先是設(shè)計賦予的，為了表明航空器設(shè)計滿足適航標(biāo)準(zhǔn)的要求，申請人需要運用各種技術(shù)進(jìn)行符合性驗證。 符合性驗證是民用飛機(jī)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(shè)計方)采用不同驗證方法，以獲取的驗證結(jié)果證明所驗證對象是否滿足適航標(biāo)準(zhǔn)的要求，評估驗證對象與適用適航標(biāo)準(zhǔn)條款的符合程度。 前述驗證方法統(tǒng)稱為符合性驗證方法(簡稱符合性方法)。適航當(dāng)局為了統(tǒng)一審查雙方的認(rèn)識，以便信息交流，通常將符合性方法分類。我國適航當(dāng)局的分類如表1-1所示。在使用時，需根據(jù)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(shù) 概括地說，適航驗證技術(shù)就是指符合性方法所應(yīng)用的技術(shù)，即設(shè)計部門在航空器型號合格審定過程中，用于表明型號設(shè)計符合適用適航標(biāo)準(zhǔn)條款所用的技術(shù)。為了明確適航驗證技術(shù)的內(nèi)容，首先對表1-1所列符合性方法進(jìn)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(shè)計文件，定性地說明型號設(shè)計符合適用的適航標(biāo)準(zhǔn)條款要求。 例如，為了在應(yīng)急情況下確保機(jī)上所有乘員都能在規(guī)定的時間內(nèi)撤離飛機(jī)，CCAR-25-R4在第25.809條(a)規(guī)定：“每個應(yīng)急出口，包括飛行機(jī)組應(yīng)急出口在內(nèi)，必須是機(jī)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。”在驗證型號設(shè)計對該條款的符合性時，可選擇MC0方法，利用飛機(jī)的總體布置圖、座艙布置圖及相應(yīng)圖紙來說明該型飛機(jī)應(yīng)急出口的設(shè)計滿足要求。 2)說明性文件(MC1) 通過向適航當(dāng)局提交有關(guān)型號設(shè)計資料，由局方組織技術(shù)專家，以工程評審的形式確認(rèn)有關(guān)設(shè)計是否符合適用的適航標(biāo)準(zhǔn)條款要求。 例如，CCAR-25-R4在第25.903條(e) (1)規(guī)定：“必須有飛行中再啟動任何一臺發(fā)動機(jī)的手段。”對該條款可理解為“在發(fā)動機(jī)發(fā)生空中停車故障時，能恢復(fù)發(fā)動機(jī)的工作。”在驗證型號設(shè)計對于該條款的符合性時，可選擇MC1方法，向局方提交發(fā)動機(jī)啟動和操縱系統(tǒng)原理圖、安裝圖以及飛行中發(fā)動機(jī)再點火操作說明等資料，由局方組織工程評審來確認(rèn)飛機(jī)具有飛行中再啟動每臺發(fā)動機(jī)的設(shè)備和能力。 3)分析計算(MC2) 此類方法應(yīng)用分析計算來表明相關(guān)設(shè)計符合適用的適航標(biāo)準(zhǔn)條款要求。 例如，為了使得機(jī)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(guī)定：“通常情況下通風(fēng)系統(tǒng)至少應(yīng)能向每一乘員提供每分鐘250克(0.55磅)的新鮮空氣。”在驗證型號設(shè)計對該條款的符合性時，可選擇MC2方法，利用飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的圖紙、說明書等設(shè)計資料，通過分析計算來表明能夠提供適航條款所規(guī)定的新鮮空氣量。 4)安全評估(MC3) 此類方法應(yīng)用FTA、FMEA等安全性分析方法，經(jīng)過FHA、PSSA、SSA流程對飛機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的安全性進(jìn)行評估，表明對于相應(yīng)適航標(biāo)準(zhǔn)條款的符合性。 例如，CCAR-25-R4在第25.1309條(b)(1)規(guī)定：“飛機(jī)系統(tǒng)與有關(guān)部件的設(shè)計，在單獨考慮以及與其他系統(tǒng)一同考慮的情況下，發(fā)生任何妨礙飛機(jī)繼續(xù)安全飛行與著陸的失效狀態(tài)的概率為極不可能。”在驗證型號設(shè)計對該條款的符合性時，可選擇MC3方法，根據(jù)飛機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計資料、零部件失效數(shù)據(jù)、相似機(jī)型的服役經(jīng)驗等，參照相關(guān)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(如SAE ARP4761)，利用FTA、FMEA完成安全性評估以證明設(shè)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(guān)設(shè)計對于適用適航標(biāo)準(zhǔn)條款的符合性，試驗可在零部件、分組件和完整件上進(jìn)行。 例如，CCAR-25-R4在第25.723條(b)規(guī)定：“起落架在演示其儲備能量吸收能力的試驗中不得損壞。”在驗證型號設(shè)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(jī)上的安裝情況和著陸姿態(tài)，在落振試驗臺上進(jìn)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(jī)停放于地面的狀態(tài)下進(jìn)行試驗來表明有關(guān)設(shè)計對于適用適航標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)，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(shè)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(dá)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(jù)試驗結(jié)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(jī)飛行中進(jìn)行的試驗，驗證有關(guān)設(shè)計對于適用適航要求的符合性。在規(guī)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(shè)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(jī)處于大迎角狀態(tài)，作用在飛機(jī)上的氣動力和飛機(jī)的運動情況都比較復(fù)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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