民用飞机液压系统对CCAR25.981条款的适航符合性验证研究

张瑞华

【摘 要】燃油箱点燃防护一直是民用飞机设计及适航验证的重要问题.从适航验证角度以液压系统为验证对象,对CCAR25.981条款(燃油箱点燃防护)逐条进行验证说明,来表明一般民用飞机对适航验证条款CCAR25.981的符合性.

【期刊名称】《装备制造技术》

【年(卷),期】2017(000)007

【总页数】3页(P168-169,178)

【关键词】液压系统;燃油箱点燃防护;CCAR25.981;适航验证

【作 者】张瑞华

【作者单位】上海飞机设计研究院,上海201203

【正文语种】中 文

【中图分类】V245.1

燃油箱点燃防护一直以来是民机研制和适航验证的重要方面，燃油箱作为飞机储存燃料的装置，必须保证燃油箱的结构完整性和防火安全性，从而保证飞机的飞行安全。民航规章CCAR25.981条款[1]：燃油箱点燃防护条款也历来受到航空工业界、FAA及EASA的普遍关注。作为支持飞机用户作动的液压系统，由于液压管路遍布全机（包含燃油箱），在满足自身三套系统的冗余设计之外也需要充分考虑燃油箱的点燃防护问题，并满足燃油箱防护的适航要求。本文从液压系统角度出发，论述了燃油箱点燃防护的设计要求，同时考虑了燃油箱点燃防护（981条款）的符合性验证工作，以此来表明民机液压系统设计能够满足安全性以及适航要求。

民用飞机液压能源系统一般设计为三套独立系统，来供给飞机用户液压能源。液压系统为飞行操纵（襟缝翼，扰流板等），起落架收放及舱门，前轮转弯，刹车，RAT收回等飞机用户提供液压能源[2]。三套液压系统设备一般安装在左、右翼身整流罩以及后设备舱等位置。液压系统管路根据飞机用户的位置布置合适的走向。

一般来说，民用飞机的燃油箱设计一般采用三油箱结构（左机翼油箱、右机翼油箱和中央翼油箱）[3]，见图1.同时，机翼上的液压用户有飞控系统的扰流板作动器、副翼作动器和襟缝翼翼尖刹车，支持以上液压用户作动的液压管路一般布置在油箱内部、机翼后缘等位置[4]，如图2所示。

2.1 概述

燃油箱点燃防护方法包括：点火源防护，减少燃油蒸汽，加装惰化系统[3]。对液压系统而言，燃油箱内仅包含液压管路，因此液压系统管路设计需满足燃油箱点燃防护要求。

首先应保证液压系统管路不会过热，成为点火源，影响燃油系统安全；同时应保证液压系统管路不发生泄漏，防止液压油污染燃油箱内燃油，最终影响发动机工作。

2.2 液压系统燃油箱点燃防护要求

液压系统除了在设计上考虑燃油箱点燃防护外，还应满足适航条款的相关内容：液压系统适用的适航条款及符合性方法见表1.

2.3 液压系统的符合性验证思路

CCAR25.981条款的目的是防止在飞机正常工作和失效情况下可能存在的热表面或其它潜在点火源出现，同时结合对燃油箱内可燃环境的控制，降低燃油箱的可燃暴露程度，从根本上防止灾难性的燃油箱爆炸事故发生。对于液压系统，需验证满足981（a）（2），（a）（3），（d）的适航要求。

（1）981（a）（2）

首先，描述液压系统设计，证明液压系统满足燃油箱点燃防护要求：依据981（a）（1）确定的燃油箱内温度上限400℉，液压系统设有温度传感器，当温度过高会发出报警，同时，液压系统的温度开关，当温度过高时会自动切断液压泵的吸油；燃油箱内液压管路1#系统还设置了防火切断阀，当温度过高可以切断EDP的吸油。当上述措施无效时，温度继续升高超过291°F时，1#系统的热熔断阀会融化，将过热液压油直接排出机外，而此时距液压油燃点（350°F）相差59°F.

然后通过计算分析，考虑液压系统所有可能的工作、失效和故障条件下不会导致燃油箱系统温度超过400℉.通过液压系统安全性分析，得出全部阶段失控的液压系统极度过热和未通告的液压系统极度过热概率都小于10-9（极不可能），而极度过热温度为130℃（266℉），所以超过400℉是极不可能的。

最后，通过液压系统设备鉴定试验，证明在工作、故障状态下的液压设备元件的最高温度不超过400℉，不会在失效时导致燃油箱可燃性增加。

（2）981（a）（3）

一般来说，燃油箱点火源主要从泵、电子部件、静电或闪电三方面进行分析。首先，对于液压系统在燃油箱附近以及内部的零部件及管路布置进行描述，说明系统设计所采取的防止在燃油箱系统内产生点燃源的设计特征；再通过安全性分析证明单点失效、单点失效与没有表明为概率极小的潜在失效的组合或者所有没有表明为极不可能的失效组合均不会导致燃油箱系统产生点火源。同时对防止因闪电导致的点火源的设计特征有效性进行评估验证；然后，在试验室验证闪电对燃油箱内部的液压管路元件不会产生电火花，对液压管路搭接有效性进行验证；最后对于燃油箱点燃的液压系统防护特征进行实物检查。

其中，安全性分析应分三步：一是对于任何单一失效，不管其发生的概率多小，都必须表明不会导致形成一个点火源；二是对于任何单一失效，不管其发生的概率多小，及其与任何未表明其发生概率至少为极小可能（extremely remote）（即未表明其发生概率为极小可能或极不可能）的潜在失效状况的组合，都必须表明不会导致形成一个点火源；三是对于任何未表明其发生概率为极不可能（extremely improbable）的失效的组合，都

必须表明不会导致形成一个点火源。

（3）981（d）

首先液压系统应制定相关适航性限制项目（CDCCL、检查或其他程序）；编制持续适航报告说明初始适航所符合的点火源防护特性会在持续适航阶段得以保持，同时需要说明为保持点火源防护特性而建议进行的功能性检查，目击检查等；然后，需要分析哪些点火源防护设计特征会随检查、时间等因素退化、损失，哪些会形成点火源，而不能持续维持并纳入CDCCL；最后，对CDCCL、检查或其他程序进行机上检查验证可维修性、可达性，确保持续适航要求。

燃油箱防护一直是民机适航的关注重点，除了燃油箱防护外，附近区域的点燃防护和温度要求也十分重要。对于液压系统管路需要满足飞机作动，常常分布于燃油箱附件或穿过燃油箱，在这种情况下981条款同样适用液压系统。为了满足最低适航要求，液压系统须按照上述验证过程表明符合性，并纳入CDCCL，保证燃油箱点燃防护的持续适航要求，以此保证民机飞行安全。

[1]运输类飞机适航标准.中国民用航空规章第25部CCAR-25，R3[M].北京：中国民航总局，2001.

[2]飞机设计手册第12册-飞行控制系统和液压系统设计[M].北京：航空工业出版社，2003.

[3]张斌.民用飞机燃油箱点燃防护设计研究银未宏[J].民用飞机设计与研究，2015

（2）：47-50.

[4]赵海涛.大型客机机翼系统布置设计研究[J].科技信息，2011（24）：762-764.

【相关文献】

[1]运输类飞机适航标准.中国民用航空规章第25部CCAR-25，R3[M].北京：中国民航总局，2001.

[2]飞机设计手册第12册-飞行控制系统和液压系统设计[M].北京：航空工业出版社，2003.

[3]张斌.民用飞机燃油箱点燃防护设计研究银未宏[J].民用飞机设计与研究，2015（2）：47-50.

[4]赵海涛.大型客机机翼系统布置设计研究[J].科技信息，2011（24）：762-764.

Airworthiness Compliance Test of CCAR25.981 Clause in Civil Aircraft Hydraulic System