民用飛機(jī)空氣管理系統(tǒng)共通性分析研究

奚海燕　薛戰(zhàn)東　韓興光

【摘 要】本文件首先介紹了共通性概念，然后以某航空制造公司兩個(gè)型號(hào)民用飛機(jī)為例，從空氣管理系統(tǒng)功能和架構(gòu)、工作原理、主要部件、安裝位置、人機(jī)接口等方面梳理設(shè)計(jì)的差異性和共通性，最后這兩個(gè)型號(hào)的民用飛機(jī)空氣管理系統(tǒng)的共通性設(shè)計(jì)現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】民用飛機(jī)；空氣管理系統(tǒng)；空調(diào)系統(tǒng)；壓調(diào)系統(tǒng)；氣源系統(tǒng)；機(jī)翼防冰系統(tǒng)；共通性；差異性

1 共通性概述

共通性是指兩個(gè)或者更多機(jī)型從設(shè)計(jì)理念到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，從通用零件的配套到大部件的裝配，從備件支持到外場(chǎng)保障等盡可能的采用相似或者相同的方式，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造、裝配、取證、服務(wù)等方面的互通，以期達(dá)到降低設(shè)計(jì)和使用成本、提高效率等目的。主要包括：系列間型號(hào)共通性、系列內(nèi)型號(hào)共通性和與競(jìng)爭(zhēng)型號(hào)的共通性。

飛機(jī)研制開(kāi)展共通性工作的最終目標(biāo)，是為飛機(jī)制造商和用戶創(chuàng)造更多的價(jià)值，其主要體現(xiàn)在：

a）對(duì)制造商而言，相同的機(jī)體設(shè)計(jì)，降低設(shè)計(jì)研制成本，同時(shí)也可加快適航取證周期；相同的工裝工藝，降低制造成本；相同系統(tǒng)、零部件，降低供應(yīng)商選擇成本。

b）對(duì)客戶而言，降低客戶維修成本；降低備用航材的庫(kù)存成本；降低了機(jī)組培訓(xùn)時(shí)間成本；提高了安排飛行員的靈活性，降低了人力調(diào)配成本。

因此，型號(hào)共通性研究對(duì)于確定飛機(jī)基本形態(tài)是非常重要的，在考慮市場(chǎng)需求、安全性、質(zhì)量和成本的基礎(chǔ)上，也應(yīng)該保持后續(xù)飛機(jī)的獨(dú)立性。

2 民用飛機(jī)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀概要

目前，全球正在發(fā)展50座級(jí)以上噴氣客機(jī)的公司共有7家。其中，擁有或正在研制100座級(jí)以上干線飛機(jī)的共有4家：波音公司、空中客車集團(tuán)、俄羅斯聯(lián)合航空制造公司、中國(guó)商飛公司。擁有或正在研制50至100座級(jí)支線飛機(jī)的共有5家：巴西航空工業(yè)公司、加拿大龐巴迪公司、俄羅斯聯(lián)合航空制造公司、中國(guó)商飛公司、日本三菱公司。

其中波音公司非常注重飛機(jī)共通性設(shè)計(jì)的理念。 例如B737NG系列研制過(guò)程中，專門(mén)成立了“低維修成本設(shè)計(jì)”項(xiàng)目組。項(xiàng)目組收集各種數(shù)據(jù)資料，評(píng)估新的數(shù)字化系統(tǒng)，增加零部件的通用性，減少零部件的總量，最終B737NG系列98%的機(jī)械零部件具備通用性，促使B737NG系列的維修成本降低了15%。

本文圍繞某飛機(jī)制造公司2個(gè)型號(hào)民用飛機(jī)的空氣管理系統(tǒng)，梳理其設(shè)計(jì)的共通性和主要差異。

3 某飛機(jī)制造公司2個(gè)型號(hào)民用飛機(jī)空氣管理系統(tǒng)共通性共通性梳理

本文中分析的空氣管理系統(tǒng)主要包括氣源系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)（含壓調(diào)系統(tǒng)）和機(jī)翼防冰系統(tǒng)。

3.1 某飛機(jī)制造公司2個(gè)型號(hào)民用飛機(jī)氣源系統(tǒng)共通性梳理

氣源系統(tǒng)向飛機(jī)的各個(gè)用戶系統(tǒng)供應(yīng)壓縮空氣。氣源系統(tǒng)從左右發(fā)動(dòng)機(jī)的引氣系統(tǒng)、APU引氣系統(tǒng)和地面氣源獲得引氣，來(lái)自各個(gè)氣源的引氣匯集到氣源總管然后被分配給發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)、空調(diào)與增壓系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道包皮防冰系統(tǒng)、機(jī)翼防冰系統(tǒng)、水箱增壓系統(tǒng)、總溫探頭通氣和液壓油箱增壓系統(tǒng)。

機(jī)型1和機(jī)型2氣源系統(tǒng)的共通性主要在：

a）均從發(fā)動(dòng)機(jī)、APU和地面高壓氣源引氣，左右兩側(cè)獨(dú)立的發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)，并可通過(guò)交輸引氣活門(mén)進(jìn)行隔離或互連，APU引氣均可在地面或空中供氣；

b）均為翼吊機(jī)型，機(jī)型1和機(jī)型2的氣源系統(tǒng)部件、管路布置及走向一致。

機(jī)型1和機(jī)型2氣源系統(tǒng)的差異性主要在：

a）機(jī)型1從發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)高壓壓氣機(jī)第9級(jí)和第5級(jí)獲得引氣，機(jī)型2從發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)段第10級(jí)或第14級(jí)引氣；

b）過(guò)壓告警值不同，機(jī)型1為220psi，機(jī)型2為130±5psig；

c）告警信息和指示燈不同。

3.2 某飛機(jī)制造公司2個(gè)型號(hào)民用飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)共通性梳理

空調(diào)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)制冷、空氣分配、溫度控制、再循環(huán)、電子設(shè)備冷卻等功能。盡管機(jī)型1和機(jī)型2的空調(diào)系統(tǒng)子系統(tǒng)分類有所不同，但實(shí)現(xiàn)的功能基本類似。

機(jī)型1和機(jī)型2的空調(diào)系統(tǒng)的共通性主要在：

a）設(shè)計(jì)架構(gòu)相似，均包括制冷系統(tǒng)、空氣分配系統(tǒng)、再循環(huán)系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)等子系統(tǒng)，都實(shí)現(xiàn)了空氣冷卻、空氣分配、通風(fēng)、座艙溫度和壓力調(diào)節(jié)以及再循環(huán)功能。

b）控制板安裝位置以及控制板布局相似，指示和告警系統(tǒng)設(shè)計(jì)相似。

機(jī)型1和機(jī)型2 的空調(diào)系統(tǒng)主要有以下幾方面差異：

a）空調(diào)組件：機(jī)型1的空調(diào)組件初級(jí)和次級(jí)換熱器是串聯(lián)式，機(jī)型2的空調(diào)組件初級(jí)和次級(jí)換熱器是并聯(lián)式；

b）貨艙通風(fēng)加溫功能：機(jī)型1的貨艙不具備通風(fēng)功能。前后貨艙是采用排氣至貨艙與蒙皮之間的夾縫，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)貨艙的加熱。前貨艙排氣來(lái)自設(shè)備艙和客艙，后貨艙排氣來(lái)自客艙。均不進(jìn)行溫度控制。機(jī)型2 的前后貨艙均有獨(dú)立的通風(fēng)加溫系統(tǒng)，其系統(tǒng)自動(dòng)控制，但無(wú)需飛行員控制；

c）門(mén)區(qū)域加熱功能：機(jī)型1裝有門(mén)區(qū)域加熱系統(tǒng)，對(duì)登機(jī)門(mén)和應(yīng)急艙門(mén)進(jìn)行加熱。機(jī)型2不具備門(mén)區(qū)域加熱功能。

3.3 某飛機(jī)制造公司2個(gè)型號(hào)民用飛機(jī)壓調(diào)系統(tǒng)共通性梳理

飛機(jī)壓調(diào)系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)排出座艙的空氣流量，確保在所有正常工作狀態(tài)下，座艙壓力、座艙內(nèi)外壓差和座艙壓力變化率等均在人體生理和機(jī)體結(jié)構(gòu)的允許范圍內(nèi)，滿足旅客的安全性、舒適性要求及飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。本章節(jié)主要從主要部件入手對(duì)壓調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行共通性分析。

3.4 某飛機(jī)制造公司2個(gè)型號(hào)民用飛機(jī)機(jī)翼防冰系統(tǒng)共通性梳理

機(jī)翼防冰系統(tǒng)使用氣源系統(tǒng)所提供的熱空氣對(duì)機(jī)翼外側(cè)三塊前緣縫翼進(jìn)行加熱防冰。

機(jī)型1和機(jī)型2的機(jī)翼防冰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)主要是：

a）系統(tǒng)功能均為防止發(fā)動(dòng)機(jī)外側(cè)三段縫翼前緣結(jié)冰；

b）系統(tǒng)的主要部件均為電磁活門(mén)，關(guān)斷活門(mén)，供氣管，套管，柔性接頭，噴射管；

c）系統(tǒng)在人機(jī)接口設(shè)計(jì)均為飛行員觀測(cè)到結(jié)冰條件后，通過(guò)控制面板開(kāi)關(guān)啟動(dòng)防冰。故障和狀態(tài)信息可直接通過(guò)控制器面板的燈顯示。

d）設(shè)計(jì)差異主要為機(jī)翼防冰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)差異僅為駕駛艙控制板布局不同。

4 某飛機(jī)制造公司2個(gè)型號(hào)民用飛機(jī)空氣管理系統(tǒng)共通性研究小結(jié)

本文通過(guò)對(duì)某飛機(jī)制造公司2個(gè)型號(hào)民用飛機(jī)空氣管理系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)的工作原理、主要功能、系統(tǒng)架構(gòu)、人機(jī)接口和主要部件等方面的梳理和分析，發(fā)現(xiàn)機(jī)型1和機(jī)型2的機(jī)翼防冰系統(tǒng)和壓調(diào)系統(tǒng)具有高度的共通性；機(jī)型1和機(jī)型2的氣源和空調(diào)系統(tǒng)由于涉及子系統(tǒng)的復(fù)雜性和需求多樣性，在基本功能保持共通性的同時(shí)，具體的設(shè)計(jì)存在一定的差異性?？偟膩?lái)說(shuō)，機(jī)型1和機(jī)型2的空氣管理系統(tǒng)均為傳統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)，具有相當(dāng)程度的共通性，但機(jī)型1某些局部設(shè)計(jì)更為合理，符合主流設(shè)計(jì)趨勢(shì)。

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]