淺談飛機水系統(tǒng)改裝

雷世成 曹萬林 鄭進文

摘要：描述了飛機水系統(tǒng)加/改裝過程的主要部分，給出了飛機用水量的估算方法和水加熱器的功率選擇方式，列出了管路連接的常用方式及相關(guān)標準，討論了新設計淋浴間需要考慮的各項要求，為飛機水系統(tǒng)的加/改裝提供了參考。

關(guān)鍵詞：水系統(tǒng);水箱;閥門;管路;污水

0引言

目前，飛機私人定制化的程度越來越高，范圍越來越廣，系統(tǒng)更加復雜，涉及到水系統(tǒng)改裝的客戶需求越來越多，如定制衛(wèi)生間、定制洗手臺、定制浴室等，但改裝設計過程中難以找到相關(guān)的文件闡述水系統(tǒng)改裝的基本設計原則、方法以及如何對水系統(tǒng)的改裝進行驗證。針對這一問題，本文結(jié)合工程人員實際改裝項目經(jīng)驗，對水系統(tǒng)改裝進行了總結(jié)，希望能為水系統(tǒng)改裝設計、驗證、施工、維護提供參考。

1水系統(tǒng)改裝簡述

飛機上水系統(tǒng)的基本循環(huán)為存水（飲用水）→供水→用水→排水→存水（污水），在水系統(tǒng)改裝中主要圍繞這幾個子系統(tǒng)進行。

1.1存水

飛機上裝有凈水箱、污水箱。凈水箱為水系統(tǒng)提供需要的水，污水箱收集用過的廢水/污水。適航規(guī)章對飛機改裝需求的凈水箱容量沒有明確要求，一般情況下，判斷飛機上安裝的凈水箱容量是否足夠，可以參考下面的方式進行估算。

首先，對某型飛機原裝用水組件進行水流量測試，得出廚房水龍頭最大水流量為3.5L/min，廁所水龍頭最大水流量為1.6L/min，馬桶每沖洗一次的用水量約為0.2L。

其次，根據(jù)公開網(wǎng)站上的統(tǒng)計資料，冬季洗浴每人每次用水量約為150L，洗浴約18min;夏季洗浴每人每次用水量約為80L，洗浴約10min。最適宜的水溫為37℃～40℃。

假設改裝后的飛機條件如下：

1）飛機的最大飛行時長為10h。

2）飛機上普通乘客100人，機組10人，VIP乘客（可使用浴室、洗手臺）2人。

3）浴室水龍頭流量為6L/min，洗浴時間20min;洗手臺水龍頭流量為4.0L/min，洗手時間0.5min/次。

4）除去機上配備的飲料外，每次平均飲水量為0.3L/（人·h）。

根據(jù)上述條件，估算出飛機水系統(tǒng)用水量，見表1。

最后，可以根據(jù)估算結(jié)果對比飛機上凈水箱的容量，來決定是否需要對飛機進行加裝凈水箱工作。

對于是否需要加裝污水箱，需要根據(jù)飛機上現(xiàn)有的污水箱容量、用水組件和廢水/污水的排放方式等進行計算。如洗手臺、浴室的廢水可以直接通過灰水管路、放水桅桿排出機外，也可以通過污水管路排入污水箱。具體的排放方式需要考慮飛機現(xiàn)有的管路走向決定。

1.2供水

供水系統(tǒng)將凈水箱中的水送入管路，并為管路中的水提供壓力，通過管路將水送到各個用水單元。水增壓有兩種方式，一是通過增壓空氣對水箱進行增壓，將水“壓”到管路中;二是通過水泵，將水“抽”到管路中。管路中的供水壓力一般為25～45psi，最大流量為6gpm（ 22.71L/min）左右。

供水管路加/改裝過程中，可以按需選擇硬水管（Tube）和軟水管（Hose）。安裝空間狹小時，硬水管的優(yōu)勢更大，因為硬水管的彎曲半徑小，需要安裝的固定夾具少。需要注意的是，鋪設管路的區(qū)域存在結(jié)冰的可能性時，要對管路進行保溫處理，并采取措施實施管路加溫。

管路之間的連接方式目前有兩種：螺紋連接和快速卡箍連接。螺紋連接非擴口端頭滿足的標準是NAS1760、AS4375/AS33514。常用的管路標準可參考SAE AS4468、SAE AS4469?？焖倏ü窟B接滿足的標準是SAE AS1656，安裝時要注意留出操作空間，同時對安裝軸線的角度也有要求，如圖1所示。

天氣寒冷時，為防止因水系統(tǒng)結(jié)冰引起管路爆裂，要求每天的航后對飛機進行放水。由于飛機放水通常為重力放水，這就要求在設計供水管路時有一定的坡度。為保證管路中的水排放干凈，在設計供水管路時應避免出現(xiàn)U型管路。如果實在不可避免，應在U型管路的最低端增加放水閥門。

為保證水質(zhì)，避免污染，飲用水的放水管路不能直接接入灰水/污水系統(tǒng)，但若飲用水出口高于灰水/污水收集處（如滴水盤）lin是可以接受的。

1.3用水

飛機上的用水組件主要包括廚房、浴室、洗手臺、廁所。用水組件通常包含以下零部件。

1）關(guān)斷閥門：在某一用水組件發(fā)生漏水故障時，為不影響使用其余組件，且減少漏水對飛機結(jié)構(gòu)造成腐蝕等不良影響，在用水組件上游要安裝關(guān)斷閥門。該關(guān)斷閥門要易于接近，安全可靠。關(guān)斷閥門通常為機械閥門。

2）放水閥門：如果供水管路在用水組件下方，即自下而上供水，通常不需要增加放水閥門，放水時用水組件里的水可以沿供水管路回流并放出;如果供水管路在用水組件上方，即自上而下供水，放水時水龍頭不能排凈管路中的水時，在管路的最低端需要加裝放水閥門。

3）水過濾器：為保證用水組件的凈水質(zhì)量，減少水中的雜質(zhì)，在關(guān)斷閥門下游通常會裝有水過濾器。安裝水過濾器處要求有足夠的空間進行水濾更換工作，易于接近。

4）水加熱器：為浴室/洗手臺提供熱水。水加熱器通常有兩種，一種是水箱型，飛機廁所中裝的就是這種加熱器。以某公司8921系列加熱器為例，功率比較?。?20W），容量不大（1.42L），加熱時間較長（15min），適合用在廁所洗手池等用水量較小的地方。另一種是即熱型水加熱器，沒有儲水箱。一般功率在幾千瓦到十幾千瓦，流量為0.25～2gpm（ 0.95～7.57L/min），適合用在浴室、洗手臺等大用水量區(qū)域。

水加熱器的功率選擇：以淋浴間為例，用水流量為6 L/min，假定水箱內(nèi)的水溫為10℃，要求用水溫度為40℃，水加熱器的熱轉(zhuǎn)換效率為0.9，已知水的比熱容為4.2kJ/kg·K，則需要的水加熱器最小功率為：

5）單向閥：放水時，為排空加熱器中的水，需要連通加熱器的放水口到放水管路?？梢栽诜潘谔幇惭b放水閥門，還可以安裝單向閥門（或電磁閥門）進行自動控制。

6）轉(zhuǎn)換接口：國內(nèi)用水組件（花灑、水龍頭等）的接口螺紋通常為惠氏螺紋，加熱器、閥門等接口的螺紋多為NPT螺紋，也可能是航空標準接口。所有安裝的航空管路接口為航空標準接口，滿足NAS1760、AS4375/AS33514。為此，接口不匹配時，必須安裝轉(zhuǎn)換接口。在惠氏螺紋、NPT螺紋連接處，可以使用螺紋膠或生料帶。

在適航審定規(guī)章CCAR25部中，沒有直接針對淋浴間相關(guān)設計特征的審定要求。不過，可以將淋浴間作為獨立隔間考慮，相關(guān)的適航條款主要有：

1） 25.601設計與構(gòu)造總則;

2） 25.785座椅、臥鋪、安全帶與肩帶;

3） 25.811應急出口的標記;

4） 25.812應急照明;

5） 5.831通風;

6） 25.851滅火器;

7） 25.853座艙內(nèi)部設施;

8） 25.858貨艙或行李艙煙霧或火警探測系統(tǒng);

9） 25.1309設備、系統(tǒng)及安裝;

10） 25.1365電氣設備、馬達和變壓器;

11） 25.1411安全設備總則;

12） 25.1439防護性呼吸設備;

13） 25.1447分氧裝置設置的規(guī)定;

14） 25.1541標記與標牌總則;

15）其他要求。

1.4排水

飛機上的廢水分為灰水和污水?；宜潘袃煞N途徑：通過放水桅桿排到機外;真空吸入污水箱。

飛行中，要求管路中的水在飛機正常仰角范圍內(nèi)可以通過重力排空，因此配置灰水管路時要考慮管路的坡度問題。

真空排水時，管路中存在負壓，航空業(yè)相關(guān)規(guī)范中對管路能承受負壓的要求是10psig。

灰水連接方式見圖2。

污水管路的連接常常采用快速連接方式，滿足的標準是SAE AS1656。

2審定測試與維護

安裝完成后，需要執(zhí)行水滲漏測試和系統(tǒng)功能測試。水滲漏測試包括供水管路測試和排水管路測試，可以參考相應的維護手冊執(zhí)行。

系統(tǒng)功能測試主要包括流量測試和水溫測試。需要記錄冷水溫度、冷水流量、熱水溫度、熱水流量、總流量及相應的溫度。

在功能測試時，還需要關(guān)注排水速度，如觀察在最大水流量時會不會存在積水現(xiàn)象。

3總結(jié)

針對飛機系統(tǒng)水系統(tǒng)改裝需求增加，結(jié)合工程項目經(jīng)驗梳理總結(jié)了飛機水系統(tǒng)改裝工作，主要涉及用水量的估算、水加熱器的功率選擇、管路連接等內(nèi)容。具體的施工注意事項可以參考相關(guān)機型的標準施工部分及相關(guān)維護手冊的注意事項。

參考文獻

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