航空锂电池适航审定规章解读及符合性方法研究

锂离子电池作为动力电池有着优异的性能,在民航行业上有广阔的应用前景。但行业对其技术特征和安全风险的认识还不充分,现行的规章条款缺乏足够的安全要求,国外局方针对锂离子电池颁发了专用条件,但回顾相关事故可以发现,锂离子电池的验证和审查环节还不完善,相关条款更新修正的步伐也同锂电池的发展现状和技术水平不相适应。以航空锂电池事故为例,分析航空锂离子电池作为动力电池的安全性风险,从对现有规章条款和专用条件的解读出发,借鉴不同行业近年来积累的锂电池验证和使用经验,针对航空动力锂电池的适航符合性方法提出一些改进方案,可作为现有锂电池适航符合性方法的有益补充,为自主建立健全适航验证规范体系做出探索。

航空材料适航条款符合性验证研究

结合工程实践,针对民用航空适航规章CCAR25-R5中与材料相关的603、613条款符合性验证进行了分析和探究。首先研究了条款制定及修定的历史过程和条款的具体含义,明确了条款目的和具体要求,然后结合经验,给出了在型号合格审定过程(TC)中满足适航条款要求的方案,指出对条款的符合有两个层次方面的要求,一是要说明材料规范/标准中指标确定的合理性;二是要证明使用的材料性能指标满足材料规范/标准的要求。针对条款认可的行业规范、技术标准规定和用户规范三类规范,进一步给出了三类规范的适航符合性验证具体方法。最后结合实际情况,针对如何在TC中有效提高材料规范的适航验证工作效率,给出了三种改进工作的建议,提出材料规范的验证工作最好是单独专项进行,此项工作需要进行顶层协调规划。

涡桨运输机最小离地速度适航审定技术研究

最小离地速度V MU是运输类飞机能够安全起飞和离地的最小速度,以校正空速来表示,是制定飞机其它起飞速度的依据。涡桨运输机以螺旋桨作为动力源,在审查时需关注螺旋桨的影响。本文从运输类飞机最小离地速度的适航条款要求演变过程出发,分析了最小离地速度的特点,系统给出了涡桨运输机最小离地速度的符合性方法建议,重点分析了涡桨运输机最小离地速度审查时的要点和风险点,对涡桨运输机的最小离地速度的适航审定具有一定的指导价值。

材料的弹性极限应力理论

从材料的滑移应力与静水应力的相互作用，阐明了各向同性材料在复杂应力状态下的三种弹性破坏现象。剪切屈服、脆性断裂和塑性体积屈服，并以两个极限应力准则完整地表述。作为一个例子，以平方主剪应力屈服准则为基础，构造了广义平方主剪应力准则方程组，理论结果与一些岩土类材料的实验数据相吻合。

锂离子电池在民用飞机上的适航验证要求

梳理国内外对锂离子电池安全性的相关研究进展。以运输类飞机适航标准为依据,探讨锂离子电池装载或使用在民用飞机货舱、客舱等不同部位的特殊风险分析与适航验证要求,并给出具体分析示例。为民用飞机开展锂离子电池装载或使用的相关验证工作提供参考和指导。

基于灰色马尔可夫过程的化学铣切厚度预测

化学铣切是现代民用飞机薄壁结构加工制造的主要方式之一,化学铣切加工区域的厚度则是主要控制的工艺参数,并需要在加工过程中进行测量,以监控化学铣切过程。通常测量获得化学铣切加工区域的厚度信息为一组有限的离散数据,传统的数据预测方法通常需要基于大量数据,当样本数量少、信息不足时,预测精度将难以保证。应用灰色马尔可夫过程方法,基于灰色系统小样本数据理论,建立了化学铣切厚度预测模型,用来预测化学铣切厚度信息,并以一组化学铣切加工的实测厚度值为实例,进行了实际预测。结果表明,当测量数据样本较少时,使用灰色马尔可夫过程预测的化学铣切加工厚度具有良好的精度,可以用来表征化学铣切加工厚度趋势。

确定运输类飞机抖振边界的试飞方法

本文简要介绍了抖振的概念,对抖振边界进行了扼要理论分析,并以Boeing767-200飞机为例,介绍了波音公司确定抖振边界的试飞方法及其选择的试验状态。

随机谱载荷下无人机机翼外挂物悬挂挂架的损伤容限分析

机翼外挂物悬挂挂架结构的损伤容限分析是确保结构安全、实现预期目标任务的重要内容,目前针对无人机机翼外挂物悬挂挂架的损伤容限分析及研究较少。以大展弦比无人机机翼组合探头挂架为例,进行了机翼外挂物悬挂挂架损伤容限分析。根据机翼组合探头挂架的结构设计特征,建立了挂架的有限元分析模型,通过疲劳载荷工况应力分析确定了疲劳危险点,采用随机编谱方式,获得了分析部位的损伤容限载荷谱。基于断裂力学,采用Runge-Kutta方法来估算裂纹扩展行为,得到了分析部位的裂纹扩展曲线,获得了裂纹扩展特性。分析结果表明,该挂架的分析部位的裂纹扩展寿命为11615250次飞行起落,满足预期的剩余强度值设计要求,可根据裂纹扩展寿命制定检查间隔。

复合材料斜接接头强度数值仿真研究

复合材料斜接接头是胶接结构主要形式之一,其失效模式复杂,包括复合材料层合板和胶层的多种失效模式。提出了一种包含两种不同失效模型的分析方法,采用基于三维Hashin失效准则和指数型刚度退化准则的渐进损伤模型仿真复合材料层合板层内失效,采用内聚力模型仿真胶层失效和层合板层间失效。基于该方法建立了复合材料斜接接头强度分析三维模型,使用试验数据验证了该仿真模型,并利用该模型分析了接头的失效机理。在此基础上,研究了接头斜削角和胶层断裂韧性等设计参数对连接强度的影响,得到了上述参数对斜接接头强度影响的规律。

捕获轨迹法在××无人机投放试验中的应用

介绍一种投放外挂物脱离母机状态的风洞测力试验和飞行轨迹分析融于一体的“捕获轨迹”方法。该方法能较精确地获得外挂物在复杂干扰流场中所受的空气动力和力矩，实时地提供离机后的轨迹和姿态，预测了无人机和母机之间飞行是否相容的问题。全尺寸的飞机投放试验表明，“捕获轨迹”技术是一种精确预测外挂物分离特性的方法，解决了大展弦比无人机安全离机的关键问题。

民用飞机有限元模型的适航符合性验证

在民机结构强度设计及优化中,有限元模型作为一种数值计算方法已被广泛应用,并被业内所认可,但至今仍缺乏一套有效的有限元模型适航验证方法。从适航规章角度出发,探讨有限元模型的验证思路和要求,梳理验证要素,并给出验证评价体系,可用于指导后续民机设计有限元模型适航符合性验证。

正常类飞机爬升性能飞行试验研究

爬升性能是衡量飞机性能的重要指标之一。在解读适航规章及咨询通告的基础上,首先,对DA42NG机型光洁构型下的爬升性能实施了飞行试验研究,完整展现了飞行试验方法及数据处理过程。其次,将飞行手册中列出的爬升性能参数修正到飞行试验时的飞机状态和大气条件。最后,将飞行试验数据与飞行手册数据进行了比对。研究结果表明,飞行试验测量的最佳爬升速度略大于飞行手册数值,而最佳爬升率略小于飞行手册数值。测量数据与手册数据的差异可接受,结果符合预期。试验及数据处理方法可为同类飞机适航审定及验证试飞提供借鉴和参考。

基于CFD方法的前支杆试飞测量装置误差分析

准确可靠的大气数据信息对飞行器的安全至关重要。处于研制阶段的大气数据系统往往存在一定程度的误差,需要在试飞阶段予以校准。试验机上加装的试飞测量装置要求尽可能地接近未受扰动的气流,同时减少对飞机已有大气数据系统的影响。采用计算流体力学方法,对某型民机进行数值模拟,确定了前支杆试飞测量装置的安装位置和长度,获得了前支杆的位置误差并评估了对飞机已有大气数据系统的影响。研究表明,选定前支杆长度情况下,前支杆测量的静压测量误差引起的高度误差偏大,对现有大气数据系统静压亦有一定影响,对迎角影响较小。这一结果可作为某型民机确定空速校准方法的依据,亦可作为其他飞机在空速校准方案选用方面的参考。

机载ADS-B OUT设备适航验证方法研究

ADS-B是广播式自动相关监视的缩写,是一种新兴的民航运行监视技术。ADS-B OUT是ADS-B的基本工作模式,其工作原理是基于全球导航卫星定位系统(GNSS)获取航空器位置信息,由飞机飞行管理系统自动地将飞机的位置、速度、姿态等关键信息使用ADS-B发射机,通过地空数据链以广播形式发送给相关的地面站/地面数据中心等。ADS-B OUT模式的功能由机载ADS-B设备和ADS-B地面设备共同实现,机载ADS-B设备作为机载监视设备,必须符合相关适航条款和规范的要求。本文概括地介绍了ADS-B技术,对ADS-B的背景、工作原理和优点进行了阐述,对与机载ADS-B设备相关的适航条款、规范进行了梳理和归纳,研究并整理了适用的主要的符合性验证方法,对试验中应重点关注的试验项目和重点关注的问题进行了总结,并对机载ADS-B设备的发展和相关的适航验证方法提出了设想。

基于适航要求的襟缝翼控制计算机硬件架构设计与实践

本文分析了民用适航规章当中对于襟缝翼控制计算机的适航要求,提出了针对襟缝翼控制计算机硬件架构和余度设计要求,以及选用复杂电子硬件的额外设计要求。以某型襟缝翼控制计算机硬件架构设计为例,详细阐述了硬件架构和余度设计要求的实现与落实,为襟缝翼控制计算机的设计工作提供了参考与借鉴,也为飞控系统控制计算机的设计提供了思路与指导。

民用飞机增压舱强度的适航符合性验证

为确保飞机的运行适应性及乘客舒适度,现代民用运输类飞机通常安装有客舱压力调节系统,以确保座舱压力、内外压差和舱内压力变化率在规定的范围内。因此,在飞行过程中客舱存在内外压差,增压舱段承受内压载荷,增压舱段实际上是一个低压薄壁压力容器。本文从增压舱结构变形与受力出发,以中国民用航空规章为依据,梳理了涉及增压舱强度的相关条款要求,并结合某型飞机的设计与符合性验证工作,提出了增压舱强度验证的审查重点及风险点,为民用飞机增压舱设计及验证工作提供参考和指导。

民用飞机线缆防火性能适航验证研究

电线电缆作为飞机上重要的材料,其防火阻燃性能的品质影响飞机的安全性。分析适航规章CCAR-25-R4在线缆防火性能方面的要求,总结当前国内外航空用标准/规范在电线电缆防火性能方面的规定;针对电线电缆防火性能的适航问题进行研究,给出适航工作的验证思路。对于飞机上使用的线缆,采用国外先进企业内部标准制定线缆的性能指标,能够降低适航验证风险,为线缆的选取和使用提供参考。

考虑螺旋桨滑流的涡桨运输机失速速度的适航验证

涡桨运输机使用螺旋桨作为能量输出,滑流是螺旋桨飞机的重要特征,在适航验证时需考虑。失速速度是反映飞机气动特性的重要参数,在开展失速速度的验证时考虑滑流的影响尤为重要。分析了螺旋桨滑流对飞机气动特性的影响,根据涡桨运输机失速速度的适航规章条款CCAR25.103的相关要求,提出了涡桨运输机考虑滑流影响的失速速度的适航验证思路及具体的验证方法。以一型涡桨运输机滑流影响的风洞试验为例,给出了该型飞机在发动机慢车状态下,巡航构型时考虑滑流影响的纵向气动特性试验结果,试验结果进一步证明了在进行失速速度验证时考虑滑流影响的重要性,为失速试飞提供了依据。文中给出的验证方法为涡桨运输机的失速速度以及飞行性能和飞行品质相关的其它适航条款的验证提供了参考。

民用航空发动机电子控制系统的适航审定

随着民用航空器的迅速发展,机械液压控制技术已经被电子控制技术代替。现在世界各国设计、研制及使用的民用发动机都有电子控制系统。

民用运输类飞机燃油箱/滑油箱晃振试验及适用性讨论

民用飞机燃油箱/滑油箱装载的燃油/滑油在惯性载荷的作用下,会对邻近结构带来冲击力,可能造成油箱结构件的疲劳或强度问题,引起油箱漏油,进而引发其他安全问题。依据第25.965条、第25.1015条中燃油箱及滑油箱晃振试验的相关要求,分析了晃振试验的适用性、验证实施及审查方式,梳理了审查风险点并提出了对应的审查重点。结合具体型号审查案例,对审查的过程及符合性判定进行了分析。分析了燃油箱、滑油箱设计特征并与条款判据进行对比,明确了25.965(b)、25.1015(b)的符合性验证思路,以说明性文件的方式进行符合性表明。通过审查案例说明,采用符合性判据,并与飞机设计特征进行对比,可直接对晃振试验的适用性及符合性进行判断。梳理总结得到的符合性判据、审查重点及风险点为燃油箱及滑油箱晃振试验的型号审查工程实践的具体实施提供了一定的参考及明确判据。