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辅助动力系统飞行试验

/auxiliary power system flight test/
条目作者符小刚屈霁云
条目作者符小刚

符小刚

屈霁云

屈霁云

最后更新 2022-12-27
浏览 114
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在真实的飞行条件下,验证和评估飞行器辅助动力系统的功能、性能、工作可靠性及系统适配性的试验。

英文名称
auxiliary power system flight test
所属学科
航空宇航科学与技术

辅助动力系统飞行试验不仅是对系统自身功能性能的考核,同时也是对飞行器自主保障能力及空中应急状态下安全水平的重要考核项目。

辅助动力系统飞行试验平台包括他机试验平台和原型机试验平台。他机试验平台通常配备专用电源、液压及引气负载设备,主要用于开展能源生成装置的功能、性能及工作稳定性试验,并对能源生成装置控制、滑油等子系统开展部分考核;原型机平台测试辅助动力系统在真实的载机功率提取及引气状态下的功能、稳定性以及与机上相关系统的匹配和兼容性,以及辅助动力系统的噪声及引气污染测量试验。

在开展原型机辅助动力系统鉴定或适航取证试飞时,为准确评定系统与原型机的兼容性,试验机平台凡需要辅助动力系统应急供电的子系统及设备、液压及环控系统、发动机等,以及辅助动力舱、飞机燃油系统均应为鉴定或取证的最终状态。

辅助动力系统飞行试验点必须覆盖到系统起动及工作的全包线范围。该包线应含系统自身或原型机预期的运营或服役的最大飞行包线范围,包括高度-速度包线、飞行姿态及过载包线,地面起动及工作时的海拔高度及大气温度包线,以及侧风、结冰、沙尘、盐雾等恶劣环境条件。在相应的极限条件下,系统自身也应重点考核其最不利状态下的起动及工作,比如地面高寒环境冷浸透状态下的起动、地面高温环境热浸透且无风条件下以最大负载状态持续工作等。

主要围绕能源生成装置开展考核。通过在系统包线内不同飞行高度及速度上,控制试验机平台上的专用负载设备,使辅助动力系统的电功率、液压功率提取及引气逐步达到设计或规定的最大值并稳定保持,以测定或验证系统在相应飞行高度及速度下的功率输出及引气性能;必要时还需使系统在超出额定值的负载状态下进行短时间工作,以测定系统在规定的短时间内的超负荷工作能力;对于配备应急动力装置(emergency power unit; EPU)或集成动力装置(integrated power unit; IPU)的动力系统,应测定该系统在相应工作模式下的最大持续工作时间。

主要包括工作参数测定及稳定性试验、起动试验、控制/滑油系统试验、振动/噪声/引气污染测定试验等内容。具体包括:①在地面及空中进行各种环境及负载条件下的稳态及加减功率提取量及引气量条件下的工作,以及在系统工作时飞行器进行各种稳定及机动飞行,测定辅助动力装置(auxiliary power unit; APU)和EPU等的转速、排气温度、振动、功率输出及引气压力等工作参数,并考核其稳定性。②在地面及空中进行系统手动及自动、使用机上及机外能源、冷态及热态等各种条件下的起动,测定系统起动时间以及起动过程中的稳定性、起动成功率等数据。③结合稳定性及起动试验,并开展特定的专项试验,考核控制及滑油系统功能、性能,评定辅助动力系统工作可靠性及与机上相关系统适配性。④引气污染试验用于测定使用辅助动力系统为飞行器环控系统供气时,飞行器驾驶舱、客舱等部位的有害气体浓度。⑤噪声测量试验用于测定飞机在地面不起动发动机条件下辅助动力系统工作时飞行器驾驶舱、客舱及机外不同区域的噪声水平。

主要针对进/排气系统、辅助动力舱冷却通风系统、操纵及指示系统、能源传递及转换装置开展。其中,进/排气系统、冷却通风系统、操纵及指示系统试飞通过在辅助动力系统全包线范围内进行系统的起动、关停以及各种极限条件下的稳态及过渡态工作,考核各子系统能否满足全系统的起动、关停及正常工作需求,以及与机上安装及工作环境的兼容性及适配性;能源传递及转换装置通常结合飞行器主发动机的起动及性能试飞、电源及液压系统在应急状态下的试飞科目进行考核。

辅助动力系统飞行试验结果评估内容包括:①各种工作条件下系统及其子系统能否实现其规定的各种功能,包括功率及引气输出、起动/关停及转换工作模式等。②在其全包线范围内系统的性能是否满足指标或原型机功率提取及引气需求。③当在各种条件下起动及工作时,系统自身及各子系统、附件是否能稳定工作,可靠性、安全性是否达到指标或设计要求,安装、通信、能源供应及传递等能否适配载机的相应系统。

辅助动力系统飞行试验风险主要来自两个方面:①极限飞行及工作条件下的试验带来的飞行安全风险,如飞行包线小速度边界点试验时飞机可能进入失速,甚至尾旋状态可能引起的动力系统不稳定甚至空中停车等。②以辅助动力系统为机上提供电能及液压能,以及进行辅助电力、液压源与机上主电力、液压源之间的转换时,因系统工作不稳定或转换不可靠造成机上电力或液压供应不稳定甚至供应中断。

降低飞行试验风险的措施包括:①在配装原型机开展试飞前,应进行充分的地面试验及他机试飞,尽可能地不把严重问题遗留到原型机试飞中。②在原型机试飞中,先进行飞机平台及主动力系统试飞,然后开展辅助动力系统相关试验点的考核。③进行辅助动力系统试飞时,应采用循序渐进的试验顺序,先从风险较低的工作状态及试验点开始,逐步向高风险试验状态逼近。

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