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国外民用飞机技术标准状况(四)

供稿人:崔晓文  供稿时间:2015-12-15   关键字:民用飞机  发动机  机载设备  标准  
民用飞机关健技术领域标准
一、民用飞机关键技术

飞机由机体、推进装置、飞机系统和机载设备四个基本部分组成,发动机、机载设备、航空材料是飞机的三大关键性技术。

发动机。民用飞机的动力装置经历了从涡喷到涡扇发动机的发展过程,其特有的关键技术主要包括:大涵道比风扇技术、降低噪声技术、低污染排放技术等,并正朝着大推力、长寿命、低油耗、低排放等方向发展(下表)。目前全球66%的民用航空发动机以匹配120—200座级的大飞机为主要目标,主要有CFM56系列和V2500系列发动机。预计常规大涵道比涡扇发动机在21世纪上半叶仍将控制民用航空动力市场,一些新型的发动机概念,如齿轮传动涡扇发动机、有涵道或无涵道桨扇发动机等,将会逐步被市场所接受。发动机制造商也在不断研发新技术,以满足民航的更高要求,可变面积外涵道喷口(VAFN)、低排放燃烧室、多电与全电发动机、齿轮传动和开式转子设计都是发动机制造商研究的重点。在商用航空发动机制造方面,美国通用电气公司(General Electric Co.,简称GE)、普拉特·惠特尼公司(Pratt & Whitney,简称普惠),英国罗尔斯·罗伊斯公司(Rolls-Royce plc,简称罗罗)以及CFM国际公司等实力雄厚。

表 飞机发动机技术

资料来源:兴业证券. 航空发动机行业:十年一剑,从“引进仿制”向“自主研制”蜕变

机载设备。一般是指完成飞行任务以及为保证飞行员与成员安全、舒适而安置在飞机上的、有独立功能的装置的总称,主要由航电设备/系统和机电设备/系统两大部分组成,航电设备/系统主要包括飞行控制、飞行管理、座舱显示、导航、数据与语音通讯、监视与告警、机内通话、客舱娱乐等功能的设备和系统;机电设备/系统主要包括电力系统、环控系统、燃油系统、液压系统、救生系统、辅助动力装置、机轮刹车系统、照明和生活设施等功能的设备系统。机载设备主要关键技术包括:系统总体设计与综合技术、高可靠性设计技术、适航验证技术。

航空材料。航空材料是制造发动机和机载设备等所用各类材料的总称。航空材料的选择主要出于减少机体重量、提高有效载荷考虑,主要有铝合金、复合材料、钛合金、特种钢等,其中复合材料因其优越的可设计性、抗疲劳、抗腐蚀以及较高的减重效率等性能,在飞机材料中所占的比重越来越大。目前,航空用复合材料基体以树脂为主,主要靠碳纤维增强,有碳纤维复合材料(CFRP)。

二、主要技术领域标准化

(一)民用飞机的适航与认证规范

按照国际惯例,为保证民机的安全性,新研制的飞机必须取得适航证才可以执飞国际航线,适航也是对航电设备/系统的基本要求。国际主要航空运输业务的发展现状及技术水平决定了现阶段美国联邦航空局(FAA)和欧洲航空安全局(EASA)制定的适航标准成为适航市场的主流标准。飞机制造商的新机型必须得到FAA和EASA的适航证,还必须获得进口国家监管部门的证明。

(二)发动机标准

美国GEAE(飞机发动机)公司是GE集团所属公司,是世界上最大的航空发动机制造商与出口商,产品包括喷气及涡桨发动机、组件和集成系统等。GEAE公司的内部标准主要包括材料、设计、零件、试验、工艺、检验、质量管理和资源控制等。标准已成为GEAE整合产业链的有力工具,除应用于企业的设计和生产过程,也用于外部供应商的零部件质量控制和发动机用户的产品维修、服务等。

英国罗罗公司是欧洲最大的航空发动机公司,也是世界第二大航空发动机公司,其研制的各种喷气式发动机为世界民用和军用飞机广泛采用,包括空客A380等大型飞机。罗罗公司内部标准分为工程设计规范、工艺规范、材料规范等25大类,主要集中在工程设计、工艺、材料等方面。2011年,罗罗和普惠宣布重组IAE(国际航空发动机联盟),并组建新合资公司。罗罗民用航空部门总裁表示,双方的合作协议明示了公司在未来中型飞机发动机领域的发展道路,公司有信心为航空技术、发动机性能和燃油效率设定一套新的标准。

普惠公司是美国联合技术有限公司旗下一员,主要产品包括用于波音777的AW4000发动机,在支线涡桨飞机市场也有强大声誉。公司设有专门标准化管理机构,负责设计标准,管理轮花键及附件标准、制图标准、通用零件标准、设计用手册等各类标准和资料,以及标准出版、对外联络等工作。

此外,21世纪初,欧美等国在B787、A380项目中提出并实施了预测与健康管理概念,目前国外健康管理系统许多技术已经经过演示验证,并且证明实施健康管理能够显著提高发动机的可靠性和安全性。GEAE公司的GEnx发动机和罗罗公司的Trent 900发动机所应用的健康管理系统是现代发动机健康管理系统的典型代表。

(三)航电设备和系统标准

美国的霍尼韦尔公司、罗克韦尔·柯林斯公司、GE航空公司,法国的泰勒斯集团这4家欧美公司既是国际航电设备/系统的主要供应商,又是标准的主导者。它们作为系统集成公司,为美国波音公司、欧洲空客公司、加拿大庞巴迪、巴西航空工业公司的大中型飞机配套。

用来指导研制机载航电设备/系统的是RTCA、ARINC、SAE系列文件。

RTCA/DO-160D“航空设备的环境条件和测试规程”。该文件包含25节和3个附录。RTCA/DO-160D与欧洲标准EUROCAE/ED-14D等同,并被ISOISO认可,作为国际标准ISO-7137。

ARINC 653“航空电子应用软件标准接口”。是针对航空设备的标准,由多个厂商联合提供。其多种任务软件共用电子平台的标准,用来规范航空电子设备/系统的开发,规范如何在时间和空间上分隔计算机资源,确保多个软件运行在单一的硬件平台上都不会相互干扰和影响。

ARINC429总线标准。该标准有利于机载航电系统的互联高速,提高整体可靠性、可维修性以及故障诊断的快速性与准确性。

 


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