航空发动机适航规定

中文名 航空发动机适航规定
发布日期 2016年3月17日
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政策全文

A章 总 则

第33.1条 适用范围

(a) 本规定规定颁发和更改航空发动机型号合格证用的适航标准。

(b) 按照中国民用航空规章《民用航空产品和零部件合格审定规定》(CCAR-21)的规定申请航空发动机型号合格证或申请对该合格证进行更改的法人,必须表明符合本规定中适用的要求,并且必须表明符合中国民用航空规章《涡轮发动机飞机燃油排泄和排气排出物规定》(CCAR-34)。

[2002年4月19日第一次修订]

第33.3条 概述

每一个申请人必须表明该型航空发动机符合本规定中适用的要求。

第33.4条 持续适航文件

申请人必须根据本规定附件A编制中国民用航空总局可接受的持续适航文件。如果有计划保证在交付第一架装有该发动机的航空器之前或者在为装有该发动机的航空器颁发适航证之前完成这些文件,则这些文件在型号合格审定时可以是不完备的。

第33.5条 发动机安装和使用说明手册

每一个申请人必须备有在型号合格证颁发之前可供中国民用航空总局应用,在发动机交付时可供用户应用的经批准的发动机安装和使用说明手册。该说明手册必须至少包括下列内容:

(a) 安装说明

(1) 发动机安装构件的位置,将发动机装接到航空器上的方法及安装构件和相关结构的最大允许载荷;

(2) 发动机与附件、管件、导线和电缆、钢索、导管及整流罩连接的位置和说明;

(3) 包括总体尺寸的发动机轮廓图。

(b) 使用说明

(1) 中国民用航空总局认定的使用限制;

(2) 功率或推力的额定值及在非标准大气条件下的修正程序;

(3) 在一般和极端环境条件下,对下列情况的荐用程序:

(i) 起动;

(ii) 地面运转;

(iii)飞行中的运转;

第33.7条 发动机额定值和使用限制

(a) 发动机额定值和使用限制由中国民用航空总局认定,并包含在中国民用航空规章《民用航空产品和零部件合格审定规定》(CCAR-21)规定的发动机型号合格证数据单中,其中包括按本条规定的各种适用的使用条件和资料确定的额定值和限制以及为发动机安全使用所必需的任何其他资料。

(b) 对于活塞式发动机,额定值和使用限制的确定与下列因素有关:

(1) 下列功率状态值在临界压力高度与海平面压力高度下的功率或扭矩、转速(转/分)、进气压力和时间:

(i) 额定最大连续功率(与非增压使用状态或与适用的增压器各种使用状态有关)。

(ii) 额定起飞功率(与非增压使用状态或与适用的增压器各种使用状态有关)。

(2) 燃油牌号或规格;

(3) 滑油品级或规格;

(4) 下列各项温度:

(i) 气缸温度;

(ii) 滑油进口温度;

(iii) 涡轮增压器的涡轮进气温度。

(5) 下列各项压力:

(i) 燃油进口压力;

(ii) 主滑油腔的滑油压力。

(6) 附件传动扭矩和悬臂力矩;

(7) 部件寿命;

(8) 涡轮增压器的涡轮转速(转/分)。

(c) 对于涡轮发动机,额定值和使用限制的确定与下列因素有关:

(1) 下列状态的功率、扭矩或推力、转速(转/分)、燃气温度和时间:

(i) 额定最大连续功率或推力(加力的);

(ii) 额定最大连续功率或推力(不加力的);

(iii) 额定起飞功率或推力(加力的);

(iv) 额定起飞功率或推力(不加力的);

(v) 额定30分钟一台发动机不工作(OEI)功率;

(vi) 额定2 1/2分钟一台发动机不工作(OEI)功率;

(vii) 额定连续一台发动机不工作(OEI)功率;

(viii) 额定2分钟一台发动机不工作(OEI)功率;

(ix) 额定30秒钟一台发动机不工作(OEI)功率;

(x) 辅助动力装置(APU)的工作方式。

(2) 燃油牌号或规格;

(3) 滑油品级或规格;

(4) 液压油规格;

(5) 下列各项温度:

(i) 在申请人规定部位上的滑油温度;

(ii) 超音速发动机进口截面上的进气温度,包括稳态工作时的温度和瞬时超温温度及其允许超温的时间;

(iii) 超音速发动机的液压油温度;

(iv) 在申请人规定部位上的燃油温度;

(v) 申请人如有规定的发动机的外表面温度。

(6) 下列各项压力:

(i) 燃油进口压力;

(ii) 在申请人规定部位上的滑油压力;

(iii) 超音速发动机进口截面上的进气压力,包括稳态工作时的压力和瞬时超压压力及其允许超压的时间;

(iv) 液压油压力。

(7) 附件传动的扭矩和悬臂力矩;

(8) 部件寿命;

(9) 燃油过滤;

(10) 滑油过滤;

(11) 引气;

(12) 每一转子盘和隔圈被批准的起动-停车应力循环次数;

(13) 发动机进气畸变;

(14) 转子轴的瞬时超转转速(转/分)和超转出现的次数;

(15) 燃气的瞬时超温温度和超温出现的次数;

(16) 超音速航空器发动机的转子风车转速(转/分)。

[2002年4月19日第一次修订]

第33.8条 发动机功率和推力额定值的选定

(a) 必须由申请人选定所申请的发动机功率和推力额定值。

(b) 选定的每种额定值必须是所有同型号发动机在用来确定此额定值的条件下预计能产生的最低功率或推力。

B章 设计与构造

总 则

第33.11条 适用范围

本章规定航空活塞式和涡轮发动机的一般设计与构造要求。

[第33.13条 备用]

第33.14条 起动一停车循环应力(低循环疲劳)

根据中国民用航空总局批准的程序,必须确定使用限制。该使用限制规定发生失效后可能危及航空器安全的每一转子结构件(压气机和涡轮的盘、隔圈、轮毂、轴)起动-停车应力循环的最大允许次数。起动-停车应力循环由飞行循环剖面图或由发动机当量使用图表组成,它包括发动机起动、加速到最大额定功率或推力、减速和停车。对于每次循环,除非表明转子结构件在温度没有稳定的情况下经受了相同的应力范围,否则,在发动机以最大额定功率或推力运转期间及发动机停车后,转子结构件必须达到稳定的温度。

第33.15条 材料

发动机所用材料的适用性和耐久性必须满足下列要求:

(a) 建立在经验或试验的基础上;

(b) 符合经批准的规范(如工业或军用规范),保证这些材料具有设计资料中采用的强度和其他性能。

第33.17条 防火

(a) 发动机的设计和构造及所用的材料必须使着火和火焰蔓延的可能性减至最小。此外,涡轮发动机的设计和构造必须使出现导致结构失效、过热或其他危险状态的内部着火的可能性减至最小。

(b) 除本条(c)、(d)和(e)的规定外,存留或输送易燃液体的每一外部管路、接头和其他部件,均必须是耐火的。上述部件必须防护或设置以防止点燃泄漏的易燃液体。

(c) 属于发动机部分并与发动机相连的易燃液体箱和支架必须是防火的或用防火罩防护,任一非防火的零部件被火烧坏后不会引起易燃液体泄漏或溅出则除外,活塞式发动机上容量小于23.7升(25夸脱)的整体湿油池,既不必是防火的,也不需用防火罩防护。

(d) 对于超音速航空器的涡轮发动机的型号合格审定,要求每一个输送或存留易燃液体的外部部件必须是防火的。

(e) 必须用排放和通风的方法防止易燃液体和蒸汽的有害积聚。

第33.19条 耐久性

(a) 发动机的设计与构造必须使得发动机在翻修周期之间不安全状态的发展减至最小。压气机和涡轮转子机匣的设计必须对因转子叶片失效而引起的破坏具有包容性。必须确定由于转子叶片失效,穿透压气机和涡轮转子机匣后的转子叶片碎片的能量水平和轨迹。

(b) 属于发动机型号设计部分的螺旋桨桨距调节系统的每一个部件必须满足中国民用航空规章第35.42条的要求。

第33.21条 发动机冷却

发动机的设计与构造必须在飞机预定工作条件下提供必要的冷却。

第33.23条 发动机的安装构件和结构

(a) 必须规定发动机安装构件和相关的发动机结构的最大允许的限制载荷和极限载荷。

(b) 该发动机安装构件和相关的发动机结构必须能承受下列载荷:

(1) 规定的限制载荷并且没有永久变形;

(2) 规定的极限载荷并且没有破坏,但可以出现永久变形。

第33.25条 附件连接装置

发动机在附件传动装置和安装构件受载的情况下,必须能正常地运转。每一个发动机附件传动装置和安装构件必须具有密封措施以防止发动机内部的污染或来自发动机内部的不可接受的泄漏。要求用发动机滑油润滑外部传动花键或联轴节的传动装置和安装构件,必须采用密封措施以防止不可接受的滑油流失和防止来自封闭传动连接件腔室外的污染。发动机的设计必须能对发动机运转所需的每个附件进行检查、调整或更换。

第33.27条 涡轮、压气机、风扇和涡轮增压器转子

(a) 涡轮、压气机、风扇和涡轮增压器转子必须具有足够的强度以便能承受本条(c)款规定的试验条件。

(b) 发动机控制装置、系统和仪表的设计和功能必须给予合理的保证,使影响涡轮、压气机、风扇和涡轮增压器转子结构完整性的发动机使用限制在使用中不会超出。

(c) 根据分析或其他可接受的方法确定的每个涡轮、压气机和风扇中经受最关键应力的转子部件(除叶片外),其中包括发动机或涡轮增压器中的整体鼓筒转子和离心式压气机,必须在下列条件下试验5分钟:

(1) 除了本条(c)(2)(iv)的规定外,以其最大工作温度进行;

(2) 以下列适用的最高转速进行:

(i) 如果在试验台上试验并且转子部件装有叶片或叶片配重块,则以其最大允许转速的120%进行;

(ii) 如果试验在发动机上进行,则以其最大允许转速的115%进行;

(iii) 如果试验在涡轮增压器上进行,由一特制燃烧室试验台提供炽热燃气驱动,则以其最大允许转速115%进行;

(iv) 以120%的某个转速进行,冷转时,转子部件承受的工作应力相当于最高工作温度和最大允许转速导致的应力;

(v) 以105%的最高转速进行。此最高转速是发动机典型安装方式中导致最关键的部件或系统失效时的转速;

(vi) 在发动机典型安装方式中,任一部件或系统失效并和飞行前例行检查中或正常飞行使用期间一般不予以检测的部件或系统发生的任一故障相组合时,所导致的最高转速。

试验后,在某种超转情况下的每个转子必须在批准的尺寸限制内,并且不得有裂纹。

第33.28条 发动机电气和电子控制系统

依靠电气和电子装置进行正常工作的每一控制系统必须满足下列要求:

(a)在第33.5条所要求的发动机安装和使用说明手册中应对控制系统进行说明、并应规定在正常工作和失效状态所控制的可用功率或推力的百分比、以及其他被控制的功能的控制范围;

(b)控制系统的设计和构造应能保证由飞机提供的电源或数据的任何失效不应导致功率或推力发生不可接受的变化,或妨碍发动机继续安全运转;

(c) 控制系统的设计和构造成应能保证不会由于控制系统电气或电子部件的单个失效或故障,或可能发生的组合失效,而导致不安全状态的发生;

(d)在该安装和使用说明手册中应规定环境限制,包括雷击引起的瞬变状态;并且

(e) 所有相关软件的设计和执行应具有防止导致不可接受的功率或推力损失或其他不安全状态的防错功能,并且,软件的设计和实施方法须经中国民用航空总局批准。

[2002年4月19日第一次修订]

第33.29条 仪表连接

(a) 除非在结构上能防止错接仪表,否则,按航空器适航标准要求的动力装置仪表所设置的每个连接件或者为保证发动机工作符合任何发动机使用限制所必需的每个连接件,都必须作标记,以标明与相应的仪表一致。

(b) 每台涡轮发动机必须为指示转子系统不平衡的显示系统提供接头。

(c) 具有30秒钟一台发动机不工作(OEI)功率额定值和2分钟一台发动机不工作(OEI)功率额定值的旋翼航空器涡轮发动机应采取以下措施:

(1) 当发动机处于30秒钟一台发动机不工作(OEI)和2分钟一台发动机不工作(OEI)功率状态及状态开始和该时间间隔结束时,应提示飞行员;

(2) 使用可靠的方式确认发动机是在每一额定功率状态运转;并且

(3) 自动记录每次使用的次数和在每一额定功率状态的持续时间。

[2002年4月19日第一次修订]

C章 设计与构造: 活塞式航空发动机

第33.31条 适用范围

本章规定活塞式航空发动机附加的设计与构造要求。(余略)

内容解读

适航作为国家对民用航空器实行的一种强制性合格审定制度,是民用航空器必须满足的最低安全要求和进入民用航空市场的必备条件,也是企业研发、制造、运营、维修安全保证能力的综合体现。民用航空器适航性深化了对航空安全规章的认识,是航空事业发展经验教训的科学总结,是民用航空科学、安全和快速发展的根本保证。适航当局需要在航空产品的全寿命周期内履行适航管理和监督的职责,通过相应适航证件的管理来履行相应职责。规范开展适航工作,是系紧通航发展“安全带”,通航产业健康发展的必由之路。

我国通航研发制造企业,尤其是大批新兴通用航空研发制造企业在适航能力和经验上都有一定的不足,这也造成了国内当前通用航空研发制造企业“取证难”的现状。对于通用航空研发制造企业来说,必须规范开展适航工作,保障产品的适航性,才能克服适航取证的困难。概括来说,研发制造企业需要在以下几个方面开展适航性工作:在设计上满足型号初始适航性要求并得到充分验证与确认;在生产上符合批准的工程设计,保持制造对设计的一致性;在持续适航阶段,应在使用和维修过程中,保证航空器持续安全飞行。

对于航空器研发设计来说,需要按照局方的管理程序开展适航工作,产品要在设计上满足适航性要求,并向局方表明对适航性要求的符合性。以民用航空器、航空发动机和螺旋桨等民用航空产品研发企业为例,应按照CCAR-21-R3《民用航空产品和零部件合格审定规定》选取适用的设计批准证件。同时,在具体适航取证工作中,有的产品需要构建满足要求的设计保证系统,以及满足局方制造符合性要求的质量控制系统等。民航局对不同类型的航空产品都规定了相应的适航性要求,如CCAR-23-R3《正常类、实用类、特技类和通勤类飞机适航规定》、CCAR-27-R1《正常类旋翼航空器适航规定》和CCAR-33-R2《航空发动机适航规定》等。同时,应按照局方批准的符合性方法,如实验室试验(MC4)、地面试验(MC5)及试飞(MC6)等,表明对相应适航性要求的符合性。对于民用航空材料、零部件和机载设备,根据CCAR-21-R3规定,对机载产品的批准方式包括颁发技术标准规定项目批准书(CTSOA)、颁发零部件制造人批准书(PMA)、随航空产品型号合格(TC)审定(或补充型号合格(STC)审定)、型号设计批准(TDA)审定或改装设计批准(MDA)审定一起批准等6种方式,其适航管理程序及适航性要求也可能与航空产品的不同,如在适航性要求方面,应满足CCAR-37《民用航空材料、零部件和机载设备技术标准规定》规定的中国技术标准规定(CTSO)。

对于生产制造来说,应确保产品的每一项目均能符合相应设计批准,保持制造对设计的一致性。对于企业来说,必须要在航空产品型号获得设计批准证件后(或取得相关权益),进行生产许可审定,否则只能按照CCAR-21-R3,仅依据型号合格证或型号设计批准书进行生产。航空产品生产制造企业应按照AP-21-04-R4《生产许可审定和监督程序》申请生产许可审定,在具体审定过程中,制造商应通过局方对质量控制资料、组织机构和生产设施的审查,建立并能够保持符合AP-21-04-R4《生产许可审定和监督程序》规定的质量控制系统,包括对外包生产制造商的控制,以确保民用航空产品的每一项目均能符合相应型号合格证、型号设计批准书、补充型号合格证或改装设计批准书的设计要求。局方对申请人的质控系统的审查包括资料审查和现场审查两个方面。局方首先按照AP-21-04-R4规定的航空器合格审定系统评审大纲(ACSEP)的要求对申请人提供的质量控制系统相关文件进行审查,审查质控文件的完整性、一致性和合理性,审查质控系统是否具有质量的可保证性(独立开展工作、可控等)。然后,局方会对申请人的质控系统进行现场审查,审查质量控制文件贯彻、执行情况,质量控制系统运转情况和有效性。对于部分民用航空材料、零部件和机载设备,按照AP-21-06R3《民用航空材料、零部件和机载设备的合格审定程序》,生产阶段的审定与设计批准过程是合并的,统一通过一个证件进行管理。

在航空产品的持续适航阶段,应直至产品生命周期结束,使产品始终保持在合格审定(或经批准的设计更改)时所确定的安全水平之内。初始适航审定过程中,不但对飞机结构、系统等硬件、软件进行审定,也要对作为飞机使用和维修提供技术指导和操作指南的持续适航文件、技术资料进行审查,并通过批准或认可的方式加以确认。持续适航是在航空器满足初始适航标准和规范、满足型号设计要求、符合型号合格审定基础,并获得适航证、投入运行后,为保持它在设计制造时的最低安全标准或适航水平,为保证航空器能始终处于安全运行状态而开展的工作。持续适航工作涉及的面比较广,包括运营保障、维修、人员管理等多个方面,涉及到航空产品研发、制造、运营、维修保障等全寿命周期内的各个环节。对于从事各环节业务的通航企业,也都有相应的适航管理和技术要求。以航空研发生产制造企业为例,就需要按照局方的要求,在售后的运营阶段收集、分析缺陷和使用中发现的问题并发布服务通告(SB)以及通过合适的维修活动保持其适航性,保证航空器持续安全飞行。通航产业是一个群众性、开放性和社会化的事业,在这当中,以“公众安全”为出发点的适航工作重要性愈加凸显。航空产品的适航性需要在其验证过程中赋予,在制造过程中实现,并在交付后的运营过程中持续保持。通航企业只有严格按照局方的工作程序和技术要求规范地开展适航工作,才能有效减缓“取证难”的问题,确保航空产品全寿命周期内安全水平,促进通航产业健康有序快速发展。

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