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航空、航天

航空发动机安全性与适航技术

作者：王桂华，丁水汀，单晓明等

出版社：科学出版社出版时间：2022-11-01

开本： B5 页数： 284

本类榜单：工业技术销量榜

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版权信息
内容简介
目录
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航空发动机安全性与适航技术版权信息

ISBN：9787030736673
条形码：9787030736673 ; 978-7-03-073667-3
装帧：一般胶版纸
册数：暂无
重量：暂无
所属分类：
工业技术
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航空、航天

航空发动机安全性与适航技术内容简介

本书从航空发动机安全性与适航出发，系统全面地介绍了安全性与适航概念，阐释了适航性是由设计赋予、制造实现、验证表明、审查确认、维护保持的固有属性。内容涵盖航空发动机适航安全性设计赋予、航空发动机适航安全性制造实现、航空发动机适航安全性验证表明、航空发动机适航安全性审定确认、航空发动机适航安全性维护保持、适航安全性管理体系保证、航空发动机适航取证等内容。

航空发动机安全性与适航技术目录

目录
涡轮机械与推进系统出版项目序
“两机”专项：航空发动机技术出版工程序
前言
第1章绪论001
1.1基本概念001
1.1.1安全性概述001
1.1.2适航性概述002
1.1.3安全性与适航性的关联002
1.2民用航空发动机适航规章003
1.2.1《芝加哥公约》与民用适航规章的产生003
1.2.2典型民用航空发动机适航规章004
1.3军用航空发动机适航标准007
1.3.1军用安全性标准的产生与发展007
1.3.2军用安全性标准逻辑架构与安全性要求特点008
1.3.3军用安全性标准和适航规章的特征差异009
1.4安全性与适航的五大问题011
1.4.1五大问题的逻辑关系011
1.4.2安全性与适航的设计赋予011
1.4.3安全性与适航的制造实现012
1.4.4安全性与适航的验证表明与审定确认012
1.4.5安全性与适航在运营中的维护保持013
参考文献013
第2章航空发动机安全性与适航设计赋予015
2.1概述014
2.2安全性设计流程014
2.2.1基于全流程安全性管控的正向设计流程014
2.2.2安全性设计评估标准015
2.2.3安全性设计评估方法018
2.2.4安全性设计评估程序022
2.3安全性与适航设计要求022
2.3.1整机到部件的安全性与适航设计要求分解022
2.3.2结构安全性与适航设计要求026
2.3.3发动机子系统安全性与适航设计要求031
2.3.4材料安全性与适航设计要求040
2.3.5说明类安全性与适航设计要求044
参考文献046
第3章航空发动机安全性与适航制造实现050
3.1概述049
3.2安全性与适航制造要求049
3.2.1从设计牵引出的制造要求049
3.2.2安全性与适航制造的构型控制要求052
3.2.3安全性与适航制造的验证要求055
3.2.4发动机装配检验056
3.2.5发动机试车检验057
3.2.6首件鉴定的要求057
3.3制造计划编制要求058
3.3.1制造计划的要素059
3.3.2制造过程确定059
3.3.3设计要求的符合性判定061
3.4制造工序/工艺稳定性要求062
3.4.1制造技术成熟度评估062
3.4.2关键/一般制造工序的控制064
3.4.3制造工序的稳定性要求065
3.4.4制造工艺的稳定性要求066
3.4.5制造工序/工艺的偏差敏感性分析067
3.5数据的可追溯性要求069
3.5.1研制数据的可追溯性要求069
3.5.2制造数据的可追溯性要求071
参考文献072
第4章航空发动机安全性与适航验证表明074
4.1概述074
4.2航空发动机验证试验分类074
4.3部件级安全性与适航验证要求077
4.3.1概述077
4.3.2防火试验077
4.3.3安装节构件和结构静力试验079
4.3.4转子完整性试验079
4.3.5发动机静承压件压力试验080
4.3.6发动机限寿件低周疲劳试验080
4.3.7部件包容性试验080
4.4系统级安全性与适航验证要求080
4.4.1空气系统安全性与适航验证要求080
4.4.2燃油系统安全性与适航验证要求082
4.4.3滑油系统安全性与适航验证要求084
4.5控制系统安全性与适航验证要求086
4.5.1控制系统硬件验证要求086
4.5.2控制系统软件验证要求087
4.6整机级安全性与适航验证要求088
4.6.1概述088
4.6.2叶片包容性试验090
4.6.3振动相关试验090
4.6.4*大不平衡试验091
4.6.5整机超扭试验092
4.6.6高空台试验092
4.6.7持久试验093
4.6.8结冰试验093
4.6.9持续转动(风车)试验095
4.6.10吸冰试验096
4.6.11吸雨(吸雹)试验096
4.6.12超温试验097
4.6.13TBO试验097
4.7材料安全性与适航验证要求098
4.7.1材料安全性与适航验证要求098
4.7.2复合材料安全性与适航验证要求099
参考文献101
第5章航空发动机安全性与适航审定确认103
5.1概述102
5.2航空发动机审定条款分类102
5.3通用要求103
5.3.1概述103
5.3.2试验大纲审查通用要求103
5.3.3制造符合性检查审查通用要求104
5.3.4试验目击审查通用要求104
5.3.5试验报告审查通用要求104
5.3.6符合性报告审查通用要求105
5.4系统安全类条款审定确认105
5.4.1第33.21条的审定确认105
5.4.2第33.25条的审定确认106
5.4.3第33.28条的审定确认107
5.4.4第33.29条的审定确认109
5.4.5第33.67条的审定确认111
5.4.6第33.69条的审定确认113
5.4.7第33.71条的审定确认113
5.4.8第33.72条的审定确认116
5.4.9第33.74条的审定确认117
5.4.10第33.75条的审定确认118
5.4.11第33.91条的审定确认119
5.5整机类条款审定确认120
5.5.1第33.65条的审定确认120
5.5.2第33.66条的审定确认121
5.5.3第33.68条的审定确认122
5.5.4第33.73条的审定确认123
5.5.5第33.76条的审定确认124
5.5.6第33.77条的审定确认124
5.5.7第33.78条的审定确认126
5.5.8第33.82、33.85、33.87、33.93条的审定确认129
5.5.9第33.89条的审定确认130
5.5.10第33.90条的审定确认131
5.5.11第33.97条的审定确认133
5.5.12第33.99条的审定确认134
5.5.13第33.201条的审定确认135
5.6结构安全类条款审定确认136
5.6.1第33.15条的审定确认136
5.6.2第33.17条的审定确认137
5.6.3第33.19条的审定确认138
5.6.4第33.23条的审定确认140
5.6.5第33.27条的审定确认141
5.6.6第33.62条的审定确认142
5.6.7第33.63条的审定确认143
5.6.8第33.64条的审定确认144
5.6.9第33.70条的审定确认145
5.6.10第33.83条的审定确认148
5.6.11第33.88条的审定确认150
5.6.12第33.94条的审定确认151
5.7说明类条款审定确认152
5.7.1第33.4条的审定确认152
5.7.2第33.5条的审定确认152
5.7.3第33.7条的审定确认153
5.7.4第33.8条的审定确认156
参考文献156
第6章航空发动机安全性与适航在运营中的维护保持159
6.1概述158
6.1.1持续适航文件的概念159
6.1.2维护的概念159
6.2持续适航文件的制定160
6.2.1维修性设计160
6.2.2持续适航文件的制定162
6.3发动机维护工作167
6.3.1发动机航线维护的分类167
6.3.2发动机外场维修168
6.3.3发动机内场维修171
6.4服务通告、服务信函、适航指令管理173
6.4.1服务通告管理173
6.4.2服务信函管理176
6.4.3适航指令管理177
6.5持续适航的数据跟踪179
6.5.1持续适航数据的分类180
6.5.2持续适航数据的跟踪181
6.5.3安全性与维护成本184
参考文献184
第7章安全性与适航管理体系保证186
7.1概述185
7.2局方/军方的适航管理组织体系185
7.2.1中国民用航空发动机适航管理组织体系185
7.2.2中国军用航空发动机适航管理组织体系186
7.3民用航空发动机安全性管理体系要求186
7.3.1设计保证系统要求187
7.3.2制造保证系统要求191
7.3.3运行支持系统要求195
7.4军用航空发动机安全性管理体系要求204
7.4.1质量体系要求204
7.4.2研制过程控制体系要求208
7.4.3服役维护体系要求216
7.5适航管理体系建设要点217
7.5.1适航管理流程建设217
7.5.2保障能力建设218
7.5.3内部核查能力建设219
7.5.4人才队伍建设219
参考文献220
第8章航空发动机适航取证222
8.1概述221
8.1.1需求分析和定义阶段222
8.1.2概念设计阶段222
8.1.3初步设计阶段223
8.1.4详细设计与初始验证阶段223
8.1.5验证与确认阶段224
8.1.6产品交付和服务支持224
8.2航空发动机审定程序225
8.2.1基本流程概述225
8.2.2概念设计阶段227
8.2.3要求确定阶段229
8.2.4符合性计划制定阶段234
8.2.5计划实施阶段237
8.2.6证后阶段244
8.3航空发动机适航审定基础246
8.3.1适航审定基础的内容246
8.3.2适航审定基础的“附加条件”248
8.4航空发动机适航符合性方法250
8.5航空发动机适航符合性验证计划251
参考文献255
附录A缩略语256

展开全部

航空发动机安全性与适航技术节选

第1章绪论　　航空发动机产业是先进国家基础性、战略性支撑产业，是工业皇冠上的明珠。航空发动机技术和产业以挑战极限的高度复杂性成为一个国家科技水平、综合国力的重要标志之一。　　航空发动机产业的建立是一个庞大而复杂的系统工程，除了需要建立以需求为导向的产业战略、产品策略、研究和开发策略，还必须建立科学的研制保证体系。其中，航空发动机安全性是产品研制首先要保证的属性，它关乎航空发动机是否能够获得稳定的安全运行保障；适航性是航空器安全性*低标准，关乎航空器及相关航空产品是否能够赢得市场准入，是保证公众安全的必要条件。　　目前，以美国、欧洲为代表的民用航空业发达国家和地区，经过局方（审定方）和制造业、运输业以及国际组织八十余年的共同努力，支撑技术、管理体系交融发展，使得民用航空发动机和运输安全性逐渐赢得了公众的信任。而适航规章就是上述各方共同努力的结晶，是民用航空发动机安全性设计实践与验证技术的成功经验和失败教训的凝练、总结，是民用航空发动机适航审定的基础，并得到不断演变和修正，成为航空产品高安全性的保障。　　因此，本章首先从航空发动机安全性与适航性的定义出发，详述民用航空发动机适航规章的产生与发展过程，并概述军用航空发动机的安全性与适航性问题，突出安全性与适航性的五大核心问题，以此作为本书后续章节的论述基础。　　1.1基本概念　　1.1.1安全性概述　　航空发动机安全性，是指通过全寿命周期危害识别和风险管理，使人员遭受伤害或财产遭受损害的风险降低并维持在可接受水平的状态。安全性是航空发动机的重要属性之一，是通过设计赋予、制造实现、验证表明、审查确认、维护保持的固有属性。但是，航空发动机安全性属性的实现*为核心的是其设计赋予特性，即体现在工业方必须通过系统、完整的设计体系赋予产品，然后按照设计要求经制造实现，并向局方表明和确认后，由用户维护保持。因此，航空发动机安全性的关键在于工业方是否在设计阶段已经赋予了产品这一特性，而非局方和用户的“逆向”判断和维持，即安全性是由工业方通过设计赋予产品的。　　1.1.2适航性概述　　适航性是航空器安全性*低标准，关乎航空产品是否能够赢得市场准入，是保证公众安全的必要条件。与从工业方视角出发，经设计赋予的航空发动机安全性不同，适航性强调的是从局方视角出发，　　通过判断“系统的、强制执行的”适航要求的符合程度，对是否符合*低安全标准的一种确认，并采取严格的适航管理手段使航空发动机保持其设计的安全性目标。　　一般来说，航空器适航有多种可接受的定义，其从不同侧面强调了适航的内涵。　　（1）航空器能在预期的环境中安全飞行的固有品质，这种品质可以通过合适的维修而持续保持。本定义强调航空器适航性是设计赋予安全性的体现，并通过符合性验证来表明，通过适航审定来确认。　　（2）民用航空器的部件及子系统在其整体性能和操纵特性处于预期运行环境和使用限制的情况下，表现出的安全性和物理完整性的一种品质。这种品质要求航空器应始终处于保持符合其型号设计要求和始终处于安全运行状态。　　（3）航空器或航空器部件在许用限制内，为确保飞行处于安全状态所必须达到的必要的要求。本定义强调了三个关键因素：安全状态、达到必要的要求和许用限制。其中，安全状态是指免于导致人员死亡、受伤害或疾病，设备或财产受损坏或损失，或对环境产生损坏的状况；达到必要的要求指航空器或其任何部件都是根据经研究和已测试的判据设计并制造的，使得能够飞行在前述的安全状态下；许用限制则指设计所允许的使用范围和条件，超过这些条件和限制，可能会造成航空器处于不安全状态。　　1.1.3安全性与适航性的关联　　安全性是从工业方视角出发，通过设计赋予的航空发动机特征；适航性是从审定方视角出发，通过判断系统、强制执行适航要求的符合程度，对设计安全性的确认。两个方面的根本目的都是保证航空发动机的安全性运行、保证公众的利益。　　同时，安全性与适航性又体现出相辅相成、互相促进的关联特征。　　一方面，正是由于公众日益增长的安全性需求，促使了航空发动机适航理念的产生，并随着航空工业技术水平的提升而不断发展进步，例如：从美国适航技术七十余年的发展历程来看，适航技术是在重大安全问题牵引下发展的，同时又是建立在航空技术的综合和集成基础上的；而对工业方而言，安全性设计理论和技术方法的发展和跨越，也推动着适航技术和航空发动机安全性水平的提高和跨越。　　另一方面，适航性又保证了航空发动机*低水平的安全性，即约束了工业方在对产品设计赋予安全性时的“下限”，并由审定方确认。由于各航空发动机制造商技术水平的差异，从审定方出发的适航性及其背后隐含的适航技术，又在发展过程中推动着航空工业技术的综合发展，即对于技术水平不高的航空发动机制造商，其必须努力提高技术水平，赋予产品经适航当局认可的安全性后方可投入市场运营，从而保证航空发动机*低水平的安全性。　　1.2民用航空发动机适航规章　　适航规章，是指各国或地区政府主管部门为保证航空器适航而制定的法规性文件，是国家法规文件系统的一部分。基于民用航空运输是全球化的、国际性的这一基本认识，适航规章可全球共用。但是由于航空发动机研制技术水平的差异性，各国或地区的适航规章在具体条款要求上存在一定的不同之处。因此，为便于读者理解国内外适航规章的本质意图和安全性要求特征，本小节将从适航规则的国际公约开始，概述典型的民用航空发动机适航规章。　　1.2.1《芝加哥公约》与民用适航规章的产生　　1.2.1.1《芝加哥公约》的产生　　适航规则国际公约的产生，可以追溯到世界上**条定期商业航空航线，其产生于1914年的美国，在运营90天后因一战的爆发而告终。由于战争中频繁使用航空运输机载运军用物资，在性能提升的同时，人们意识到空运潜藏的巨大商机。因而，在**次世界大战结束之后，商业定期航线重新运行，在这种背景下，澳大利亚政府提议就空中航空规则缔结国际公约，促进民用航空的发展。1919年，在空中航行国际委员会(ICAN)的支持下，27国共同签署了《空中航行管理公约》(简称《巴黎公约》)，公约在第3章中就航空器的飞行能力和适航认证作出专门规定，这是世界上**个专门规制国际空中航行的公约，也是**个对民用航空发动机适航问题作出统一规定的国际公约。　　第二次世界大战是人类历史上非常黯淡的时期，却为航空技术发展提供了强大的催化剂。在这一时期，航空业建立了乘客及货物运输的庞大网络。但是要将这些设施及航线发展为各自的民用目的，还存在政治和技术两方面的诸多障碍。　　因此，在美国开展多项研究并与其主要盟国进行各种磋商后，55个国家(实际出席54个)出席了1944年在芝加哥召开的国际民用航空会议。*终，52个国家于1944年12月7日会议结束时，签署达成了新的《国际民用航空公约》(《芝加哥公约》)。　　《芝加哥公约》为全球和平开展空中航行的标准和程序制定奠定了基础。它确立了国际民用航空将“按照安全和有秩序的方式”开展作为其首要目标，并使航空运输业务建立在“机会均等的基础上，健康地和经济地经营”。同时，《芝加哥公约》还正式确定了一个预期：将成立专门的国际民用航空组织(ICAO)，以便组织并支持和帮助全球新兴航空运输网络需要开展的大量国际合作。　　至此国际民用航空逐渐发展出完全独立的一套规则。截至2022年，《芝加哥公约》已有193个缔约国，而特别值得一提的是，早在1946年2月20日中国作为公约签署国就已批准该公约，并于1947年4月4日该公约对中国生效。　　1.2.1.2《芝加哥公约》的适航规定　　从《芝加哥公约》适航规定的产生过程来看，美国民航局的研究积累和技术基础是编制的重要参考依据和讨论的基础，同时美国民航局的相关技术人员直接负责相关修正案的起草工作，因此适航规定有着极深的美国适航技术背景，并受其影响。　　在《芝加哥公约》之前，航空安全方面的国际规则主要规定于《空中航行管理公约》(即《巴黎公约》)的第3章当中，主要包括飞机适航证、人员证书、无线电设备，以及成员国之间相互认可的适航问题。其时，《巴黎公约》设立了专门的附件B，针对适航证做出具体规定。这种安排延续到后来1944年的《芝加哥公约》，除了在正文中对于涉及适航的具体证件文书做出规定，另外设置了专门的附件8《航空器的适航性》。　　1.2.1.3《芝加哥公约》附件8的发动机适航规定概括　　《芝加哥公约》第Ⅲ部分“大型飞机”的第5章“动力装置”，以及第Ⅵ部分“发动机”中，对大型飞机的动力装置给出了具体的适航规定。其中，第Ⅵ部分“发动机”为附件8第10版修订(2005年4月生效，2007年12月13日适用)新增的部分。　　从《芝加哥公约》附件8的适航规定来看，其内容只限定于一种概括性的标准，叙述的是目的，而不是实现这些目的的方法。然而，为了用例子说明拟达到的适航水平，在“可接受的符合性方法”的标题下包括了一些较详细的和具体的规范，协助缔约国制定国家适航规范。　　同时，在附件8的“前言”部分也明确指出“国际适航标准的目的是供各国主管部门采用而规定的*低适航水平，该水平构成在公约第33条下为了他国航空器进入或飞越其领土，为各国承认适航证所依据的国际基础。此外，它还达到了保护其他航空器、第三者和财产的目的”。　　1.2.2典型民用航空发动机适航规章　　目前，对我国航空发动机研制过程而言，具有法律意义的适航规章是CCAR33部《航空发动机适航规定》R2版；具有重要技术指导和借鉴意义的适航规章是美国联邦航空局(FAA)颁布的FAR33部《航空发动机适航标准》和欧洲航空安全局(EASA)颁布的CSE部《合格审定规定：航空发动机》。　　1.2.2.1FAR/CCAR33部的逻辑架构与安全性要求特点　　由于中国民用航空发动机适航规章CCAR33部直接借鉴美国FAR33部，因此两部规章在其本身的逻辑架构和安全性要求上完全一致。在本部分之后的描述中，主要以FAR33部为对象加以分析。　　FAR－33部规定了活塞式航空发动机和燃气涡轮航空发动机的总则、设计和试验要求，共分为7章，每部分的内容分别为：A章——总则；B章——设计与构造总则；C章——活塞式航空发动机设计与构造；D章——活塞式航空发动机台架试验；E章——航空涡轮发动机设计与构造；F章——航空涡轮发动机台架试验；G章——航空涡轮发动机专用要求。除此之外，FAR33部还包括了两个附件，其中附件A为持续适航文件；附件B为合格审定标准大气降雨和冰雹浓度的要求。各部分的逻辑关系如图1.1所示。　　图1.1美国FAR33部逻辑架构　　FAR33部是发动机整机与系统安全性、部件与子系统安全性满足要求的核心，可以分为三个部分。　　（1）A章：总则。B章：设计与构造总则。附件A：持续适航文件为一个部分，针对的是发动机设计阶段的总要求，即无论活塞式发动机还是涡轮发动机都必须满足这一部分条款的要求，也可以理解为活塞式发动机和涡轮发动机共有特征或特点决定的安全性要求；　　（2）C章和D章为一个部分，其针对的是活塞式发动机的设计与构造及台架试验要求。这一部分主要是由活塞式发动机结构和工作方式的特殊性，决定了其在这些特点下的安全性要求；　　（3）E章、F章、G章和附件B为一个部分，其针对的是涡轮发动机的设计与构造及台架试验要求。同样地，这一部分是由涡轮发动机结构和工作方式的特殊性决定了其在这些特点下的安全性要求。由于涡轮发动机相比活塞式发动机的设计与构造更复杂、工作环境更苛刻，所以其条款要求更加丰富和具体。　　从上述逻辑架构，我们也可以看出，无论活塞式发动机还是涡轮发动机，其满足条款要求、实现安全性，主要是通过设计分析加必要的试验的方式来实现的。

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