ICS 49.080 V 39
HB 8503-2014
民用飞机燃油系统附件压降试验方法
Pressure drop test methods for fuel system components of civil aircraft
2014-07-09 发布 2014-11-01 实施
中华人民共和国工业和信息化部发布
前言
本标准附录 A 为规范性附录。
本标准按照 GB/T 1. 1-2009 给定的规则起草。
本标准由中国航空综合技术研究所归口。
本标准起草单位：中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心、中国航空综合技术研究所。
本标准起草人：韩贞荣、李元喜、郭耀东、程晓忠。
民用飞机燃油系统附件压降试验方法
1 范围
本标准规定了民用飞机燃油系统附件压降试验的一般要求、试验方法的分类和选取、试验步骤及试验结果处理等。
本标准适用于工作介质为燃油的民用飞机燃油系统附件的压降试验。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件， 仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
HB 8453-2014 民用飞机燃油系统附件通用规范
3 术语和定义
下列术语适用于本文件。
3.1
测压管 piezometer tube
连接在试验样件进出口的用来测量试验样件压降的、有特定要求的管段。
3.2
单测压管 single piezometer tube
具有一个测量口的测压管。
3.3
双测压管 double piezometer tube
具有两个测量口的测压管。
3.4
装置压降 tare data
试验装置产生的压降，主要来源于连接管段和测压管。
3.5
净压降 net pressure drop value
试验样件产生的压降，该压降不包含装置压降。
3.6
总额压降 gross data
装置压降与净压降的总和。
4 一般要求
4.1 试验目的
压降试验是在确定的液体流量、试验样件姿态、阀门开度、流动方向、液体密度、粘性和温度的试验条件下，获取试验样件在某一流量点下的净压降或压降特性曲线，以验证是否满足设计要求，也可用来预测或比较相似结构附件的压降特征。
4.2 试验条件
4.2.1 试验样件
应选用满足 HB 8453-2014 且工作介质为燃油的系统附件作为试验样件。
4.2.2 试验介质
应选用试验样件实际工作所对应的工作介质或与其比重和粘性相近的介质作为试验介质。
4.2.3 试验环境
试验环境要求应符合 HB 8453-2014 的有关规定。
4.2.4 测量单位
流量、压力等测量参数的单位应在整个试验过程中保持一致。
4.2.5 试验装置
4.2.5.1 测量仪表
压降试验所需测量仪表一般有：压力仪表、流量计、温度传感器。选用的测量仪表应满足以下要求：
a) 测量仪表的选取应根据试验样件压降试验的需求选用。
b) 仪表量程、灵敏度、精度等级和适用介质等指标均应满足试验要求。
c) 当选用 U 型管时，其测压液应与试验介质一致。
d) 宜选用一个压差仪表或两个独立的压力仪表。当选用两个独立的压力仪表时， 测压点应保持相同的水平高度，以避免因高度差造成测量误差。
4.2.5.2 测压管
测压管的结构如图 1 所示。测压管应满足下列要求：
a) 测压口与内径 D 交接处应光滑、清洁、无毛刺。所有的交接处应使用化学孔径仪器或其他合适的方法进行细致检查。
b) A 不小于 10D，无论 A 取(10D，13.2D 或 20D 等)何值，两个测压管上的 A 应始终相等。
c) 对于每一个测量位置应使用 2 到 6 个引压孔。引压孔为径向通孔，沿圆周分布，其直径为
1.5mm～3.2mm。
d) 内径 D 应有直线度和圆度要求。
e) 应采用刚性好且内壁光滑的不锈钢。
f) 选用双测压管时，应按 5.2 a)的规定校准。
g) 一般情况下，应选用一对相同的测压管，测压管上应注明流动方向和上下游管道标记。测压管内径 D 应尽可能与试验样件的进出口管径相接近。
4.2.5.3 连接管段
根据测压管类型和试验样件的结构特点，试验时可能需要安装连接管段。连接管段产生的装置压降
会影响试验数据，应尽可能避免使用连接管段。如果必须使用连接管段，应短而直，内径光滑、无毛刺，并与 D 同轴。
a) 单测压管结构
b) 双测压管结构
1——放气口(采用孔塞或放气阀);2——引压孔;3——法兰连接或根据需要;
4——加压下不允许渗漏;5——最小距离为 3 倍引压孔直径;6——压降测量口(结构可根据需要改变)。
注：单测压管和双测压结构具有相同的要求，仅在结构上存有差别。
图 1 测压管结构构造
4.2.5.4 装置搭建
搭建试验装置时应满足下列要求：
a) 测压管的镗孔直径应与试验样件的流通面积相一致，且同轴直线对接。尽可能的不用或最大限度的少用连接管段来连接试验样件。试验管道(材料、直径)等应相同， 应注意上下游管道上的标识和液体流动方向。
b) 应确保试验样件、测压管和压力仪表处于同一个水平面上，否则需记录安装高度差以便试验数据修正。
c) 当试验样件进出口通径与测压管不一致时，应采用连接管段过渡连接。选用的连接管段应具有最小压降的变径。例如采用 7˚锥度收缩的连接管段。
d) 应确保排尽测量仪表和测量仪表管路中的空气。测压管测量管口向下放置， 同时使压力仪表在测压管的下方以去除空气。
e) 应合理布置试验压力源和管道，确保整个试验过程中，试验管路中充满液体且无掺杂空气或蒸汽。
f) 应消除任何外部泄露现象，这对压力仪表、压力仪表管道和泵吸油管路等尤为重要。
g) 流量控制阀和流量计可安装在测压管的上游、下游、紧靠或远离连接处。
4.3 影响试验精度因素
4.3.1 控制附件
某些试验样件的压降特征受其控制附件的影响，当需要获得试验样件真实工况下的净压降时，试验时应联合其控制附件一起进行压降试验或子系统模拟压降试验。
4.3.2 装置姿态
试验样件在试验装置中的安装姿态应与试验样件实际工作的安装姿态保持一致。如果不考虑重力效应，试验装置一般水平布置。
4.3.3 气泡
压力仪表及其连接管路中的空气和液流中的空气都将产生不可修正的测量误差。试验前， 应排出压力仪表及其连接管路和试验装置中的空气并运行，以确保完全排除整个系统中的所有空气，具体操作方法和要求如下：
a) 将测压管的测压接口向下，排气口向上，有助于排除空气;
b) 压力仪表管路应尽量采用透明的导管，以便观测内部是否存有气泡;
c) 排除所有的外部泄露;
d) 使用透明的流量计或者采用透明的下游管段将有助于目视观察，确保试验期间试验装置中无夹杂空气。
4.3.4 泵源振动
泵源振动会改变流经试验样件或测压管中液体的流动状态，或引起流量计或压差仪表的共振，从而影响净压降测量结果。同时， 泵振源动也会造成试验样件内部流动的滞后现象，改变了试验样件中的液流状态。如果试验过程中存在泵源振动问题，应通过脉动阻尼器，消除或采用气压源替代泵源。
4.3.5 试验流量
如果要获得某一流量点的压降，只需在规定试验流量点进行压降试验。如果为了获得试验样件压降特性曲线，在读数之前，应把流量逐渐递增到每个试验流量点。不允许超过试验流量点后再将流量降低到某一试验流量点。如果需要获得流量递减试验数据， 应当重新试验，此时从最大流量开始，逐渐将流量降低至每个试验流量点。
5 试验方法的分类和选取
5.1 单测压管试验方法
单测压管试验装置如图 2 所示。试验步骤和方法如下：
a) 总额压降试验。试验装置主要由两个单测压管、 一个压差仪表、连接管段和试验样件组成; 流量调节方法按 4.3.5，记录每一流量点对应的压降数据。
b) 装置压降试验。在总额压降试验装置基础上仅去除试验样件， 使两个单测压管连接。流量调节方法按 4.3.5，记录每一流量点对应的压降数据。
注：应尽可能使两组试验的试验条件(如试验流量点等)一致。
图 2 单测压管试验方法装置连接示意图
5.2 双测压管试验方法
双测压试验装置如图 3 所示，使用两个压差仪表。试验步骤和方法如下：
a) 双测压管校准试验。试验装置除卸去试验样件、连接管段和密封件外， 还需按图 3 将一个双测压管的内径 D 与另一个双测压管同轴并密封连接。对被测试的所有流量，其压降应等于零。如果不等于零，通过检查试验装置，定位引起误差的源头并消除。
b) 总额压降试验。按图 3 进行压降试验，流量调节方法按 4.3.5，记录每一流量点对应的压降数据。
图 3 双测压管试验方法装置连接示意图
5.3 试验方法的选取
5.3.1 选取原则
试验方法的选取一般从试验样件的结构特点(5.3.2)和使用环境(5.3.3)等因素进行考虑。
5.3.2 进出口通径
当试验样件的进出口通径相同时，可选用单测压管试验方法或双测压管试验方法。
当试验样件的进出口通径不同时，亦可采用双测压管试验方法或单测压管试验方法，唯一区别需选用不同通径的双测压管或单测压管安装在试验样件的上下游管路，具体要求和方法如下：
a) 当选用单测压管试验方法时，装置压降试验应进行两组试验来获取装置压降。每一组装置压降
试验均应采用相同通径的上下游单测压管，其通径分别为试验样件的进出口通径。两组装置压降试验数据之和的一半即为修正后的装置压降。
b) 当选用双测压管试验方法，试验方法按 5.2。
5.3.3 使用环境
因试验样件使用环境限制，试验样件入口或出口不能够安装测压管，如试验样件进口敞开安装于加压油箱中、出口直接通大气或下游安装有泵等。针对这类试验样件， 亦可采用双测压管试验方法或单测压管试验方法，唯一区别试验装置只需要安装一个单测压管或一个双测压管在试验样件连接有管路的进口或出口处，具体要求和方法如下：
a) 当采用单测压管试验方法时，在进行装置压降试验时，需要安装两个单测压管，测量压降除以
2 即为装置压降;
b) 当选用双测压管试验方法时，试验方法按 5.2。
6 试验步骤
6.1 试验准备
首先应按 5.3 的规定确定试验方法及装置。再依据试验要求确定试验样件姿态、试验环境、阀门开度、流动方向、液体密度、粘性、试验温度和试验流量点。如果要获得压降特征曲线， 应在试验前确定各试验流量点及范围。
6.2 校准
根据试验要求和试验装置需求选择适合的测量仪表并校准。
6.3 搭建试验装置
按 4.2.5 和 4.3 的规定搭建、校准试验装置。
6.4 试验测试与信息记录
单测压管试验按 5. 1，双测压管试验按 5.2。流量调节方法按 4.3.5，通过调节流量控制阀使试验流量达到测试流量点后，记录试验流量和压降。
必要时可对试验过程进行拍照和录像，具体宜整理记录的信息如下：
a) 测压管的类型、内径 D、安装于试验样件的上游还是下游以及液体流动方向;
b) 试验样件连接管段和装置压降试验中使用的连接管段;
c) 所有需要校准的测量仪表型号、精度、测量范围和校准日期;
d) 当试验装置需要修正高度误差时，记录试验样件、压力仪表安装高度差;
e) 试验介质的牌号、比重和温度。
7 试验结果处理
7.1 单测压管方法的净压降
采用单测压管试验，试验样件的净压降等于总额压降减去装置压降。
7.2 双测压管方法的净压降
采用双测压管试验，试验样件的净压降计算原理如图 4。
图 4 双测压管试验方法的压降计算方法原理图
两测压点压降值分别为公式(1)和公式(2)：
式中：
ΔPA ——测压管 A 段的压降，单位为帕(Pa);
ΔPS ——试验样件的净压降，单位为帕(Pa)。
将计算式(1)、公式(2)用代数方法相减：
2ΔP1 _ ΔP2 = 2(2ΔPA + ΔPS) _ (4ΔPA + ΔPS)
得到试验样件净压降计算公式(3)：
ΔPS=2ΔP1-ΔP2………………………………………………(3)
7.3 压降数据分析
压降试验的原始数据是一组点数据集，该点数据集为每一流量对应的压降。如果整个试验过程中试验样件的流道不发生变化，试验点数据集应遵循指数曲线规律。在双对数坐标中， 描绘出斜率约等于 2的一条直线。如果存在过多的分散点或斜率远离 2，应检查试验装置，定位偏离原因并重新试验。分散点过多或直线斜率不等于 2 的原因通常为：试验样件因阀芯偏移等因素造成其内部流动状态发生变化所致。
通常，仪表测量误差和读数误差会造成绘制的曲线周围存在一定数量的离散点。如果需要获得光滑的曲线，可对试验数据进行回归处理。
7.4 试验结果修正
应根据具体试验情况，按附录 A 的规定修正试验结果。
7.5 试验报告的编写
试验结束后，须完成试验报告。试验报告应能正确反映试验全过程，一般宜包括以下内容：
a) 试验目的;
b) 试验样件的试验要求;
c) 试验样件的描述;
d) 试验装置、试验方法及步骤等;
e) 试验过程记录;
f) 试验结果;
g) 试验过程中出现的其他情况的特殊说明。
附录 A
(规范性附录)
试验数据修正方法
A.1 概述
柏努利法则表明沿同一流线流动的单位重量流体的总能量包含位置势能、压强势能和动能。柏努利方程表示在不考虑能量损失(水头损失)的情况下，液流中不同位置流体总能量相等。
压力损失一般由流体流动过程中的局部扩张、收缩和紊流等原因造成。
A.2 流速修正
依据流动动力学原理，任何位置流体的压能和动能可进行能量等额互换，计算公式(A. 1)：
PV =………………………………………………(A. 1)
式中：
PV ——动压的数值，单位为帕(Pa);
V ——液体流速的数值，单位为米每秒(m/s);
ρ ——液体密度的数值，单位为千克每立方米(kg/m3)。
简化公式(A. 1)，得到公式(A.2)：
kρQ2
V d 4……………………………………………(A.2)式中：
PV ——动压能的数值，单位为帕(Pa);
k ——常数，0.8114;
Q ——体积流量的数值，单位为立方米每秒(m3/s);
d ——流通直径的数值，单位为米(m)。
所以，流速修正后的压降数值为计算公式(A.3)：
ΔPC= ΔPM+PV1-PV2……………………………………(A.3)式中：
ΔPC ——修正后的压降数据，单位为帕(Pa);
ΔPM ——测量获得的压降数据，单位为帕(Pa);
ΔPV1——试验样件上游动压值，单位为帕(Pa);
ΔPV2——试验样件下游动压值，单位为帕(Pa)。
A.3 位能修正
依据流动动力学原理，任何位置流体的压能和位能可进行能量等额互换，计算公式(A.4)：
PH= ρgΔH…………………………………………(A.4)式中：
PH ——位能压降的数值，单位为帕(Pa);
g ——重力加速度的数值，单位为米每平方秒(m/s2);
ΔH ——压力测量点的垂直高度差，单位为米(m)。
所以，位能修正后的压降计算公式(A.5)：
ΔPC= ΔPM+PH1-PH2…………………………………(A.5)式中：
ΔPC ——修正后的压降数据，单位为帕(Pa);
ΔPM ——测量获得的压降数据，单位为帕(Pa); PH1——上游位能压降的数值，单位为帕(Pa); PH2——下游位能压降的数值，单位为帕(Pa)。
A.4 不同类型液体修正
试验压降数值可通过转换应用于不同的液体，计算公式(A.6)：
ΔPC=(ΔPM)(μ/ μ1)0.25 (γ / γ 1)0.75………………………………(A.6)式中：
ΔPC ——修正后的压降数据，单位为帕(Pa);
ΔPM ——测量获得的压降数据，单位为帕(Pa);
μ ——其他液体的绝对粘度;
μ1 ——试验介质的绝对粘度;
γ ——其他液体单位重量流体比重;
γ1 ——试验液体单位重量流体比重。
实际应用时，因试验设备限制，有时无法测量出试验流体粘度，因此，在试验流体与指定流体之间的工作温度差异较小的情况下，压降数据修正宜按计算公式(A.7)：
ΔPC=(ΔPM) (γ / γ 1)……………………………………(A.7)式中：
ΔPC ——修正后的压降数据，单位为帕(Pa);
ΔPM ——测量获得的压降数据，单位为帕(Pa);
γ ——其他液体单位重量流体比重;
γ1 ——试验液体单位重量流体比重。
