ICS 49.080 V 39
HB 8545-2018
民用飞机机载制氮装置规范
Specification of on board nitrogen gas generation equipment of civil aircraft
2018-07-04 发布 2019-01-01 实施
中华人民共和国工业和信息化部发布
前言
本规范按照 GB/T 1.1-2009 给定的规则起草。
本规范由中国航空综合技术研究所归口。
本规范起草单位：合肥江航飞机装备有限公司、中国航空综合技术研究所
本规范主要起草人：黄雪飞、刘海燕、刘文彪、尉卫东、郑玉田、徐鹏国、杨报、金辉。
民用飞机机载制氮装置规范
1 范围
本规范规定了民用飞机机载制氮装置的技术要求、验证及交货准备等。
本规范适用于采用中空纤维膜进行空气分离的机载制氮装置(以下简称制氮装置)的设计、制造和验收。
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。
GB/T 191 包装储运图示标志
HB 5028 航空机载设备干燥空气封存
HB 5870 航空辅机产品运输包装通用技术条件
HB 6167-2014 民用飞机机载设备环境条件和试验方法
HB 6557-1991 飞机油箱防火防爆装置通用规范
HB/Z 146 飞机燃油系统通用设计规范
CCAR-25-R4 运输类飞机适航标准
3 要求
3.1 尺寸
机载制氮的外廓尺寸应符合产品图样的要求。
3.2 重量
机载制氮的重量应符合产品图样的要求。
3.3 外观质量
机载制氮的外观应无毛刺、锐边、污点和锈蚀， 不应有影响外观质量的划伤、气泡， 涂层脱落及裂纹等缺陷。
3.4 标志和代号
制氮装置应有明显的标志和代号，其内容一般应包括：
a) 型号、产品编号(件号);
b) 制造商标识;
c) 颜色、警示标记、气流流向指示等。
注：c)条要求与 CCAR-25-R4 中的 CCAR25.1561 一致。
3.5 材料
制氮装置的材料选用满足以下要求：
a) 金属材料：应是耐腐蚀的或是经过表面处理后耐腐蚀的;不同类金属不准用于相互紧密接触之处，但经过适当的防电解腐蚀处理者除外;
b) 非金属材料：应能满足预定用途，不应对其他金属材料成品产生不良影响，并能在规定的环境中正常工作;外露非金属材料应具有阻燃特性;
c) 其余要求：应满足本规范规定的介质温度、环境条件和寿命要求; 不因接触氧气、氮气而发生有害反应;不污染环境;具有一定的抗臭氧性。
3.6 接口
3.6.1 制氮装置的机械接口
制氮装置的机械接口应包括以下：
a) 空气进气口;
b) 富氮气体出口;
c) 富氧气体出口。
3.6.2 制氮装置的接口设计
接口设计应符合以下要求：
a) 产品与系统接口、产品内部接口之间的交联机械接口应相协调;
b) 接口应采用标准连接形式，尽可能采用快卸式;
c) 接口流通面积应满足流通能力的要求;
d) 采用防差错设计，各接口的形式或规格应不相同，否则应在显著位置标识相关接口的名称或代号;
e) 为防贮存和运输过程中外来物进入，在产品的所有接口处，均应有堵帽或堵塞。
3.7 设计与结构
3.7.1 设计
3.7.1.1 设计准则
制氮装置的设计除应按照 HB 6557-1991 和 HB/Z 146 外，还应遵循以下设计准则：
a) 应按照方案优选、参数优化原则，综合考虑匹配输入条件和输出要求，达到性能与重量最优化;
b) 应按照通用化、系列化、组合化(模块化)原则， 采用可模块化组合的结构方式;当有多个膜组件组成空气分离装置时，膜组件应采用并连方式，可采用叠层方式，并应尽量减少每个膜组件入口空气压力的差异性;
c) 应按照最优分离原则，膜组件应具有适宜的长径比，其膜芯与分离器外壳应匹配;
d) 应按照可靠性、维修性设计原则，采用外场可更换单元/模块的维修原则;
e) 应按照安全性设计原则：应考虑排出的废气为 25%～40%氧浓度的较高温度气体，避免周围的油气、静电火花等可燃性因素;
f) 应按照人机工程设计要求和准则，明确标识和便于操作;
g) 应按照原材料、标准件选用原则， 合理选用长期在高温介质环境下工作的耐高温性能材料和标准件。
3.7.1.2 组成
制氮装置由多根膜组件组成时，应由膜组件、空气导管组件、富氮导管组件、富氧导管组件和固定连接组件等组成，其中膜组件由膜芯、膜外壳组件、密封连接件等组成。
3.7.1.3 引气源要求
制氮装置的引气源应为空气，应对空气进行预处理，一般应满足以下要求：
a) 空气压力应为 0.2MPa～1.0 MPa;
b) 空气温度应为 40℃~150℃;
c) 空气颗粒度应不大于 0.5μm;
d) 空气含湿量应不大于 26g/kg.干空气;
e) 空气含油量一般应不大于 0.01mg/m3;
f) 空气含臭氧量一般应不大于 0.1ppm;
g) 空气供气流量按满足制氮的设计需求。
3.7.1.4 导管组件的设计
制氮装置的空气、富氮及富氧导管组件设计应满足以下要求：
a) 应满足流通能力;
b) 应采用降阻设计;
c) 管路及密封连接件等应采用具有耐高温性能良好的材料;
d) 富氧导管组件排气口应通向环境大气，且应尽量设置在飞行中机体表面的负压区，同时应远离高温热源或热表面，应避免排向有油气、点火源等危险区域;
e) 富氧导管组件应尽量短且通畅，以减少背压，且应无漏泄;
f) 富氧导管组件排气口应避免被异物或结冰堵塞。
3.7.1.5 布局设计
机载制氮装置的布局设计应满足以下要求：
a) 安装布局：应综合考虑机上安装空间大小、安装方式等要求，应达到便于安装、拆装的要求;装置的安装支承应使其工作或飞行所造成的载荷不会传递给予相连接的导管;
b) 安装形式：根据装置重量及安装要求，可采用设置吊装孔、安装框架、安装卡箍槽等多种形式。
3.7.1.6 电搭接设计
应具有电搭接通道或装置，实现与机体的电搭接。
电搭接设计应符合专用规范的要求。
3.7.2 结构设计
3.7.2.1 工作压力
结构设计应按工作压力、检验压力和极限压力的规定进行。除非按专用规范的规定外， 一般压力值的选用应符合满足检查压力为工作压力的 1.5 倍;极限压力为工作压力的 2 倍。
在规定压力值下应满足以下要求：
a) 在检验压力下不应有损坏、失效、永久变形和泄漏;
b) 在极限压力下应无泄漏，但不要求附件能工作;
c) 当压力从极限压力下降到检验压力时，应恢复正常工作。
3.7.2.2 强度
结构强度应综合考虑下列因素：
a) 应根据内部的气体压力和机械环境引起的过载值综合的静强度和动强度;
b) 由高温介质的温升而引起的材料强度降低;
c) 由弯曲而引起壁厚变薄的强度变化;
d) 不同焊接方式的强度系数;
e) 相关的其他因素。
应进行结构强度的仿真计算、分析或试验验证，满足专用规范的规定。
3.7.2.3 流通面积
应根据系统供气能力和富氮气流量的要求，确定产品膜组件及导气管路的通道、接口等的流通面积。
3.7.2.4 结构密封
应考虑在工作和非工作有较大温差状态条件下，制氮装置中的内部密封结构、外部密封结构及内部导管及对接接口之间密封的可靠性。
3.8 性能
3.8.1 气密性
在专用规范规定的内、外部压力和规定的检验时间条件下，一般规定产品外部的漏气量应为零、内部的漏气量应小于专用规范的规定值。
3.8.2 富氮气体流量
以专用规范规定的空气压力、温度和富氮气浓度为设计点，确定制氮装置的输出富氮气流量，除非另有规定，一般输出富氮气体的流量以质量流量为单位，定量指标按专用规范规定。
3.8.3 富氮气体浓度
以专用规范规定的空气压力、温度和富氮气流量为设计点， 按公式(1)计算，确定制氮装置的输出富氮气体的浓度。
除非另有规定，一般输出富氮气体的浓度应不低于 88%，定量指标按专用规范规定。
CN =(100 -CO )(%)………………………………………………(1)
式中：
CN ——富氮气体百分比浓度，单位为百分比(%);
CO ——氧气百分比浓度，单位为百分比(%)。
3.8.4 制氮效率
以专用规范规定的空气压力、温度和富氮气浓度为设计点，按公式(2)计算，确定装置的制氮效率。
除非另有规定，一般在空气为低压力、温度和高浓度的极限工作条件下，制氮装置的制氮效率应不低于 12%，定量指标按专用规范规定。
式中：
η ——制氮效率，单位为百分比(%);
QNEA——输出富氮气体流量，单位为千克每小时(kg/h);
QAIR——输入空气流量，单位为千克每小时(kg/h)。
3.8.5 流阻
以专用规范规定的空气压力、温度和富氮气流量为设计点， 按公式(3)计算，确定制氮装置的流阻，
定量指标按专用规范规定。
ΔP = P入一 P出……………………………………………………(3)
式中：
ΔP ——流阻，单位为兆帕(MPa);
P 入 ——输入空气压力，单位为兆帕(MPa);
P 出 ——输出富氮气体压力，单位为兆帕(MPa)。
3.8.6 性能衰减率
除非另有规定，在专用规范规定的使用条件下工作规定的使用年限/飞行小时的时间，按公式(4)计算，制氮装置性能的下降应不大于 20%。
100%……………………………………………………(4)
式中：
ξ ——性能衰减率，单位为百分比(%);
Q0 ——初始性能，一般是指在规定的富氮气浓度条件下，开始使用时的输出富氮气流量;
Qn——当前性能，一般是指在规定的富氮气浓度条件下，使用到当前时的输出富氮气流量。
3.9 环境适应性
3.9.1 温度和高度
按 HB 6167.2-2014 规定的温度试验条件进行试验，制氮装置的性能应满足 3.8.1～3.8.5 要求，其中低温工作试验条件下，性能下降应不超过常温性能的 10%;
按 HB 6167.2-2014 规定的高度试验条件进行试验，制氮装置的性能应满足 3.8.1～3.8.5 要求。
3.9.2 温度变化
按 HB 6167.3-2014 规定的温度变化试验条件进行试验，制氮装置的性能应满足 3.8.1～3.8.5 的要求。
3.9.3 湿热
按 HB 6167.4-2014 规定的湿热试验条件进行试验，制氮装置的性能应满足 3.8.1～3.8.5 的规定，且外观应满足以下要求：
a) 金属结构件允许轻度发暗变黑，但不应腐蚀;
b) 金属结合处应无严重腐蚀;
c) 金属防护层腐蚀面积不应超过金属防护层总面积的 20%;
d) 涂漆层应无气泡、起皱、开裂或脱落;除局部边棱处外底金属应无腐蚀;
e) 非金属件不应有明显的泛白、膨胀、起泡、皱裂及麻坑等。
3.9.4 飞行冲击和坠撞安全
按 HB 6167.5-2014 规定的飞行冲击试验条件进行试验，制氮装置的性能应满足 3.8.1～3.8.5 的要求。
按 HB 6167.5-2014 规定的坠撞安全冲击试验条件进行试验，制氮装置不允许产生扭曲、变形及结构分解等。
3.9.5 振动
按 HB 6167.6-2014 规定的振动和强化振动条件进行试验，制氮装置的性能应满足 3.8.1～3.8.5的要求。
3.9.6 防水
按 HB 6167.8-2014 规定的防水条件进行试验，制氮装置的性能应满足 3.8.1～3.8.5 的要求。
3.9.7 砂尘
按 HB 6167.10-2014 规定的砂尘条件进行试验，制氮装置的性能应满足 3.8.1～3.8.5 的要求。
3.9.8 霉菌
按 HB 6167.11-2014 规定的霉菌条件进行试验，制氮装置的表面霉菌生长等级应占总面积 30%以下。
3.9.9 盐雾
按 HB 6167.12-2014 规定的盐雾条件进行试验，制氮装置的性能应满足 3.8.1～3.8.5 的要求，且外观应满足以下要求：
a) 金属结构件允许轻度发暗变黑;
b) 金属结合处应无严重腐蚀;
c) 金属防护层腐蚀面积不应超过金属防护层总面积的 30%;
d) 涂漆层应无气泡、起皱、开裂或脱落;
e) 非金属件不应有明显的泛白、膨胀、起泡、皱裂及麻坑等。
3.9.10 防火、可燃性
按 HB 6167.14-2014 规定的防火、可燃性条件进行试验，制氮装置的性能应满足 3.8.1～3.8.5的要求。
3.9.11 加速度
按 HB 6167.16-2014 规定的功能和结构加速度条件进行试验，制氮装置的性能应满足 3.8.1~ 3.8.5 的要求。
3.10 可靠性
制氮装置的可靠性定量指标(MTBF)应满足飞机型号及专用规范规定的要求。
制氮装置的可靠性定性要求主要如下：
a) 应采用简化设计、模块化设计;
b) 应采用余度设计;
c) 应采用可靠的结构设计。
3.11 耐久性
制氮装置的耐久性定量指标包括贮存期、首翻期/总寿命和膜组件的使用期限应满足飞机型号及专用规范规定的要求。
3.12 维修性
制氮装置的维修性定量指标(MTTR)应满足飞机型号及专用规范规定的要求。
制氮装置的维修性定性要求如下：
a) 应最大限度地采用通用件和标准件;
b) 应按功能进行单元体设计，各单元体应能够分别进行检查、调整或更换;
c) 为防止装配、安装和使用中的人为差错，在实现标准化的同时，应进行防差错设计;
d) 应最大限度地考虑使用通用工具。
3.13 保障性
制氮装置的保障性应满足飞机型号及专用规范规定的要求。
3.14 安全性
制氮装置的安全性应满足以下要求：
a) 安全性应满足飞机型号及专用规范规定的要求，应满足飞机型号点火源防护要求;
b) 在贮存、生产过程和使用期间严禁与油蒸汽、液态水等油脂类物质和污染源接触;
c) 装置产生的高温富氧气体应安全排出舱外，应避免在飞机舱内产生危险的点火源。
应按飞机型号的要求进行安全性评估。
3.15 运输性
制氮装置的包装设计应保证在运输过程中所有可预计的极限状态都不能使其外观损坏、连接松动、性能降低等。
3.16 互换性
除选配件和调整件外，制氮装置在功能和尺寸方面应具有互换性。
4 质量保证规定
4.1 检验分类
本规范规定的检验分类如下：
a) 鉴定检验;
b) 验收检验。
4.2 检验条件
除另有规定外，应在下列条件下进行试验：
a) 用于检验、测量的量具、仪器设备应符合国家标准和行业标准的规定， 按国家计量局下发的各有关检定规程检定合格，并在有效期内使用。量具、仪器设备的量程和精度应满足产品试验、测试要求;
b) 试验环境条件应符合 HB 6167.1-2014 的规定。
4.3 鉴定检验
4.3.1 受检样品数
鉴定检验受检样品应从经验收检验合格的产品中抽取，样品数量为 2 台～4 台。
4.3.2 鉴定检验项目
鉴定检验项目见表 1。
表 1 检验项目表
4.3.3 合格判据
按表 1 规定的项目和相应的试验方法进行鉴定检验时，所有检验项目合格，则判定鉴定检验合格。如果某项试验不合格，应查明原因，修改完善后补作相关项目，若仍不能满足规定要求，则判定鉴定检验不合格。
4.4 验收检验
4.4.1 受检样品数
每台产品在出厂交付之前，应进行 100%验收检验。
4.4.2 验收检验项目
验收检验项目见表 1。
4.4.3 合格判据
按表 1 中规定的项目和相应的试验方法进行验收检验时，所有检验项目合格，则判定验收检验合格。如果某项试验不合格，则判定受检样品验收检验不合格。
4.5 检验方法
4.5.1 尺寸
采用精度等级符合专用规范规定的专用或通用量具检验制氮装置的外廓尺寸、接口尺寸、安装尺寸等。检查结果应符合 3.1 的要求。
4.5.2 重量
采用精度等级符合专用规范规定的专用或通用量具称量制氮装置的重量。检查结果应符合 3.2 的规定。
4.5.3 外观质量
在专用规范规定的照明条件下用目视或相关的检查方法，检查制氮装置的外观质量。检查结果应符合 3.3 的规定。
4.5.4 标志和代号
采用目视或专用设备的检查方法，检查制氮装置的标志与代号。检查结果应符合 3.4 的规定。
4.5.5 接口
采用专用规范规定的方法，检查制氮装置的机械接口。检查结果应符合 3.6 的要求。
4.5.6 气密性
从制氮装置空气进气口输入专用规范规定的检验压力，然后关闭进气开关，按专用规范规定的气密性检漏时间进行试验。
试验结果应符合 3.8.1 的要求。
4.5.7 富氮气体流量
制氮装置输出的富氮气体流量按以下方法进行试验：
a) 输入经过预处理的空气，当引气温度达到规定值后，且需再维持至少 15min 的预热;
b) 按专用规范规定的要求，调节并维持引气的压力和温度;
c) 打开并调节可调流量阀，当显示输出富氮气的含氧浓度为规定值时，测量并记录输出富氮气流量。
试验结果应符合 3.8.2 的要求。
4.5.8 富氮气体浓度
制氮装置输出的富氮气体浓度按以下方法进行试验：
a) 输入经过预处理的空气，当引气温度达到规定值后，且需再维持至少 15min 的预热;
b) 按专用规范规定的要求，调节并维持引气的压力和温度;
c) 打开并调节可调流量阀，当显示输出富氮流量为规定值时，测量并记录输出富氮气含氧浓度。试验结果应符合 3.8.3 的要求。
4.5.9 制氮效率
制氮装置制氮效率按以下方法进行试验：
a) 输入经过预处理的空气，当引气温度达到规定值后，且需再维持至少 15min 的预热;
b) 按专用规范规定的要求，调节并维持引气的压力和温度;
c) 打开并调节可调流量阀，当显示输出富氮气的含氧浓度为规定值时，测量并记录输入空气流量和输出富氮流量;
d) 计算制氮效率。
试验结果应符合 3.8.4 的要求。
4.5.10 流阻
制氮装置的流阻按以下方法进行试验：
a) 输入经过预处理的空气，当引气温度达到规定值后，且需再维持至少 15min 的预热;
b) 按专用规范规定的要求，调节并维持引气的压力和温度;
c) 打开并调节可调流量阀，当显示输出富氮气的含氧浓度或流量为规定值时，测量并记录输入空气压力和输出富氮气压力;
d) 计算流阻。
试验结果应符合 3.8.5 的要求。
4.5.11 衰减率
制氮装置的性能衰减率按以下方法进行试验：
a) 输入经过预处理的空气，当引气温度达到规定值后，且需再维持至少 15min 的预热;
b) 按专用规范规定的要求，调节并维持引气的压力和温度;
c) 打开并调节可调流量阀，当显示输出富氮气的含氧浓度为规定值时，测量并记录输出富氮气流量;
d) 计算衰减率。
试验结果应符合 3.8.6 的要求。
4.5.12 温度和高度
制氮装置按照 HB 6167.2-2014 规定的方法，分别进行高、低温耐受试验和高、低温工作试验及低气压试验。试验结果应符合 3.9.1 的规定。
4.5.13 温度变化
制氮装置按照 HB 6167.3-2014 规定的方法进行温度变化试验。试验结果应符合 3.9.2 的规定。
4.5.14 湿热
制氮装置按照 HB 6167.4-2014 规定的方法进行湿热试验。试验结果应符合 3.9.3 的规定。
4.5.15 飞行冲击和坠撞安全
制氮装置按照 HB 6167.5-2014 规定的方法进行飞行冲击和坠撞安全试验。试验结果应符合 3.9.4的规定。
4.5.16 振动
制氮装置按照 HB 6167.6-2014 规定的方法进行标准振动和强化振动试验。试验结果应符合 3.9.5的规定。
4.5.17 防水
制氮装置按照 HB 6167.8-2014 规定的方法进行防水试验。试验结果应符合 3.9.6 的规定。
4.5.18 砂尘
制氮装置按照 HB 6167.10-2014 规定的方法进行砂尘试验。试验结果应符合 3.9.7 的规定。
4.5.19 霉菌
制氮装置按照 HB 6167.11-2014 规定的方法进行霉菌试验。试验结果应符合 3.9.8 的规定。
4.5.20 盐雾
制氮装置按照 HB 6167.12-2014 规定的方法进行盐雾试验。试验结果应符合 3.9.9 的规定。
4.5.21 防火、可燃性
制氮装置按照 HB 6167.14-2014 规定的方法进行可燃性试验。试验结果应符合 3.9.10 的规定。
4.5.22 加速度
制氮装置按照 HB 6167.16-2014 规定的方法进行功能加速度和结构加速度试验。试验结果应符合
3.9.11 的规定。
4.5.23 可靠性
制氮装置采取外场数据统计或利用有效的相似产品可靠性数据进行预计和评估，结果应符合 3.10的规定。
4.5.24 耐久性
制氮装置应按寿命试验方法或分析计算方法进行耐久性的试验验证或分析评估，结果应符合 3.11的规定。
4.5.25 维修性
制氮装置采取外场数据统计或利用有效的相似产品数据进行评估，结果应符合 3.12 的规定。
4.5.26 保障性
制氮装置结合试飞进行保障适用性检查，结果应符合 3.13 的规定。
4.5.27 安全性
制氮装置结合试飞进行安全性评估，结果应符合 3.14 的规定。
4.5.28 运输性
制氮装置结合外场运输性使用进行评估，结果应符合 3.15 的规定。
4.5.29 互换性
随机抽取制氮装置进行互换装配检查或结合外场互换的安装使用进行评估，检验结果应符合 3.16的规定。
5 交货准备
5.1 防护包装
制氮装置的防护和包装应按 HB 5028 的有关规定执行。
5.2 装箱
制氮装置的装箱应按 HB 5870 的有关规定执行。
5.3 运输和储存
制氮装置的运输和储存应按 HB 5028 的有关规定执行。
5.4 标志
制氮装置的包装标志应按 GB/T 191 标志 1 的有关规定执行。
6 说明事项
6.1 预定用途
本规范规定的机载制氮装置应制取符合规定要求的富氮气体，用于民用飞机燃油箱惰化系统中，降低燃油箱空余空间的含氧浓度，为民用飞机燃油箱提供惰性化防护，起到防火防爆的作用。
6.2 订购文件中应明确的内容
订购文件应规定下列内容：
a) 本规范的编号和名称;
b) 产品的标识;
c) 产品的型式和类别;
d) 产品的包装要求。
