ICS 49.050 V 31
HB 8584-2020
飞艇涵道转向系统通用要求
General requirement of airship turnable ducted propellers system
2020-09-14 发布 2021-01-01 实施
中华人民共和国工业和信息化部发布
前言
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：中国特种飞行器研究所、中航通飞研究院有限公司、湖北省标准化与质量研究院、湖北光谷标准创新科技有限公司、中国航空综合技术研究所。
本标准主要起草人：张猛、王喜鹤、张震、李继雄、陶威、蒋鹏程、万蓉、刘丽丽、谢秋琪、高家鸣、王慧丹。
飞艇涵道转向系统通用要求
1 范围
本标准规定了飞艇涵道转向系统(以下简称转向系统)的一般要求和详细设计要求。
本标准适用于升限在海拔 8000m 以下飞艇涵道转向系统的设计及试验验证。
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 5940 飞机系统电磁兼容性要求
HB 6167 民用飞机机载设备环境条件和试验方法
HB 6892 航空飞行器零部件的互换性和替换性
HB 7231 军用飞机维修性设计准则
HB 7232 军用飞机可靠性设计准则
HB 8583 飞艇动力系统通用要求
HB 20212 航空机载软件分类与代码
HB/Z 400 民用飞机航空电子软件管理指南
HB/Z 415 民用飞机机载电子设备通用指南
HB/Z 421 民用飞机机载系统和设备软件合格审定保证指南
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
涵道 trachea
类似于导管，具有气动外形的结构部件。
3.2
涵道螺旋桨 ducted propeller
又称导管螺旋桨，指包含涵道及涵道包围的螺旋桨系统或装置的总称。
3.3
涵道转向 turnable ducted propeller
涵道螺旋桨(带涵道的推进器)通过机构实现拉力(推力)方向变化的过程。
注：在飞艇应用中包含涵道螺旋桨及自由桨的拉力(推力)转向。
3.4
涵道转向系统 turnable propeller system
实现拉(推)力按需求转向的系统和装置的总称。
4 一般要求
4.1 分类
在飞艇涵道转向系统设计中，按发动机和螺旋桨的安装布局，可归为两种基本形式：
a) 发动机随动式：发动机直接驱动螺旋桨，发动机及螺旋桨一起可以在转向范围内旋转，并按需求提供方向可变的拉(推)力;
b) 发动机固定式：发动机扭矩通过传动轴系传递给螺旋桨，通过转向系统可实现螺旋桨在转向范围内旋转，并按需求提供方向可变的拉(推)力。
4.2 组成
系统组成一般包含以下功能单元：
a) 支撑结构;
b) 传动机构;
c) 动力源;
d) 控制单元。
4.3 功能
系统的功能如下：
a) 通过拉力(推力)转向，实现飞艇垂直起降功能;
b) 提供矢量力辅助飞艇实现飞行姿态及航迹改变。
4.4 性能
4.4.1 转向范围
以螺旋桨轴线处于平行于飞艇纵轴线的位置为 0˚, 若无特殊要求，转向范围在-120˚~120˚范围内。注：以螺旋桨拉(推)力线水平且与航线一致为飞艇初始 0˚位。
4.4.2 转向速度
转向速度的确定取决于飞艇总体性能的要求，转向速度一般在 24˚/s～48˚/s 之间。
4.4.3 转向精度
应满足飞艇型号规范的要求。
4.5 环境适应性
涵道转向系统应能承受贮存、运输、地面停泊及飞行所规定的各种环境条件， 包括气候、大气压力、机械、生物环境适应性等。应满足 HB 6167 要求由具体的飞艇型号规范确定。
4.6 电磁兼容性
一般应满足 HB 5940 的要求，具体要求在飞艇型号规范中规定。
4.7 可靠性
系统可靠性指标应满足总体分配的的指标要求，应满足 HB 7232 的要求，具体要求在飞艇型号规范中规定。
4.8 维修性
系统布置应便于安装、检查和维护， 大部件应布置合理的维护通道，其安装位置不应阻碍周边结构和设备的检查。应满足 HB 7231 的要求，具体要求在飞艇型号规范中规定。
4.9 安全性
应进行系统安全性评估，评估应包括功能危险性分析、初步系统安全性分析及系统安全性分析。同时应满足下列要求：
a) 转向控制单元应具备应急控制策略设计，满足故障-安全的控制要求;
b) 在涵道转向系统失效情况下，应有辅助装置使该系统回复至正常工作位置。
4.10 互换性
一般应满足 HB 6892 的要求，相同设备和零部件互换后应能正常工作。
4.11 软件
软件开发应符合 HB/Z 421、HB 20212、HB/Z 400 的相关要求。
5 详细要求
5.1 支撑结构
应满足 HB 8583 中 4.6 的要求，其中载荷部分为除 4.6.3.5 外其他所有的载荷。
5.2 传动机构
传动机构的要求如下：
a) 发动机固定式的涵道转向系统，其传动机构一般包含减速增扭部件(如涡轮蜗杆减速器)、低速传动部件(齿轮、带传动或链传动)和扭力管;
b) 发动机随动式的涵道转向系统，其传动机构包含减速增扭部件(如涡轮蜗杆减速器)、低速传动部件(齿轮、带传动或链传动)和转向管(集支撑结构和扭力传递为一体的结构部件);
c) 应具有反向自锁功能。
5.3 动力源
动力源的要求如下：
a) 动力源一般采用电机或液压泵，动力源应具备刹车功能，起动及停车响应应满足飞艇型号规范的要求;
b) 动力源的功率确定应包含沿程所需的全部功率，其效率估算应包含沿程所有部件的运行效率，并应留出 1.25 倍的安全余量。
5.4 控制单元
5.4.1 概述
控制单元由控制元件和测量元件组成。其功能是生成和传输指令， 控制螺旋桨拉(推)力在规定的范围内按要求偏转。
5.4.2 元器件
元器件选用应符合 HB/Z 415 的有关规定。
5.4.3 控制逻辑
控制逻辑要求如下：
a) 转向控制单元的基本控制逻辑应是可靠闭环的;
b) 转向控制首先保证能够手动控制，可具备自动控制模式或其它控制模式;
c) 不同控制模式切换时，其过渡过程应安全、平稳，不影响飞行安全。
5.4.4 余度
控制单元的控制元件和测量元件至少应采用双余度设计。
6 验证
6.1 验证分类
通过地面试验和飞行试验验证涵道转向系统是否满足第 4 章和第 5 章的要求。
6.2 验证要求
6.2.1 地面试验
应进行地面试验，验证涵道转向系统是否满足要求。主要的试验项目如下：
a) 涵道转向系统静态加载试验。通过极限载荷加载，验证支撑结构的刚/强度、传动机构及动力源的功能，其结果应满足飞艇型号规范的要求。
b) 控制单元验证试验。验证涵道控制单元响应速度、控制精度、应急控制等性能， 其结果应满足飞艇型号规范的要求。
c) 涵道转向系统性能试验。测试系统转向范围、转向速度及转向精度等参数， 其结果应满足 4.4要求。
6.2.2 飞行试验
验证飞艇飞行剖面内涵道转向系统的功能及性能。
