ICS 49.090 V 35
HB 8720-2023
飞机含高能转子设备的包容性试验要求
Containment test requirements for the equipment containing high
energy rotors of aircraft
2023-12-29 发布 2024-07-01 实施
中华人民共和国工业和信息化部发布
前言
本文件按照 GB/T 1.1-2020《标准化工作导则第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国航空工业集团有限公司提出。
本文件由中国航空综合技术研究所归口。
本文件起草单位：中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心、浙江大学、中国航空综合技术研究所、浙江海骆航空科技有限公司。
本文件主要起草人：陈利强、宣海军、蒋海明、何泽侃、黄芳、田力伟、姜鑫圣、孙唯一、罗欣洋、周小平。
飞机含高能转子设备的包容性试验要求
1 范围
本文件规定了飞机含高能转子设备的包容性试验目的、试验项目、试验条件、试验程序、试验数据记录和处理、试验结果评定、试验报告编写等内容。
本文件适用于飞机含高能转子设备的包容性试验。其他航空器含高能转子设备可参考使用。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;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。
GJB 1309-1991 军工产品大型试验计量保证和监督的要求
CCAR-25-R4 中国民用航空规章第 25 部〈运输类飞机适航标准〉
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
含高能转子设备 equipment containing high energy rotors
具有大的转动惯量和旋转速度转子的设备，高能转子失效时释放的动能使周围结构、线路、设备产生破坏。
注：含高能转子设备一般包含空气涡轮起动机、冷却风扇和空气涡轮冷却器等，不包含发动机和辅助动力装置。
4 一般要求
4.1 试验目的
验证飞机含高能转子设备在全工作包线内高能转子可能出现最高转速的包容能力，满足含高能转子设备在设备最高转速状态下发生故障后不会对系统、结构或者乘员造成不利影响，并符合 CCAR-25.1461 条(c)和含高能转子设备产品规范的要求。
4.2 试验项目
飞机含高能转子设备均应经受包容性试验，试验主要包括两类：
I 类试验：高能转子破裂包容性试验。
II 类试验：高能转子设备包容性试验。
4.3 试验条件和试验设备
4.3.1 试验环境条件
除另有规定，试验环境条件为当地试验室温度、大气压和湿度。
4.3.2 试验件要求
高能转子破裂试验件应包含转子和包容结构，应提供试验件的图号、编号、材料、热处理状态、尺寸、交付验收记录和合格证等。
高能转子设备包容性试验件应为验收合格的产品，允许产品进行其他试验验证，可根据测试需求，对产品实施测试改装，测试改装不应影响产品的正常工作状态。
4.3.3 试验设备和测量仪器
试验设备和测量仪器应符合下列要求：
a) 试验设备应能模拟被试品使用工况或使用环境，满足被试品功能性能参数测试需求;
b) 试验设备和测量仪器等应经过法定计量技术机构的检定，应有检定证书，并在有效期内;
c) 故障维修后的试验设备和测量仪器，重新检定合格后方可使用;
d) 试验设备和测量仪器精度应满足测试参数的要求，同等或同等以上精确度的仪器使用应符合GJB 1309-1991 的规定;
e) 试验设备和测量仪器不应对被试品的性能指标产生附加影响，确保测试结果的真实性。
4.3.4 试验安全防护
为保护试验件、试验设备、参试人员的安全，应有下列保护措施：
a) 为了保证试验数据的准确性和试验的顺利进行，要求试验人员在试验前熟悉仪器、仪表、设备的操作方法和参数的调节方法，仔细检查仪器、设备的状态，以免对人员造成伤害或对设备、仪器、仪表及受试产品造成损坏;
b) 试验台控制系统的保护措施在试验全过程中应可靠有效;
c) 高能转子包容性试验属转子破坏性试验，试验时存在轮盘碎片飞出伤人的风险，因此，在试验件周围需设置足够的吸能防护装置，试验时禁止任何人员处在试验现场，试验现场应设置必要的护栏及醒目文字警示牌;
d) 在试验过程中，要时刻关注设备和产品的运行情况，出现问题及时处理。若遇到试验设备工作不正常，应停止试验，待排除故障并采取相应安全措施后方能继续试验。
4.4 试验任务书
试验任务书的内容一般包括：
a) 试验目的;
b) 试验对象及其技术状态;
c) 试验内容;
d) 试验要求;
e) 任务提出单位以及承担单位;
f) 完成时间;
g) 完成形式，包括：
1) 试验转接段图样;
2) 设计计算说明书;
3) 原始数据;
4) 试验报告。
注：如试验中出现故障，还应提交故障分析报告和排故报告。
4.5 试验大纲
试验大纲由试验承担方依据试验任务书要求编制，经试验委托方认可。试验大纲一般包含如下内容：
a) 任务来源;
b) 试验名称;
c) 试验依据;
d) 试验目的;
e) 参试产品技术状态;
f) 试验项目和方法;
g) 试验设备、测试仪器说明;
h) 测试项目、方法和数据处理方法;
i) 试验程序;
j) 试验的中断处理与恢复;
k) 试验的组织分工和保障;
l) 试验安全保护及质量保证措施;
m) 试验结果评定。
4.6 试验数据记录和处理
试验数据记录和处理要求如下：
a) 试验数据均应记录在相应的表格内，并注明试验件名称、代号、编号、试验条件、试验项目、试验人员、试验日期等;
b) 试验过程中，定量指标通过直接测试或计算获得，具有确定性，一般按照求取统计平均值的方法处理，以表格、曲线等形式给出结果;
c) 定性指标数据只有“达到”和“未达到”两种，一般以表格形式给出结果;
d) 对需根据原始数据进行评估的指标，在试验大纲中明确评估准则和方法。
4.7 试验结果评定
应采用描述或列表的方法，逐项将试验结果与试验要求进行对比，并给出是否满足试验大纲要求的结论。
4.8 试验报告编写
试验报告由承试单位负责编制，试验报告的表述应准确、简练、通俗易懂、逻辑严谨， 报告中使用术语、符号代号应统一，公式、表格、数值表示正确，协调统一。试验报告主要内容应包括：
a) 被试品全貌照片;
b) 试验概况;
c) 试验内容和结果;
d) 试验中主要出现的问题和处理情况;
e) 结论;
f) 存在的问题和建议;
g) 附件。
5 I 类试验要求
5.1 高能转子破裂包容性试验
5.1.1 试验目的
验证高能转子破裂转速精准性及包容结构的包容能力，为Ⅱ类试验：高能转子设备包容性试验提供高能转子精准破裂方案。
5.1.2 试验件要求
根据含高能转子设备包容性试验要求，将高能转子及外部的包容结构拆分成独立的零组件在旋转试验器上进行高能转子破裂包容性试验。设计相应的转接段使高能转子和包容结构试验件安装在旋转试验器上，高能转子破裂包容性试验件的安装状态应尽可能符合设备在装机条件下的使用情况。
5.1.3 试验设备与测试系统
5.1.3.1 试验设备
高能转子破裂包容性试验在旋转试验器上进行，通常转子及包容结构安装在真空仓内。
试验设备的组成部分包括：
a) 动力系统(主拖电机);
b) 传动系统(增速器、连接轴);
c) 润滑系统;
d) 真空系统;
e) 调速、控制系统;
f) 支承系统;
g) 高速摄影系统。
对设备的基本要求有：
a) 驱动功率大于转子运行至最大转速所需功率并有足够的裕度;
b) 转速大于转子的最大转速并有足够的裕度;
c) 配备防爆真空系统，应有足够的保护结构保证试验安全性;
d) 具有超转、超温、滑油供油压力、振动等报警功能;
e) 驱动系统与滑油系统联锁;
f) 系统应能满足转速实时自动控制要求;
g) 高速摄影设备应能拍摄转子爆裂过程，以及外壳受高速高能碎片撞击变形和破损的过程;
h) 应能通过拍摄的照片判定碎片的轨迹与能量。
5.1.3.2 测试系统
试验控制系统应具有以下功能：
a) 试验参数和报警参数设定、一键启停、程序自动升降速和保持;
b) 转速超调报警、振动超限保护和人工应急停机保护，升速过程显示及存贮;
c) 辅机自动开启、试验数据分析和处理等。
试验所用的测试传感器及仪器包括：
a) 振动位移传感器;
b) 振动速度传感器;
c) 振动加速度传感器;
d) 数据采集及处理系统;
e) 振动分析与故障诊断系统。
测试仪器及数据采集分析系统应工作正常，确保试验数据真实、正确， 提供的数据、信息应确保试验设备安全运行。各种振动传感器、信号处理器、分析处理软硬件应配套使用。
5.1.4 试验程序
5.1.4.1 试验转速
飞机含高能转子设备包容性试验的转速由试验提出方确定，试验转速应满足以下要求：
a) 当高能转子承受最高工作温度时，高能转子破裂转速不得低于最高允许稳态转速的 125%或含高能转子设备工作包线内可能达到的最高转速;
b) 对受温度影响的部件，应按相应的条件进行试验，否则，应对试验进行修正，修正公式应在试验大纲中规定。
5.1.4.2 试验设施安装
试验承担方按照试验大纲进行试验设施的安装。
5.1.4.3 试验调试
正式试验开始前，应通过试验调试工作，达到以下目的：
a) 试验各系统工作正常、运行稳定;
b) 试验件安装符合大纲要求;
c) 未预制缺陷的转子能平稳升速至目标试验转速，升速过程中主轴振动平稳，噪音小;
d) 稳定运转转速精度满足试验大纲要求;
e) 转速、振动的测量结果符合预期规律，满足试验大纲要求;
f) 各项试验保护措施有效。
5.1.4.4 正式试验
试验设施调试合格后，经试验制造符合性检查和试验准备状态审查通过，方可开始正式试验。
5.1.4.5 试验测量
按照试验大纲的要求，进行转速、振动等的测量。试验委托方和承担方均应及时分析测量数据， 如果发现异常数据应尽快分析，找出原因，并采取相应措施。
5.1.4.6 试验过程中问题处理
在进行试验时，若出现异常情况，应首先按下紧急停车按钮，关断试验台电源，然后停止正在进行的试验，详细记录并保存转速、振动、温度等试验数据， 进行故障分析。找出故障原因， 并排除后，在征得试验委托方批准的情况下，才可继续进行试验。
5.1.4.7 试验要求
对试验件进行包容性试验。试验应满足以下要求：
a) 试验件转子需满足三等分破裂的要求;
b) 试验中，按试验任务书规定的要求和程序对试验件进行预制开槽加工和低速动平衡，以便在试验要求转速下完成转子破裂;
c) 如果未达到试验要求转速而高能转子破裂，应及时进行原因分析，解决后重新进行试验;
d) 如果达到试验要求转速而高能转子未破裂，停机检查试验件确认无异常后，按预定开槽方案扩大预制开槽尺寸，重新进行试验;
e) 如果达到试验要求转速且高能转子破裂，检查包容结构成功包容转子碎片，即可终止高能转子包容性试验。
5.1.4.8 试验后检查
试验结束后，应按试验任务书的规定对试验件进行检查。检查应满足以下要求：
a) 在拆卸及送检过程中，应特别对包容部件与碎片撞击部位进行保护;
b) 检查的重点内容包括：破坏的部位、破坏的判定条件是否满足等;
c) 通过检查，获得试验中碰撞点详细准确的数据，确定潜在薄弱部位，为试验结果分析提供试验数据。
5.1.5 合格判据
高能转子破裂应不击穿包容结构，根据试验结果应给出高能转子破裂包容性是否满足要求的结论，并提出相应的建议。
6 II 类试验要求
6.1 高能转子设备包容性试验
6.1.1 试验目的
验证含高能转子设备在全工作包线内转子可能出现最高转速的包容能力，为含高能转子设备的包容结构设计、结构改进、安全性分析及设备符合 CCAR-25.1461(c)要求提供评定依据。
6.1.2 试验件要求
含高能转子设备包容性试验应是检验合格的产品，其安装应与飞机上安装方式一致。
6.1.3 试验设备和测量仪器
主要试验设备为含高能转子设备包容性专用试验台及配套工装、夹具。试验设备和测量仪器要求同
4.3.3。
6.1.4 试验方法
将在高能转子破裂包容性试验验证过的涡轮破裂方式施加于经过检验合格的含高能转子设备的高能转子上，按照试验大纲规定的最大工作转速开展含高能转子设备的包容性试验。
6.1.5 合格判据
设备的高能转子破裂不应击穿包容结构，其他飞出的任何碎片均不应击穿相应能量指示装置，设备仍保持在试验台的安装座上。根据试验结果应给出含高能转子设备包容性是否满足CCAR-25.1461(c)要求的结论。
