ICS 49.090 V 35
HB 8723-2023
飞机涡轮冷却器试验要求
Test requirements for air cycle machine 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、中国航空综合技术研究所。
本文件主要起草人：宁家强、梁波、罗欣洋、田力伟、周小平。
飞机涡轮冷却器试验要求
1 范围
本文件规定了民用飞机涡轮冷却器的试验要求和方法。
本文件适用于民用飞机涡轮冷却器试验，其他类飞机可以参照执行。
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。
HB 6139-1987 航空机载设备可靠性试验(鉴定和验收)
HB 7124 飞机外部噪声测量
RTCA/ DO-160G Environment Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment 机载设备环境条件和试验程序
SAE ARP 85E Air Conditioning Systems for Subsonic Airplanes 亚音速飞机空气调节系统(航空航天建议操作规范)
AP-21-AA-2011-03-R4 航空器型号合格审定程序
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
耐压压力 proof pressure
导管和附件在规定的试验条件下，不产生永久变形和不影响其功能，必须承受的规定压力，又称“验证压力 ”。
3.2
破坏压力 burst pressure
导管或附件在规定的试验条件下，必须承受的不破坏(但允许变形)的规定压力，又称“爆破压力 ”。 3.3
验收试验 acceptance inspection
验收试验是产品完成鉴定后批产时的出厂试验，也指顾客(订货方)验收生产企业(供方)提供的产品出厂时所进行的试验。
4 一般要求
4.1 试验目的
试验产品应符合试验任务书的内容和要求，经检验合格，并应经适航制造符合性检查，挂适航批准标签。试验前，试验承担方应通知试验委托方和适航部门。
试验目的如下：
a) 验证产品功能/性能是否满足产品专用规范的要求;
b) 验证产品结构是否满足 CCAR-25-R4 相关条款要求;
c) 发现和暴露先期的分析和研制试验中未能识别出的产品结构疲劳薄弱部位，为结构设计和制造工艺的改进提供依据。
4.2 试验项目
试验项目如下：
a) 验收试验;
b) 环境适应性试验;
c) 结构完整性试验;
d) 耐久性试验;
e) 可靠性试验;
f) 维修性试验;
g) 噪声试验。
4.3 试验条件
试验应具备以下试验条件：
a) 试验环境大气条件按 HB 8486-2014 的要求规定;
b) 试验设备需经过适航审定部门认证，或在试验前向适航审定部门提交试验设施的制造符合性声明，并通过适航审定部门对试验设施的制造符合性进行检查;
c) 试验测量所用的量具、仪器和仪表等其精度应与被测参数的允许偏差相适应， 且均在有效期内使用;
d) 除非另有规定外，试验用的压缩空气气源必须是清洁干燥的。
4.4 试验大纲
试验大纲由试验承担方依据试验任务书及适航要求编制，经试验委托方认可，并应经过适航审定部门批准。按照 AP-21-AA-2011-03-R4 的要求，试验大纲一般包含如下内容：
a) 任务来源;
b) 试验名称;
c) 试验目的(包含拟验证的适航条款);
d) 试验依据;
e) 被试对象即试验产品的说明(包括试验产品构型、试验产品在试验装置上的安装、有关图纸编号等);
f) 试验中使用的所有试验设备清单及校验和批准说明;
g) 测试设备及其精度;
h) 对试验产品和试验装置的制造符合性要求;
i) 该试验预期如何表明对拟验证条款符合性的说明;
j) 试验步骤;
k) 试验成功判据;
l) 记录项目;
m) 异常情况的处理等;
n) 试验报告要求。
4.5 试验数据处理
数据处理是对测量数据进行整理和误差分析，从中获得有关物理量的关系，以验证试验数据对技术要求的符合性。常用的数据处理方法有列表法、图解法。
所有试验项目应记录试验相关信息及试验过程中出现的情况，并形成试验报告。
4.6 试验结果评定
应采用列表或图解的方法将试验结果与试验要求进行对比，并给出是否满足专用规范要求的结论。
4.7 试验报告
试验结束后，试验承担方应编写试验报告，并由试验委托方将试验报告提交适航审定部门审查。按照 AP-21-AA-2011-03-R4 的要求，试验报告一般包含如下内容：
a) 试验名称;
b) 试验依据和试验目的。包括试验参照的适航规章条款;
c) 试验时间、地点;
d) 试验产品的说明。包括试验产品的构型及偏离、制造符合性检查及试验产品构型偏离的影响评估等;
e) 试验设备。包括附有照片的完整说明或引用以前使用过同一设备的报告(如有必要)、试验产品在试验设备上的安装方式、仪表及其校正状态;
f) 试验程序。包括试验名称、试验步骤及其记录、试验推迟的次数和原因;
g) 试验数据资料。至少包含试验数据整理后的结果、曲线、图表以及数据整理方法和修正方法等;
h) 试验后分解检查结果。包括重要的尺寸变化、无损检验结果、故障照片和分析等;
i) 有关的试验分析报告(如燃油、滑油的试验分析等);
j) 试验中出现的问题与处理;
k) 试验结论;
l) 试验有关记录和声像资料。
4.8 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) 试验台控制系统的保护措施在试验全过程中应可靠有效;
b) 涡轮冷却器属于高速旋转机械，试验时存在叶片断裂飞出伤人的风险，因此，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防护及醒目文字警示牌。
5 详细要求
5.1 验收试验
5.1.1 试验目的
验收试验目的是检验产品的基本功能和性能满足专用规范的技术要求的情况，用于产品的批产交付
验收。每台交付的产品出厂前都应该进行验收试验。
5.1.2 试验项目
验收试验项目包括：
a) 外观质量;
b) 尺寸;
c) 重量;
d) 转子静态力矩测试;
e) 泄漏量试验;
f) 起动压力试验;
g) 磨合试验;
h) 振动特性试验;
i) 性能试验。
5.1.3 试验要求和试验方法
验收试验要求和试验方法见表 1。
表 1 验收试验要求和试验方法
5.1.4 合格判据
各项试验项目测试结果均满足专用规范要求，则判定试验合格。
5.2 环境适应性试验
5.2.1 试验目的
环境适应性试验是验证产品在贮存、运输和使用过程中对环境的适应能力。
5.2.2 试验要求
环境试验属于鉴定试验或质量一致性试验项目，其试验件应符合试验任务书的内容和要求，经交付验收检验合格，并应经过适航制造符合性检查，挂适航批准标签。
环境适应性试验按 RTCA/DO-160G 标准的要求进行试验。试验结果应符合相关标准及专用规范要求。按照 HB 7489-2014，涡轮冷却器通常要求的环境适应性试验项目见表 2。当产品带电子设备(如转速测量装置、振动测量装置等)时，试验项目需要进行电磁环境相关项目。
环境试验等级按专用规范要求。
表 2 环境试验项目表
5.2.3 试验方法
除非另有规定，各项环境适应性试验项目的试验方法按 RTCA/DO-160G 的相应章节执行。
每项环境试验前和试验后，均应在试验室大气条件下对产品的外观和性能进行检测，性能试验检测按专用规范要求。
5.2.4 合格判据
每项环境试验前和试验后，产品的外观和性能试验检测结果满足专用规范要求，则判定合格。
除非另有规定，各项环境试验后，试验产品若出现下述情况，则判为故障(不合格)：
a) 在规定条件下，产品功能和性能检测结果不符合专用规范规定;
b) 试验过程中，产品结构损坏、变形或出现裂纹;
c) 紧固件松动或脱落;
d) 转子部件卡死。
5.3 结构完整性试验
5.3.1 耐压压力试验
5.3.1.1 试验目的
耐压压力试验的目的是检查产品满足 CCAR-25-R4 中 25.1438 增压系统和气动系统的要求的情况。涡轮冷却器中的承压类壳体零部件(如涡轮蜗壳、压气机蜗壳、风扇壳体和中间壳体等)应单独进行耐压压力试验。
5.3.1.2 试验要求
耐压试验要求按照 SAEARP85 中 5.1.7 的要求进行。
耐压试验压力值按产品正常运行(无故障)时的最大表压的 1.5 倍，试验时壳体不允许泄漏。壳体在耐压试验压力释放后不允许存在永久变形和损坏破裂。
注：耐压试验的要求与 CCAR-25-R4 中 25.1438 的要求协调一致。
5.3.1.3 试验方法
涡轮冷却器中的承压类壳体零部件(如涡轮蜗壳、压气机蜗壳、风扇壳体和中间壳体等)分别按其工作压力单元(如涡轮壳体单元、压气机壳体单元、风扇壳体单元和中间壳体单元等)单独进行耐压试验。耐压试验压力值按产品正常运行(无故障)时的最大表压的 1.5 倍，保压时间不少于 5min。
5.3.1.4 合格判据
试验时壳体没有泄漏，壳体在耐压试验压力释放后不存在永久变形和损坏破裂，则判定合格。
5.3.2 破坏压力试验
5.3.2.1 试验目的
破坏压力试验也称爆破压力试验。试验目的是检查产品满足 CCAR-25-R4 中 25.1438 增压系统和气动系统的要求符合性情况。涡轮冷却器中的承压类壳体零部件(如涡轮蜗壳、压气机蜗壳、风扇壳体和中间壳体等)应单独进行破坏压力试验。
5.3.2.2 试验要求
破坏压力试验按照 SAEARP85 中 5.1.8 的要求进行。
破坏压力试验压力值按正常运行(无任何故障)时表压的 3.0 倍，壳体在破坏压力下可以变形但不允许泄漏、损坏破裂。
注：破坏压力试验的要求与 CCAR-25-R4 中 25.1438 的要求协调一致。
5.3.2.3 试验方法
涡轮冷却器中的承压类壳体零部件(如涡轮蜗壳、压气机蜗壳、风扇壳体和中间壳体等)分别按其工
作压力单元(如涡轮壳体单元、压气机壳体单元、风扇壳体单元和中间壳体单元等)单独进行破坏压力试验。破坏压力试验压力值按正常运行(无任何故障)时表压的 3.0 倍，保压时间不少于 2min。
5.3.2.4 合格判据
壳体在破坏试验压力释放后不存在泄漏和损坏破裂，则判定合格。
5.3.3 超转速试验
5.3.3.1 试验目的
超转速试验目的是检验产品短时超转速工作的能力。
5.3.3.2 试验要求
产品超转速试验按 SAEARP85 中 5.1.4 要求进行。
产品在正常最高运行转速的 120% 转速下保持运行不少于 5min，试验后检查转子不能出现摩擦和损坏。
5.3.3.3 试验方法
产品在试验台上进行超转速试验验证：产品在正常最高运行转速的 120%转速下保持运行不少于5min。
5.3.3.4 合格判据
试验后检查转子没有出现摩擦和损坏，则判定合格。
5.3.4 包容性试验
5.3.4.1 试验目的
试验目的是检验产品满足 CCAR-25-R4 中 25.1461 的符合性情况。产品专用规范应明确声明选用 25.1461(b)、(c)、(d)中的哪一种来表明符合性，如选用 25.1461 (c)作为符合性检验，则产品应进行包容性试验。包容性试验是对涡轮冷却器转子叶轮(如涡轮叶轮、压气机叶轮和风扇叶轮等)和壳体进行破裂包容试验。
5.3.4.2 试验要求
包容性试验按 SAEARP85 中 5.1.3 进行。
包容性试验是对涡轮冷却器转子叶轮(如涡轮叶轮、压气机叶轮和风扇叶轮等)和壳体分别按单元进行破裂包容试验。叶轮破裂方式选用三轮毂爆裂型式， 在工作温度相同时，破裂转速为最大正常转速的125%。
产品壳体应能包容住转子在最高转速下发生的任何破坏的颗粒和碎片。
注：包容性试验的要求与 CCAR-25-R4 中 25.1461 的要求协调一致。
5.3.4.3 试验方法
包容性试验在专用试验台上进行，对涡轮冷却器转子叶轮(如涡轮叶轮、压气机叶轮和风扇叶轮等)和壳体分别按其工作单元(如涡轮单元、压气机单元和风扇单元等)单独进行破裂包容试验。叶轮破裂方式选用三轮毂爆裂型式，在工作温度相同时，破裂转速不低于最大正常转速的 125%。
试验按照 HB 8720-2023 进行。
5.3.4.4 合格判据
产品壳体能够包容住转子叶轮在规定转速下发生破裂时的颗粒和碎片，则判定合格。
5.4 耐久性试验
5.4.1 试验目的
耐久性试验也称寿命试验，试验目的是验证产品在规定条件下的使用寿命是否达到规定的要求，同时发现产品中可能过早发生耗损的零部件，以确定影响产品寿命的主要因素。
5.4.2 试验要求
寿命试验时应尽量模拟产品的使用环境，包括工作应力、环境应力及使用维护条件等。
寿命运转试验按飞机典型任务剖面确定的循环试验载荷谱进行循环试验，试验载荷谱在专用规范中规定。
除非另有规定，寿命试验时间按产品首翻期的 1～1.5 倍确定。
5.4.3 试验方法
滚动轴承类产品的寿命试验按循环试验载荷谱进行长期寿命运转试验。
空气动压轴承类产品的寿命试验包括起停试验和长期寿命运转试验。起停试验次数按照飞机的起落次数来确定，起停试验次数按首翻期的起落次数的 1.5 倍确定;长期寿命运转试验按循环试验载荷谱进行。
在经过论证和适航审定部门批准的情况下，长期寿命运转试验可以采用地面模拟试验和随飞机飞行试验两个阶段进行，试验时间的分配在专用规范中明确。通常地面模拟试验时间和随机飞行试验时间的分配比例可以在 1:1～1:100 之间选取。
寿命试验结束后按专用规范进行性能试验复试检验，试验结果应满足专用规范要求。
5.4.4 合格判据
试验结束后检查产品性能满足专用规范要求，则判定合格。
5.5 可靠性试验
5.5.1 试验目的
验证产品的设计和制造是否符合产品在规定环境条件下和规定性能下的可靠性要求。
5.5.2 试验要求
制定产品可靠性试验方案，其中确定试验条件时应考虑受试产品的工作循环、试验周期中各环境应力的施加和应力水平的变化情况等内容。
5.5.3 试验方法
应进行分析和试验室试验来验证产品的可靠性，试验方法按照 HB 6139-1987 进行，或结合产品寿命试验进行。
5.5.4 合格判据
可靠性分析和试验结果满足产品专用规范的要求，则判定合格。
5.6 维修性试验
5.6.1 试验目的
验证产品的维修性对专用规范的符合情况。
5.6.2 试验要求
产品的维修性指标应满足专用规范的要求。
维修性试验对产品按外场可更换单元 LRU 进行试验。
5.6.3 试验方法
应进行检查、演示和试验来验证产品的维修性。
5.6.4 合格判据
维修性试验结果满足产品专用规范的要求，则判定合格。
5.7 噪声试验
5.7.1 试验目的
噪声试验是检查产品自身产生的噪声等级值的符合情况。
5.7.2 试验要求
产品运转时产生的噪声声压级应满足专用规范的要求。产品噪声要求与 HB 7489-2014 的规定协调一致。
5.7.3 试验方法
产品噪声试验方法按照 HB 7124 进行。
5.7.4 合格判据
产品噪声测量结果满足专用规范要求，则判定合格。
