淺談飛機水系統改裝

雷世成 曹萬林 鄭進文

摘要：描述了飛機水系統加/改裝過程的主要部分，給出了飛機用水量的估算方法和水加熱器的功率選擇方式，列出了管路連接的常用方式及相關標準，討論了新設計淋浴間需要考慮的各項要求，為飛機水系統的加/改裝提供了參考。

關鍵詞：水系統;水箱;閥門;管路;污水

0引言

目前，飛機私人定制化的程度越來越高，范圍越來越廣，系統更加復雜，涉及到水系統改裝的客戶需求越來越多，如定制衛生間、定制洗手臺、定制浴室等，但改裝設計過程中難以找到相關的文件闡述水系統改裝的基本設計原則、方法以及如何對水系統的改裝進行驗證。針對這一問題，本文結合工程人員實際改裝項目經驗，對水系統改裝進行了總結，希望能為水系統改裝設計、驗證、施工、維護提供參考。

1水系統改裝簡述

飛機上水系統的基本循環為存水（飲用水）→供水→用水→排水→存水（污水），在水系統改裝中主要圍繞這幾個子系統進行。

1.1存水

飛機上裝有凈水箱、污水箱。凈水箱為水系統提供需要的水，污水箱收集用過的廢水/污水。適航規章對飛機改裝需求的凈水箱容量沒有明確要求，一般情況下，判斷飛機上安裝的凈水箱容量是否足夠，可以參考下面的方式進行估算。

首先，對某型飛機原裝用水組件進行水流量測試，得出廚房水龍頭最大水流量為3.5L/min，廁所水龍頭最大水流量為1.6L/min，馬桶每沖洗一次的用水量約為0.2L。

其次，根據公開網站上的統計資料，冬季洗浴每人每次用水量約為150L，洗浴約18min;夏季洗浴每人每次用水量約為80L，洗浴約10min。最適宜的水溫為37℃～40℃。

假設改裝后的飛機條件如下：

1）飛機的最大飛行時長為10h。

2）飛機上普通乘客100人，機組10人，VIP乘客（可使用浴室、洗手臺）2人。

3）浴室水龍頭流量為6L/min，洗浴時間20min;洗手臺水龍頭流量為4.0L/min，洗手時間0.5min/次。

4）除去機上配備的飲料外，每次平均飲水量為0.3L/（人·h）。

根據上述條件，估算出飛機水系統用水量，見表1。

最后，可以根據估算結果對比飛機上凈水箱的容量，來決定是否需要對飛機進行加裝凈水箱工作。

對于是否需要加裝污水箱，需要根據飛機上現有的污水箱容量、用水組件和廢水/污水的排放方式等進行計算。如洗手臺、浴室的廢水可以直接通過灰水管路、放水桅桿排出機外，也可以通過污水管路排入污水箱。具體的排放方式需要考慮飛機現有的管路走向決定。

1.2供水

供水系統將凈水箱中的水送入管路，并為管路中的水提供壓力，通過管路將水送到各個用水單元。水增壓有兩種方式，一是通過增壓空氣對水箱進行增壓，將水“壓”到管路中;二是通過水泵，將水“抽”到管路中。管路中的供水壓力一般為25～45psi，最大流量為6gpm（ 22.71L/min）左右。

供水管路加/改裝過程中，可以按需選擇硬水管（Tube）和軟水管（Hose）。安裝空間狹小時，硬水管的優勢更大，因為硬水管的彎曲半徑小，需要安裝的固定夾具少。需要注意的是，鋪設管路的區域存在結冰的可能性時，要對管路進行保溫處理，并采取措施實施管路加溫。

管路之間的連接方式目前有兩種：螺紋連接和快速卡箍連接。螺紋連接非擴口端頭滿足的標準是NAS1760、AS4375/AS33514。常用的管路標準可參考SAE AS4468、SAE AS4469。快速卡箍連接滿足的標準是SAE AS1656，安裝時要注意留出操作空間，同時對安裝軸線的角度也有要求，如圖1所示。

天氣寒冷時，為防止因水系統結冰引起管路爆裂，要求每天的航后對飛機進行放水。由于飛機放水通常為重力放水，這就要求在設計供水管路時有一定的坡度。為保證管路中的水排放干凈，在設計供水管路時應避免出現U型管路。如果實在不可避免，應在U型管路的最低端增加放水閥門。

為保證水質，避免污染，飲用水的放水管路不能直接接入灰水/污水系統，但若飲用水出口高于灰水/污水收集處（如滴水盤）lin是可以接受的。

1.3用水

飛機上的用水組件主要包括廚房、浴室、洗手臺、廁所。用水組件通常包含以下零部件。

1）關斷閥門：在某一用水組件發生漏水故障時，為不影響使用其余組件，且減少漏水對飛機結構造成腐蝕等不良影響，在用水組件上游要安裝關斷閥門。該關斷閥門要易于接近，安全可靠。關斷閥門通常為機械閥門。

2）放水閥門：如果供水管路在用水組件下方，即自下而上供水，通常不需要增加放水閥門，放水時用水組件里的水可以沿供水管路回流并放出;如果供水管路在用水組件上方，即自上而下供水，放水時水龍頭不能排凈管路中的水時，在管路的最低端需要加裝放水閥門。

3）水過濾器：為保證用水組件的凈水質量，減少水中的雜質，在關斷閥門下游通常會裝有水過濾器。安裝水過濾器處要求有足夠的空間進行水濾更換工作，易于接近。

4）水加熱器：為浴室/洗手臺提供熱水。水加熱器通常有兩種，一種是水箱型，飛機廁所中裝的就是這種加熱器。以某公司8921系列加熱器為例，功率比較小（420W），容量不大（1.42L），加熱時間較長（15min），適合用在廁所洗手池等用水量較小的地方。另一種是即熱型水加熱器，沒有儲水箱。一般功率在幾千瓦到十幾千瓦，流量為0.25～2gpm（ 0.95～7.57L/min），適合用在浴室、洗手臺等大用水量區域。

水加熱器的功率選擇：以淋浴間為例，用水流量為6 L/min，假定水箱內的水溫為10℃，要求用水溫度為40℃，水加熱器的熱轉換效率為0.9，已知水的比熱容為4.2kJ/kg·K，則需要的水加熱器最小功率為：

5）單向閥：放水時，為排空加熱器中的水，需要連通加熱器的放水口到放水管路。可以在放水口處安裝放水閥門，還可以安裝單向閥門（或電磁閥門）進行自動控制。

6）轉換接口：國內用水組件（花灑、水龍頭等）的接口螺紋通常為惠氏螺紋，加熱器、閥門等接口的螺紋多為NPT螺紋，也可能是航空標準接口。所有安裝的航空管路接口為航空標準接口，滿足NAS1760、AS4375/AS33514。為此，接口不匹配時，必須安裝轉換接口。在惠氏螺紋、NPT螺紋連接處，可以使用螺紋膠或生料帶。

在適航審定規章CCAR25部中，沒有直接針對淋浴間相關設計特征的審定要求。不過，可以將淋浴間作為獨立隔間考慮，相關的適航條款主要有：

1） 25.601設計與構造總則;

2） 25.785座椅、臥鋪、安全帶與肩帶;

3） 25.811應急出口的標記;

4） 25.812應急照明;

5） 5.831通風;

6） 25.851滅火器;

7） 25.853座艙內部設施;

8） 25.858貨艙或行李艙煙霧或火警探測系統;

9） 25.1309設備、系統及安裝;

10） 25.1365電氣設備、馬達和變壓器;

11） 25.1411安全設備總則;

12） 25.1439防護性呼吸設備;

13） 25.1447分氧裝置設置的規定;

14） 25.1541標記與標牌總則;

15）其他要求。

1.4排水

飛機上的廢水分為灰水和污水。灰水排水有兩種途徑：通過放水桅桿排到機外;真空吸入污水箱。

飛行中，要求管路中的水在飛機正常仰角范圍內可以通過重力排空，因此配置灰水管路時要考慮管路的坡度問題。

真空排水時，管路中存在負壓，航空業相關規范中對管路能承受負壓的要求是10psig。

灰水連接方式見圖2。

污水管路的連接常常采用快速連接方式，滿足的標準是SAE AS1656。

2審定測試與維護

安裝完成后，需要執行水滲漏測試和系統功能測試。水滲漏測試包括供水管路測試和排水管路測試，可以參考相應的維護手冊執行。

系統功能測試主要包括流量測試和水溫測試。需要記錄冷水溫度、冷水流量、熱水溫度、熱水流量、總流量及相應的溫度。

在功能測試時，還需要關注排水速度，如觀察在最大水流量時會不會存在積水現象。

3總結

針對飛機系統水系統改裝需求增加，結合工程項目經驗梳理總結了飛機水系統改裝工作，主要涉及用水量的估算、水加熱器的功率選擇、管路連接等內容。具體的施工注意事項可以參考相關機型的標準施工部分及相關維護手冊的注意事項。

參考文獻

[1] NAS1760Fitting End， Flareless Acom， Standard Dimensions For

[2] SAE AS4375Fitting End，Flareless， Design Standard

[3] SAEAS33514FittingEnd，Standard Dimensions For Flareless Tube Connection and Gasket Seal

[4] SAE AS4468 Hose Assembly，125 psi， Lined Silicone， Potable Water，Procurement Specification

[5] SAE AS4469 Hose Assembly，Lined Silicone， 125 psi， Flareless， Potable Water， Straight To Straight

[6] SAE AS1656 Fitting End，Threadless

Flexible， Fixed Cavity，Self-Bonding， Male And Female Design Standard

[7] SAE AS8057， Minimum Design and Performance of Airplane Galley Insert Equipment， Electrical-Pressurized.