飛機(jī)廚房手推車適航驗(yàn)證方法的探究

賈克帥 孫金磊 / JIA Keshuai SUN Jinlei

(山東太古飛機(jī)工程有限公司，濟(jì)南 250107)

0 引言

飛機(jī)廚房手推車是民用飛機(jī)必不可少的機(jī)載設(shè)備，其不僅提供了最基本的運(yùn)送和儲存餐食、飲料等各種客艙服務(wù)物品的功能，同時(shí)對飛機(jī)和乘員安全也有很大的影響，進(jìn)而影響到飛機(jī)的適航性，尤其是整個(gè)客艙的安全性。

2005年4月11日，F(xiàn)AA頒布TSO-C175 《飛機(jī)廚房手推車、物品箱及相關(guān)組件》，為使用于民用航空器上的手推車能夠在規(guī)定條件下，滿足工作的需求，完成預(yù)定目的，提出了最低性能標(biāo)準(zhǔn)。之后，EASA和CAAC參考TSO-C175的要求頒布了各自的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，其要求與TSO-C175基本一致。

本文將結(jié)合實(shí)際的飛機(jī)廚房手推車適航取證經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)可以通過試驗(yàn)的方式表明適航符合性的要求，并提出可行的試驗(yàn)方法。

1 適航要求

TSO-C175[1]第3條規(guī)定：“在本TSO生效日之后制造并欲使用本TSO標(biāo)記進(jìn)行標(biāo)識的飛機(jī)廚房手推車、物品箱及相關(guān)組件必須滿足按附錄1進(jìn)行修改的SAE AS8056《飛機(jī)廚房手推車、物品箱及相關(guān)組件最低設(shè)計(jì)和性能標(biāo)準(zhǔn)》[2]中規(guī)定的最低性能標(biāo)準(zhǔn)?！?SAE AS8056對手推車的容火性能、材料的阻燃性能，結(jié)構(gòu)載荷、手推車的操作性能和剎車性能、標(biāo)牌標(biāo)記等做出了詳細(xì)規(guī)定，其中，需要或建議使用試驗(yàn)的方法證明符合性的要求如表1所示。

表1 使用試驗(yàn)的方法證明符合性的要求

2 試驗(yàn)方法

2.1 靜力試驗(yàn)

可以通過靜力試驗(yàn)驗(yàn)證手推車是否能夠承受規(guī)定的限制載荷和極限載荷。如圖1所示，試驗(yàn)時(shí)，手推車應(yīng)放置在試驗(yàn)夾具中并模擬儲存艙的約束裝置進(jìn)行約束，使用串聯(lián)測力傳感器或機(jī)械測力計(jì)的液壓裝置施加試驗(yàn)載荷，且施加時(shí)間最少應(yīng)為3 s。

圖1 試驗(yàn)夾具(前后方向測試)

手推車在限制載荷情況下不應(yīng)發(fā)生有害的永久變形，在極限載荷的作用下，仍能把所有貨物包容在車箱內(nèi)，門鎖在試驗(yàn)載荷卸載前后都能正常工作，車門在承受最大載荷時(shí)的最大變形不能超過2 in。

在最大載荷作用情況下，試驗(yàn)夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠剛度，應(yīng)確保不會產(chǎn)生任何變形。用來模擬設(shè)備上載荷的試驗(yàn)板尺寸(如夾板)不應(yīng)超過可能負(fù)載區(qū)域的75%，并且試驗(yàn)板的剛度應(yīng)小于或等于負(fù)載手推車面板的剛度。

(4)通過對過程數(shù)據(jù)及結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)該地下水源熱泵系統(tǒng)在節(jié)能上和實(shí)際使用中存在著節(jié)能效果不足，故需要通過進(jìn)一步的研究使節(jié)能效果有所改善。

手推車的結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮相對于飛機(jī)的每個(gè)方向上的最大載荷，手推車及其約束裝置應(yīng)符合14 CFR25.301-25.307，25.331-25.351，25.471-25.519， 25.561(b)，25.787 和 25.789(a)規(guī)定的應(yīng)急著陸、飛行載荷和地面載荷時(shí)的要求。在確定手推車極限載荷系數(shù)時(shí)，要綜合考慮AS8056中設(shè)備的載荷系數(shù)與手推車預(yù)期安裝機(jī)型的應(yīng)急著陸、飛行載荷和地面載荷，選取最大數(shù)值用于計(jì)算每個(gè)方向和模擬狀態(tài)下的試驗(yàn)載荷值。

以空客飛機(jī)廚房手推車為例，確定的方法和試驗(yàn)極限載荷系數(shù)如表2所示。

表2 Airbus手推車的試驗(yàn)極限載荷系數(shù)

此外，在計(jì)算試驗(yàn)載荷時(shí)，應(yīng)考慮以下兩個(gè)額外的載荷系數(shù)：

1)局部連接件系數(shù)為1.33，由于連接件(如門鉸鏈、門閂和約束裝置)在正常更換前的使用過程中可能會老化，所以除設(shè)計(jì)載荷系數(shù)外，連接件還應(yīng)采用1.33的局部連接件系數(shù)。

2)當(dāng)采用全尺寸試驗(yàn)驗(yàn)證材料強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)根據(jù)14 CFR 25.619的規(guī)定考慮材料偏差，在所有載荷上應(yīng)加不小于1.15的過載系數(shù)。如果證明低系數(shù)是可行的，也可使用小于1.15的過載系數(shù)。對于已作要求的其他系數(shù)，如1.33的局部連接系數(shù)，則不再要求對材料偏差增加過載系數(shù)。

試驗(yàn)載荷應(yīng)大于等于物品、空載結(jié)構(gòu)和相鄰設(shè)備在各自重心位置的重量乘以極限載荷系數(shù)以及局部連接件系數(shù)或材料過載系數(shù)得出的值。此外，對車門應(yīng)分別進(jìn)行模擬放置在托盤上的松散件(最大載重的60%)和模擬負(fù)載的抽屜(最大載重的100%)的試驗(yàn)。

綜上，安裝于Airbus飛機(jī)上的全尺寸手推車，極限載荷測試的試驗(yàn)狀態(tài)和試驗(yàn)載荷如表3所示。

表3 Airbus手推車極限載荷

注：EW，手推車空重；MCW，手推車最大載重；GW，手推車最大總重。

圖2 試驗(yàn)載荷的加載

如圖2所示，試驗(yàn)時(shí)，載荷應(yīng)均勻地施加于垂直于手推車或物品重心的位置。手推車在試驗(yàn)中所要承受的結(jié)構(gòu)載荷與貨物載荷可通過剛性連接件合成為單一的總載荷?？傒d荷在連接件上的作用點(diǎn)可以通過連接件靜平衡時(shí)，作用其上的合力矩為零求得。

2.2 剎車性能試驗(yàn)

如圖3所示，采用將滿載(達(dá)到額定載重)手推車置于坡度不小于11°，表面鋪有低絨航空地毯的試驗(yàn)臺上，車輪順著下坡方向停放，踩下剎車踏板，使手推車處于剎車狀態(tài)30 s，觀察手推車能否保持前后方向靜止。之后，將手推車旋轉(zhuǎn)180°，重復(fù)以上測試。

圖3 手推車剎車試驗(yàn)

2.3 穩(wěn)定性和可操作性試驗(yàn)

1)手推車萬向輪使用的材料應(yīng)滿足以下要求：

(1)確保在飛行的所有階段使用手推車時(shí)，車輪在有傾角的飛機(jī)地毯表面或粗糙的混凝土表面能轉(zhuǎn)動靈活；

(2)確保環(huán)繞垂直軸轉(zhuǎn)動時(shí)的阻力較小。車輪的最小直徑宜為76.2 mm(3 in)。

2)手推車進(jìn)行以下操作時(shí)應(yīng)保持穩(wěn)定：

(1)打開和關(guān)閉車門；

(2)手推車裝貨和卸貨。

3)手推車在空載或滿載狀態(tài)下，由一人完成以下操作時(shí)，應(yīng)穩(wěn)定、靈活：

(1)進(jìn)、出模擬廚房儲存區(qū)域；

(2)上、下升降平臺；

(3)沿著鋪航空地毯的客艙過道行駛；

(4)在瓷磚、混凝土或不光滑的廚房地面行駛。

2.4 燃燒性能試驗(yàn)

手推車燃燒性能包括材料的阻燃、熱釋放速率、煙密度及火焰?zhèn)鞑?。手推車材?包括用于材料的表面處理或裝飾性表面)阻燃性按照14 CFR 25附錄F第I部分試驗(yàn)，應(yīng)符合25.853(a)適用的可燃性要求。手推車的頂板、側(cè)板、前后面板按14 CFR 25附錄F第IV和V部分試驗(yàn)，應(yīng)符合14 CFR-25.853規(guī)定的熱釋放與煙密度的要求。安裝在手推車上的隔熱/隔音材料要符合14 CFR §25.856 (a)的火焰?zhèn)鞑ヒ?，試?yàn)要根據(jù)附錄 F 第VI部分，或其它 FAA 批準(zhǔn)的等效試驗(yàn)要求進(jìn)行。對于常規(guī)手推車，試驗(yàn)部件和試驗(yàn)項(xiàng)目如表4所示。

表4 燃燒性能試驗(yàn)項(xiàng)目

注：①可依據(jù)FAA AC25.856-1(2005年6月24日)進(jìn)行判斷，如果隔熱/隔音材料包裹在難燃金屬內(nèi)部，則認(rèn)為不會造成火焰?zhèn)鞑?，無需進(jìn)行火焰?zhèn)鞑ピ囼?yàn)。

2.5 火焰包容能力試驗(yàn)

用于收集食品垃圾、紙巾、餐巾、紙杯等易燃材料的手推車應(yīng)能包容在正常使用過程中可能產(chǎn)生的火焰。試驗(yàn)可依據(jù)FAA AC25-17A運(yùn)輸類飛機(jī)客艙適墜性手冊附錄8中給出的火焰包容試驗(yàn)方法進(jìn)行。

3 結(jié)論

本文闡述了航空手推車較為關(guān)鍵的適航要求及其試驗(yàn)驗(yàn)證方法，旨在為申請飛機(jī)廚房手推車TSO批準(zhǔn)書的制造商提供參考。隨著國產(chǎn)民機(jī)制造業(yè)的崛起，航空零部件制造業(yè)也已迎來前所未有的大好機(jī)遇。希望本文闡述的內(nèi)容對相關(guān)制造廠商有所幫助。