飛機廚房手推車適航驗證方法的探究

賈克帥 孫金磊 / JIA Keshuai SUN Jinlei

(山東太古飛機工程有限公司，濟南 250107)

0 引言

飛機廚房手推車是民用飛機必不可少的機載設備，其不僅提供了最基本的運送和儲存餐食、飲料等各種客艙服務物品的功能，同時對飛機和乘員安全也有很大的影響，進而影響到飛機的適航性，尤其是整個客艙的安全性。

2005年4月11日，F(xiàn)AA頒布TSO-C175 《飛機廚房手推車、物品箱及相關組件》，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，完成預定目的，提出了最低性能標準。之后，EASA和CAAC參考TSO-C175的要求頒布了各自的技術標準規(guī)定，其要求與TSO-C175基本一致。

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

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標記進行標識的飛機廚房手推車、物品箱及相關組件必須滿足按附錄1進行修改的SAE AS8056《飛機廚房手推車、物品箱及相關組件最低設計和性能標準》[2]中規(guī)定的最低性能標準。” SAE AS8056對手推車的容火性能、材料的阻燃性能，結構載荷、手推車的操作性能和剎車性能、標牌標記等做出了詳細規(guī)定，其中，需要或建議使用試驗的方法證明符合性的要求如表1所示。

表1 使用試驗的方法證明符合性的要求

2 試驗方法

2.1 靜力試驗

可以通過靜力試驗驗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，試驗時，手推車應放置在試驗夾具中并模擬儲存艙的約束裝置進行約束，使用串聯(lián)測力傳感器或機械測力計的液壓裝置施加試驗載荷，且施加時間最少應為3 s。

圖1 試驗夾具(前后方向測試)

手推車在限制載荷情況下不應發(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，門鎖在試驗載荷卸載前后都能正常工作，車門在承受最大載荷時的最大變形不能超過2 in。

在最大載荷作用情況下，試驗夾具的結構應具有足夠剛度，應確保不會產(chǎn)生任何變形。用來模擬設備上載荷的試驗板尺寸(如夾板)不應超過可能負載區(qū)域的75%，并且試驗板的剛度應小于或等于負載手推車面板的剛度。

(4)通過對過程數(shù)據(jù)及結果的分析，發(fā)現(xiàn)該地下水源熱泵系統(tǒng)在節(jié)能上和實際使用中存在著節(jié)能效果不足，故需要通過進一步的研究使節(jié)能效果有所改善。

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

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

表2 Airbus手推車的試驗極限載荷系數(shù)

此外，在計算試驗載荷時，應考慮以下兩個額外的載荷系數(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，所以除設計載荷系數(shù)外，連接件還應采用1.33的局部連接件系數(shù)。

2)當采用全尺寸試驗驗證材料強度時，應根據(jù)14 CFR 25.619的規(guī)定考慮材料偏差，在所有載荷上應加不小于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)。

試驗載荷應大于等于物品、空載結構和相鄰設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，對車門應分別進行模擬放置在托盤上的松散件(最大載重的60%)和模擬負載的抽屜(最大載重的100%)的試驗。

綜上，安裝于Airbus飛機上的全尺寸手推車，極限載荷測試的試驗狀態(tài)和試驗載荷如表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 試驗載荷的加載

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

2.2 剎車性能試驗

如圖3所示，采用將滿載(達到額定載重)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180°，重復以上測試。

圖3 手推車剎車試驗

2.3 穩(wěn)定性和可操作性試驗

1)手推車萬向輪使用的材料應滿足以下要求：

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

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

2)手推車進行以下操作時應保持穩(wěn)定：

(1)打開和關閉車門；

(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，應穩(wěn)定、靈活：

(1)進、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

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)鞑ァＪ滞栖嚥牧?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，應符合25.853(a)適用的可燃性要求。手推車的頂板、側板、前后面板按14 CFR 25附錄F第IV和V部分試驗，應符合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螅囼炓鶕?jù)附錄 F 第VI部分，或其它 FAA 批準的等效試驗要求進行。對于常規(guī)手推車，試驗部件和試驗項目如表4所示。

表4 燃燒性能試驗項目

注：①可依據(jù)FAA AC25.856-1(2005年6月24日)進行判斷，如果隔熱/隔音材料包裹在難燃金屬內部，則認為不會造成火焰?zhèn)鞑ィ瑹o需進行火焰?zhèn)鞑ピ囼灐?/p>

2.5 火焰包容能力試驗

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

3 結論

本文闡述了航空手推車較為關鍵的適航要求及其試驗驗證方法，旨在為申請飛機廚房手推車TSO批準書的制造商提供參考。隨著國產(chǎn)民機制造業(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遇。希望本文闡述的內容對相關制造廠商有所幫助。