《飞机应急动力冲压空气涡轮系统关键技术》

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安全性、经济性和舒适性是民航飞机的永恒追求,其中安全性是第一位的。在所有发动机和辅助动力全部失效情况下,如果不能及时实现对飞行姿态的有效控制,将造成机毁人亡的重大安全事故。为了防止此类事故发生,满足FAA25和CCAR25的适航要求,现代民用运输机上普遍安装了冲压空气涡轮(Ram Air Turbine,RAT)应急能源系统。在紧急情况下,RAT自动或手动弹出,摄取空气气流的动能转化为液压能或(和)电能用以操纵和降落飞机,也是飞机安全的最后保障。国外经过多年发展,已形成完整的RAT系统研发和生产体系,产品已实现系列化并大量装机应用。我国正在开展大型客机专项研制工作,而国内在RAT研制方面处于空白,无货架产品可供选用。针对国家科技重大项目大飞机专项的迫切需求,中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心开展了RAT系统关键技术及应用研究,建立了RAT系统设计方法与流程,重点突破了飞机应急动力冲压空气涡轮系统的设计、制造和试验等方面关键技术,制造了RAT系统样机,通过地面试验和挂飞试验验证了项目研究成果。针对不同用户对象需求的指标体系(包括功率、扭矩和安全性等),提出了RAT系统完整的解决方案,满足了全包线范围内RAT系统性能要求(包括飞机适配性、负载调节和安全控制等),具备了RAT系统整体研发能力。提出了RAT系统全包线负荷与阻力调节策略,实现了其长时和高效工作;发明了变刚度弹力释放装置,提出了非线性阻尼调节方法,实现了RAT系统快释放、小冲击。针对叶片的脆断、声疲劳与根部疲劳等问题,分析了RAT涡轮破坏机理,提出了基于大延展率的材料选配、当量厚度和等弯扭惯性矩优化与匹配的RAT叶片可靠设计方法。建立了RAT系统的风洞试验系统,提出了基于可压缩流体远场开口系统的试验数据修正分析方法和基于动量定理的等效压比方法,实现了外场参数内场化处理。该项目通过开展飞机应急动力系统的技术攻关,重点突破了飞机应急动力冲压空气涡轮系统的设计、研发及试验等方面的关键技术。

成果说明

目主要进行了RAT系统设计、高效可靠涡轮叶片设计、冲压空气涡轮系统快速起动策略研究、冲压空气涡轮系统试验方法研究等工作,突破了多项关键技术,具有重要的推广应用价值。

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