雷鳴俊　李嵐

【摘 要】氧氣屬于強(qiáng)烈的助燃劑，在設(shè)計(jì)民用飛機(jī)氧氣系統(tǒng)時(shí)應(yīng)格外小心布置，避免易燃易爆物品或者高溫環(huán)境。本文對(duì)民用飛機(jī)氧氣系統(tǒng)安裝設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，提出了氧氣系統(tǒng)主要設(shè)備的布置、安裝的設(shè)計(jì)原則與注意事項(xiàng)，為運(yùn)輸類飛機(jī)氧氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了支持。

【關(guān)鍵詞】民用飛機(jī)；氧氣系統(tǒng)；安裝

0 引言

氧氣系統(tǒng)作為應(yīng)急系統(tǒng)，為機(jī)上人員提供補(bǔ)充氧氣，被現(xiàn)代民用飛機(jī)廣泛使用。

雖然氧氣不會(huì)燃燒，但它屬于強(qiáng)烈的助燃劑，在使用時(shí)應(yīng)格外小心，避免與易燃易爆物品或者高溫環(huán)境接觸。本文民用飛機(jī)氧氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度出發(fā)，對(duì)氧氣系統(tǒng)的安裝設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，提出了氧氣系統(tǒng)主要設(shè)備的布置、安裝的設(shè)計(jì)原則與注意事項(xiàng)。

1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

氧氣系統(tǒng)應(yīng)符合適用于整個(gè)系統(tǒng)、子系統(tǒng)以及部件的規(guī)章和規(guī)范。性能應(yīng)滿足適航CCAR/FAR 25.1439～1453的要求。

氧氣系統(tǒng)應(yīng)重視環(huán)境條件的影響，確保在任何可預(yù)知的工作環(huán)境中系統(tǒng)功能的安全。

氧氣系統(tǒng)應(yīng)能快速響應(yīng)和使用。必要時(shí)，應(yīng)采用冗余設(shè)計(jì)來(lái)滿足應(yīng)急系統(tǒng)的需求。

氧氣系統(tǒng)應(yīng)盡量減少對(duì)飛機(jī)其它系統(tǒng)的依靠和接口，以避免其它系統(tǒng)失效對(duì)氧氣系統(tǒng)功能的不利影響。

根據(jù)成熟的工程經(jīng)驗(yàn)，以及基于非包容性發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子爆破的系統(tǒng)失效風(fēng)險(xiǎn)分析，在指定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子爆破區(qū)應(yīng)盡可能避免布置氧氣設(shè)備。

2 通用安裝原則

2.1 總則

氧氣系統(tǒng)各部件應(yīng)按規(guī)定的要求進(jìn)行選擇。其安裝應(yīng)按照實(shí)際盡可能地遠(yuǎn)離燃油、滑油、水廢水、液壓裝置、蓄電池、排氣管、電氣和無(wú)線電系統(tǒng)。在實(shí)際允許范圍內(nèi)，不要與易燃液體管路安排在一起。必要時(shí)，應(yīng)采用偏轉(zhuǎn)板使可能滲漏的易燃液體遠(yuǎn)離系統(tǒng)各部件。氧氣系統(tǒng)的部件不應(yīng)安裝在溫度超過(guò)單個(gè)部件規(guī)范規(guī)定的地方，不應(yīng)將系統(tǒng)的任何部件安裝在120℃或更高溫度的區(qū)域。高溫管路或散發(fā)熱量的設(shè)備應(yīng)裝有絕熱層，以防止氧氣設(shè)備受熱。

2.2 分氧裝置

根據(jù)SAE AIR 1390和CCAR/FAR 25.1447條的要求，氧氣分氧裝置應(yīng)安裝在使用者容易取用的位置。

根據(jù)CCAR121.337條的要求，防護(hù)呼吸裝置（PBE）應(yīng)盡可能臨近滅火瓶安裝。

2.3 接頭

系統(tǒng)所用的連接接頭應(yīng)保證系統(tǒng)有良好的氣密性。除非有合適的防電解腐蝕措施，不同的金屬不應(yīng)相互直接接觸。應(yīng)盡可能減少接頭的數(shù)量。接頭應(yīng)該安裝在容易檢查的位置，并且有足夠的空間使用工具擰緊或松開(kāi)接頭，以便安裝和拆卸。

在氣態(tài)氧氣系統(tǒng)的管路中應(yīng)只能使用一種連接類型。系統(tǒng)中必須避免擴(kuò)口和無(wú)擴(kuò)口接頭混合連接。接頭應(yīng)和管路軸心對(duì)齊安裝，并按規(guī)定的力矩?cái)Q緊。氧氣系統(tǒng)應(yīng)在全部安裝完成后進(jìn)行泄漏測(cè)試。

所有接頭的位置必須保證任何泄漏的氧氣不會(huì)導(dǎo)致電子艙內(nèi)的氧氣明顯聚集。氧氣系統(tǒng)的接頭不能直接與燃油、滑油或液壓系統(tǒng)的接頭臨近安裝。

2.4 充氧活門(mén)

充氧活門(mén)應(yīng)安裝在機(jī)身側(cè)面的一個(gè)便于充氧操作和不被污染的封閉盒內(nèi)。充氧堵蓋與封閉盒口蓋應(yīng)設(shè)計(jì)成快卸式，口蓋蓋板應(yīng)在前緣進(jìn)行鉸接，充氧堵蓋應(yīng)有系留鏈。

2.5 單向活門(mén)

在飛機(jī)上裝有一個(gè)以上氧氣瓶時(shí)，每個(gè)氧氣瓶或進(jìn)出每個(gè)氧氣瓶的導(dǎo)管上都應(yīng)配備有單向活門(mén)。單向活門(mén)應(yīng)安裝在從一個(gè)氧氣瓶或一組氧氣瓶到與主分配管路相連的導(dǎo)管上。單向活門(mén)應(yīng)安裝在能有效防止氧氣額外流失的地方。

2.6 氧氣瓶

除非另有規(guī)定，在同一供氧系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)采用相同規(guī)格的氧氣瓶。但是，機(jī)組人員和乘客供氧系統(tǒng)可以允許采用不同規(guī)格的氧氣瓶（若采用氣態(tài)旅客氧氣系統(tǒng)）。

氧氣瓶應(yīng)根據(jù)能供給規(guī)定的人數(shù)的用氧量來(lái)選用。飛機(jī)上應(yīng)按選用氧氣瓶的外形尺寸提供足夠的空間。氧氣瓶不應(yīng)安裝在靠近散發(fā)出大量熱量設(shè)備的地方。當(dāng)飛機(jī)處于平飛或停機(jī)狀態(tài)時(shí)，氧氣瓶出氣口不應(yīng)低于瓶底。

2.7 氧氣開(kāi)關(guān)

氧氣開(kāi)關(guān)應(yīng)安裝在便于人員操作使用的地方。

2.8 壓力調(diào)節(jié)器

氧氣系統(tǒng)應(yīng)安裝有足夠供氧能力并帶有安全活門(mén)的壓力調(diào)節(jié)器。壓力調(diào)節(jié)器到氧氣瓶的管路應(yīng)保持最短。

2.9 氧氣管路

2.9.1 硬管

鋪設(shè)硬管時(shí)，通常的原則應(yīng)是保持總長(zhǎng)度為最短?？紤]到膨脹、收縮、振動(dòng)和部件更換，導(dǎo)管可適當(dāng)彎曲，但不允許過(guò)度彎曲。

在飛機(jī)飛行期間氧氣管路必須由卡箍支撐，以防止管路移動(dòng)并防止管路磨損。推薦使用減震卡箍，以防止振動(dòng)導(dǎo)致管路破裂。減震器將氧氣管路由于飛行中受到的力造成的疲勞或者破裂減至最小。確保足夠的空間，防止管路與飛機(jī)結(jié)構(gòu)或部件接觸。氧氣管路的支架應(yīng)避免安裝在維護(hù)中需要移動(dòng)的飛機(jī)零件上。管路穿過(guò)或支撐于飛機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)采用軟墊以防止擦傷。在飛機(jī)正常飛行所產(chǎn)生的振動(dòng)和沖擊下，導(dǎo)管不應(yīng)敲擊飛機(jī)。

2.9.2 軟管

軟管的安裝應(yīng)遵守以下原則，以保證軟管得到較長(zhǎng)的使用壽命：

1）在軟管的彎曲部位不應(yīng)使用卡箍，以避免阻礙軟管的伸縮；

2）軟管之間不應(yīng)有相互接觸；

3）軟管不應(yīng)有不受控制的擺動(dòng)；

4）軟管運(yùn)動(dòng)總是發(fā)生在一個(gè)平面上；

5）當(dāng)緊固軟管時(shí)，應(yīng)注意不要使軟管扭曲。

2.10 間隙要求

2.10.1 鄰近的可燃物

氧氣管路及供氧部件不應(yīng)安裝在含有易燃液體的其它管路或者儲(chǔ)存罐下方，以避免易燃液體泄漏到氧氣管路上。特別是燃油、滑油或者液壓油接頭，不應(yīng)安裝在任何氧氣管路接頭和組件上方或者靠近它們。

因此，氧氣系統(tǒng)的零部件應(yīng)安裝在燃油、滑油和液壓系統(tǒng)或者容易聚集可燃物的區(qū)域上方，距離至少為150mm。如果由于設(shè)計(jì)原因，不能保證最小距離，氧氣管路必須用保護(hù)襯套包裹?？梢杂闷D(zhuǎn)板使液體（包括高壓噴霧）遠(yuǎn)離氧氣管路、接頭和設(shè)備。

2.10.2 鄰近的活動(dòng)飛行器零件

氧氣管道、設(shè)備與任何活動(dòng)的飛機(jī)零部件之間，在最大位移或偏轉(zhuǎn)角情況下，至少相距50mm。如果不能滿足最小間隙，氧氣管路必須裝有防護(hù)罩，以防止最大負(fù)載下的機(jī)械損害。

特別注意的是，與主飛行和發(fā)動(dòng)機(jī)控制部件之間的距離至少在300mm以上。

2.10.3 臨近的固定部件

氧氣系統(tǒng)管路和各部件除夾持部位外，與飛機(jī)固定部件之間的間隙不應(yīng)小于13mm，局部允許不小于5mm；與飛機(jī)上所有的高溫導(dǎo)管和散發(fā)熱量的設(shè)備之間的距離不小于150mm。

2.10.4 鄰近管路的電纜

若可能，氧氣管路與電纜之間的距離至少在150mm以上。如果與電纜之間的距離在50mm～150mm之間，電線或者電纜應(yīng)由導(dǎo)線管或者鄰近間隔的卡箍或夾子剛性支撐；如果與電纜之間的距離不到50mm，電線或電纜以及電子元器件必須有額外的絕緣，并且與氧氣部件的距離不得小于13mm；同樣的，氧氣管路在相應(yīng)的區(qū)域可用由不銹材料制成的軟管隔離。

此外，氧氣管路和管路接頭在沒(méi)有絕緣的情況下與任何電子設(shè)備的距離不小于50mm，例如繼電器可能是一個(gè)潛在點(diǎn)火源。這是基于如下考慮，如果一個(gè)電子設(shè)備開(kāi)始著火，火焰也許會(huì)穿過(guò)氧氣管路或者配件，此時(shí)里面的氧氣可能會(huì)使火勢(shì)加強(qiáng)從而燃燒金屬。一個(gè)小火苗可能會(huì)變成一場(chǎng)災(zāi)難。

2.10.5 間隙要求的例外情況

當(dāng)氧氣管路和電纜之間有肋板、腹板、框架、通道、型材或桁條等阻擋并且不會(huì)發(fā)生氧氣系統(tǒng)導(dǎo)管與電線相互接觸的危險(xiǎn)時(shí)，上述對(duì)分隔、安裝和防護(hù)的要求不適用，但可以使用防護(hù)罩。如果電氣產(chǎn)品是供氧設(shè)備的組成部分，在需要將電纜引入供氧設(shè)備的地方，除要確保其免受擦傷外，上述分隔、安裝和保護(hù)的要求不適用。本規(guī)范規(guī)定以外的情況必須得到使用方的同意。

2.11 預(yù)防性設(shè)計(jì)

為盡可能減少高壓氧氣管路的長(zhǎng)度和數(shù)量，壓力調(diào)節(jié)器應(yīng)盡可能靠近高壓氧氣瓶安裝。

氧氣瓶和管路應(yīng)有防高溫的保護(hù)，不能安裝在指定火區(qū)內(nèi)。氧氣瓶支架的設(shè)計(jì)應(yīng)該能經(jīng)受住飛行、著陸和撞損著陸的載荷。

降落時(shí)前起落架收回導(dǎo)致機(jī)身變形或者緊急迫降過(guò)程中貨物的移動(dòng)不會(huì)造成氧氣瓶、氧氣設(shè)備和管路的破裂，從而導(dǎo)致氧氣泄漏。

氧氣系統(tǒng)在所有相對(duì)或微小的移動(dòng)處應(yīng)提供特別的柔性連接設(shè)計(jì)。

2.12 管路補(bǔ)償

由于熱量影響和機(jī)身位移引起的管路伸長(zhǎng)，應(yīng)通過(guò)管路布置、柔性卡箍以及軟管給予補(bǔ)償。

2.13 電搭接

系統(tǒng)所有導(dǎo)電部件應(yīng)得到保護(hù)，以防止接地靜電電荷的影響。放電安裝基座和飛機(jī)結(jié)構(gòu)之間的電阻一般應(yīng)不大于：

1）不銹鋼組件：100mΩ；

2）鋁合金組件：10mΩ。

系統(tǒng)電子電氣元件應(yīng)單獨(dú)直接搭接到結(jié)構(gòu)，或通過(guò)管路系統(tǒng)使用搭接線連接到結(jié)構(gòu)上。

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)氧氣系統(tǒng)主要設(shè)備的布置、安裝的設(shè)計(jì)原則與注意事項(xiàng)進(jìn)行了總結(jié)與討論，對(duì)于民用飛機(jī)氧氣系統(tǒng)布置安裝設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。

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[責(zé)任編輯：王偉平]