HB Z 284-1996 飞机高温空气导管系统设计指南.pdf
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1、共和空工飞HB/Z 284-96 aE同空气,f:j 目1996-0913发布1996-10-01实施中国航空工业总公司批准1 主题内容与适用范围-2 引用标准.3 术语.4 要求4. 1 安装标准和限制4.2 导管系统类型及补偿方法4.3 导管部件和导管系统设计. 4.4 合格鉴定要求. 4.5 产品检验要求. 目次(1) (1) (1) (2) (2) (5) (5) (9) (16) 中华人民共和1 主题内容与适1. 1 主题内容飞机高温空气导管空工业准HB/Z 284-96 本标准规定了飞机高温空气导管的设计、安装、试验及维修等一般要求。1.2适用范围本标准适用于军用和民用飞机高温空气
2、导管系统。2 引用标准GB 179 高温合金热轧钢板GB 180 高温合金热轧钢板GB 3280 不锈钢冷轧钢板GB 3621 铁及铁合金板材GB 3622 铁带材GB 6612 重要专用途的TA7铁合金板材GB 6613 重要专用途的TC4铁合金板GJB 150.16 军用设备环境试验方法,振动试验GJB 1193 飞机环境控制系统通用规范HB 5830 机载设备环境条件及试验方法HB 6160 飞机环境控制系统术语YB 678 航空用不锈无缝钢管YB 767 钦及铁合金管3 术语3. 1 高温空气导管系统飞机发动机引气系统或类似的高温气源到使用引气的各系统入口截面之间的导管系统。3. 2
3、挂伸型导管系统由内部压力所引起的气体袖向载荷不能传递到支承结构上的导管系统。这种导管系统的气流输向载荷由导管壁的轴向拉应力来抵消(图1)。3. 3 压缩型导管系统由内部压力所引起的气流轴向载荷在支承结构上产生反力的导管系统(图。中国航空工业总公司1996-09-13发布1996-10-01实施HB/Z 284-96 3.4 自由波纹管自身不加任何限制其移动的措施或元件的波纹管装置(图2)。3.5限制波纹管装有防止轴向移动机构的波纹管装置(图3)。这类波纹管有万向接头型、拉杆型和编织套管型。3. 6 补偿接头保持管壁承受拉力,允许轴向移动的补偿组件(图4)。3.7球形接头允许相邻两导管相对角位移
4、和转动的接头。3. 8 饺链支架导管系统上某一点的主要导管支承件,在导管系统膨胀、收缩或偏转情况下固定不动。3.9导向支架在其它所有方向均起支承作用的同时,允许导管沿预定的方向移动的支承件.3. 10 滑动支架在其它所有方向均起支承作用的同时,允许导管沿控制的方向滑动的支承件,3. 11导将两根导管连接在一起的所有零件的组装件。这些零件包括凸缘、卡箍、螺母、垫圈、衬套、密封件和仅由承制方设计使用的真它零件。本标准规定的术语之外的其它术语按HB61600 4 要求4.1 安装标准和限制高温空气导管在现代飞机上安装、使用及维护时应考虑如下要求=4. 1. 1 结构偏移凡导管系统在飞机结构上布轴位移
5、、扭矩和弯曲偏移时,应装有柔性的导管装置。一般轴向位移为每米长导管约5mm;扭转偏移可绕导管中心线3-50;弯曲偏移为3.-._.70o4. 1. 2 热膨胀应采取措施来补偿高温下导管的伸长或膨胀,以免引起导管或支承破坏。4. 1. 3 热冲击热冲击的影响应在所预期的工作区内,由最大温升和温升速率来确定。极限条件通常发生在从冷透状态(-550C)开始进行地面工作时。4. 1. 4 空间布置2 导管安装的空间位置应考虑a.应尽量采用直导管zb.应有较好的可达性和良好的维修性zc. A:有充分的空间提供结构偏移和热膨胀补偿;d.应与易燃物和高温敏感部件隔离,高温导管应布置在易燃流体导管的上方,并具
6、有切HB/Z 284-96 断气源的措施。4. ,. 5 导管附加载荷应考虑以下导管附加载荷za.安装活门等设备的导管经受振动时产生的扭转载荷gb.导管可能会被压扁的外力zc.在压缩型导管系统中由于波纹管微小的不同轴度引起的较大侧向载荷$波纹管内部面积较大时引起的压缩载荷gd.操作和运输过程中的载荷ge.外部诱导振动的载荷。4. 1. 6 导管材料按本标准第2章引用标准中所列材料标准及有关材料手册选择适用于高温空气导管系统的耐蚀合金材料,所选用的材料和规格应满足下列要求.a.无永久变形从任何最大工作温度、极限偏移和最高压力组合所引起的组合应力乘以选定的验证压力系数,并结合概率寿命周期来考虑降低
7、的许用屈服应力,在此条件下不允许出现永久变形zb.无破裂从任何最大工作温度、极限偏移和最大工作压力组合所引起的组合应力乘以破坏压力系数,在此条件下无破裂但允许变形。所选用的工作温度和压力范围的极限组合应由任一单独导管部件故障所得出的数值来确定。4. ,. 7 流体流动影响在导管系统设计中,院考虑热动力方面的流体流动影响。4.7. 为减少空气流速对空气分配、噪声和导管系统压力损失的影响,导管设计马赫数应小于0.25.部件入口处马赫数应在o.21. 0范围内。4.7.2 为防止气流扰动产生共振而引起疲劳损坏,应降低导管阻力。对高速气流中最易受扰动的部件(如波纹管)应采取多层结构和衬套或相当的装置来
8、减少扰动和承受共振。4. ,. 7.3 应确保导管系统附件不产生超音速流。4. 1.8 环境寻管安装的环境应考虑相应的导管表面温度。4. 1.8. , 当增压高温导管通过或接近易燃流体的隔舱时,应注意空气导管的设计和密封,使真表面温度低于易燃流体的自燃温度。并限定发动机引气系统出口温度和导管表面温度。限定值按GJB1193中4.5.7和4.5. 8条的要求。4. .8.2 为减少导管表面温度的高温危害,应采取以下措施:a.在高温导管和关键部件之间应采用高反射率低辐射率材料制成的辐射防护屏;b.对导管包覆绝热层,并应考虑绝热材料的导热系数随环境条件变化要小s防止绝热材料吸收易燃流体、压碎、撕裂和
9、振动的损坏。4. 1.8. 3 导管的支承应考虑高温对支承结构的热效应,导管与支承之间应加绝热垫。4. 1.8.4 为减少高温高压的危害,必要时引气系统应设有预冷器和减压活门。若高温空气泄3 HB!Z 2创-96漏能引起火灾还应考虑装有探漏器。4. ,. 9 维护要求导管系统的设计应考虑以下外场检修及维护要求z4.9. 在导管系统设计时应考虑导管和支承的耐久性s并应提供附加防护以防压坏,合理选用导管壁厚并采取加强绝热表层的有效措施。4.9.2 在导管系统设计时应考虑导管、连接器和密封件的可达性和可更换性.a.可更换的导管不应是飞机整体的一部分,为拆除或检修方便应使其分解量最小;b.飞机上频繁拆
10、卸的接头及连接器应具有良好的可达性和快卸的特点,在重复使用时应能保持密封、容易拆卸和更换s可采用不需要更换的密封件。4.9.3 导管系统的外场检修应能保证部件的完整性。在导管设计时就应考虑导管系统泄漏试验的方法,以便装备必要的测试接头。4. ,. 0 安装公差应注意两导管不同袖度和接头泄漏的安装公差。在正常安装中某些典型的偏差规定为z轴向土6.4mm;偏移士3.2mm;角度土200设计时应考虑采用波纹管、柔性接头、球形接头、滑动接头和可调支承等措施来补偿。4. ,. 可靠性4 应采取F列措施提高导管系统可靠性:a.使用高质量的标准部件5b.维修性好5c.仔细考虑所处的状态(压力、温度、偏移、绝
11、热等); d.避免高应力集中se.充分的压力试验;f.提供足够的调整或移动间隙,并使用合适的工夹具zb合格鉴定试验gh.采用合适的紧固件和固定装置防止松动;i.及时报告故障缺陷zJ.良好的防护和包装,禁止粗暴装卸,k.在存放、运输和安装过程中不耍弄脏导管及附件;1.工人和外场人员培训。除了上述措施外,应制定一个切实的研制试验程序,试验程序包括za.极限温度下逐个部件试验验证压力试验,破坏压力试验5疲劳试验。b.全系统模拟试验循环试验(压力、温度、偏移和热冲击); 外加载荷试验;验证压力试验;气流共振试验;泄漏试验z危险区主要结构试验。机上系统试验验证压力试验;泄漏试验。4.2 导管系统类型及补
12、偿方法HB/Z 284-96 导管系统的类型分为拉伸型、压缩型和拉伸压缩组合型三种。4. 2. 1 拉伸型这种类型的补偿方法为zL导向支承$b补偿接头sC.自身弹性sd.柔性连接和柔性接头。4.2.2 压缩型这种类型的补偿方法为2a.承受端部和侧向合成载荷的固定支承5b.导管轴向伸长接头sC.柔性接头。4.2.3拉伸压缩型这种类型的补偿方法可综合上述两种类型考虑。4.3 导管部件和导管系统设计4. 3. , 设计要求4.3. ,. , 导管4. 3. 材料导管材料应符合GJB1193中4.1. 1条的有关规定;导管材料标准参照有关材料手册。4.3.2 制造要求导管应用管材或薄板材制造,工艺要求
13、参照有关工艺标准执行。4.3.1. 1. 3 强度要求导管应在结构上足以承受最高工作温度和至少为2.5倍最大工作压力危险组合情况下而无破裂,导管应在结构上足以承受最高工作温度和至少1.5倍最大工作压力危险组合情况下而无永久变形。导管零件成形工艺、弯曲半径和弯曲角度取决于导管直径和壁厚,可查阅有关材料和工艺手册。4.3. ,. .4 气密要求导管本体应无泄漏。5 HB/Z 284-96 4. 3. 1.2 热膨胀补偿装置导管系统的热膨胀通常由波纹管的压缩弯曲或由U形和0形专用弯管来补偿。也可用球形接头、滑动接头和转动接头来达到此目的。4. 3. 1.2.1 自由波纹管a.压缩行程应为波纹管长度1
14、015%,最大可达到40%,但疲劳寿命大幅度下降,b.拉伸行程应为波纹管长度的10%,最大吁达到Ij40 % ,但疲劳寿命大幅度下降,C.角度偏转应为士50,最大可达到士150,但疲劳寿命大幅度下降,d.轴线偏移应为O.02L2/D,最大可达到O.25L2/O,但疲劳寿命大幅度下降ge.扭转偏移应为零;f.波纹深度应为内径的313%。4. 3. 1. 2. 2 限制波纹管a.角度偏转应为土50,最大可达到士150,但疲劳寿命大幅度下降;b.辘线偏移取决于限制的类型,应为0.02L2/D,最大可达到0.251刀O.但疲劳寿命大幅度下降;C.波纹管长度在角度偏转时,压缩和伸长应少于波纹长度的10%
15、; d扭转偏移应为零。4.3.1.2.3 补偿接头降ga.压缩行程应为波纹管总长度的1O15%.最大可达到40%.但疲劳寿命大幅度下b.拉伸行程应为波纹管总长度的10%.最大可达到40%.但疲劳寿命大幅度下降gc角度偏转应为士50; d.扭转偏移应为零5e.轴线偏移应为零。4. 3. 1.2.4 膨胀弯管a.简单U形弯管的膨胀量为直角弯管的两倍;b膨胀U形弯管的膨胀量为简单U形弯管的两倍;C. 0形弯管的膨胀量为简单U形弯管的2.5倍。4. 3. 1. 2. 5 球形接头球形接头如限制波纹管那样用来补偿导管的热膨胀。角度偏转可达100150.但不能补偿轴向位移。因此限于用在必须补偿大的扭转偏移
16、或大角度偏转的特殊场合。4.3.1.3 导管连接器导管连接器应满足如下要求-4. 3. 1. 3. 1 结构载荷当导管连接器承受下列情况所引起的载荷或组合载荷时,必须具有足够的强度.以保持导管系统的完整性或连续性而无永久变形。6 a.高温尤其是大直径导管凸缘与卡箍之间的最大瞬时温差5b.低温;HB!Z 284-96 c.压力gd.压力循环(反复压力载荷); e弯曲力矩反复作用的弯曲载荷情况下无泄漏和无任何损坏;f.扭矩反复作用的扭矩载荷情况下泄漏不起过允许值,也无任何损坏;g.振动在规定的振动条件下应保持结构完整无损,泄漏量也不应超过允许值。4. 3. 1. 3. 2 允许泄漏量每个连接器每米
17、导管直径允许最大泄漏量不应超过2.0X J o-L!So 4.3. 3. 3 安装和操作要求按专用技术条件进行。4. 3. ,. 3. 4 导管连接器型式导管连接器的型式见表L4.3.2 导管系统设计载荷4. 3. 2. , 设计条件所有导管应按4.3. 1. 1. 3条规定的强度要求作为设计条件。4. 3. 2. 2 设计载荷a.弯曲载荷zb纵向载荷gc.热膨胀,d气动载荷;e安装载荷sf.导管椭圆度;E导管中的最大应力。导管的椭圆度是影响疲劳寿命的重要原因之一,根据规定温度压力条件确定所需的导管壁厚时,应考虑不困度的影响。导管中的最大应力是导管各种受力的合力,其中有剪切力、轴向纤维张力和压
18、缩力及内部压力引起的周向力。这个合力乘以1.5系数应低于其相应的1.5倍的屈服强度或低于材料极限应力,两者取其较低者作为最大许用应力的依据。4. 3. 3 导管系统支承4. 3. 3. , 压缩型导管系统4. 3. 3. 支承类型a.固定佼链支架用于补偿热膨胀或内部压力引起的载荷zb.链佼支架用于补偿由于导管不同轴度、压缩挠曲部件的弹力变化和导管部件的压力降等引起载荷;c.导向支架用于导管端部支承。4.3.3. 1.2 支承配置直导管最少有两个支承,可附加支承以提高刚性减少导管的振动,并防止弹性绕曲或纵向破坏。导管和支承结构之间的距离应尽量小。在膨胀装置的每一侧应设置支承,支承尽量靠近7 HB
19、/Z 284-96 膨胀装置,一般距离为1/2导管直径或最大距离为75mm,且只有一个支承可以固定。如果中间采用饺链支架,贝tl膨胀装置上两个支承应都是可以活动的,以保证导管的热伸长。饺链支架应设置在导管走向改变和补偿袖向载荷的所有位置上。如果方向改变超过300,贝tl靠近弯管相切位置应有固定支架以减少支架的偏心载荷。为消除由于导管膨胀引起横向移动.T型及类似的导管应用刚性支架。凡导管端头有堵盖或活门处,导管则应有饺链支承或能使导管伸长的装置。4. 3. 3. ,. 3 支承强度要求佼链支架的强度应足以承受导管向饺链点产生的总载荷z中间饺链的设计载荷应与端部饺链相同g导向支架的强度应足以承受结
20、构偏移或不同轴度造成的载荷与可能发生的导管破裂等引起任何侧向载荷的任一组合。在计算饺链点垂直于导管轴的支承载荷时,内部压力应取最大王作压力的1/20在正常王作载荷时饺链支架的偏移应保持最小,以保证足够的刚度,最大允许的偏移量不大于2mm4. 3. 3. 1. 4 固定支架的方法在固定所有导管支承时应有足够的调节量以减少安装公差,不允许将导管强迫安装到主承支架上。4. 3. 3. 2 拉伸型号管系统4. 3. 3. 2. , 支承类型对主要导管部件应设置饺链支架,饺链支架用于固定没有补偿力的场合。中间支承应设计成适应饺链点之间导管伸长所引起的任何移动,并应保持导管稳定和限制导管振动。4.3.3.
21、2.2 支承强度要求所有支承强度应足以承受导管伸长、结构偏移和限制波纹管弯曲所引起的任何组合载荷,还应考虑导管破裂所引起的侧向载荷。导管支架的设计载荷应取支架所支承的重力乘以飞机的过载系数,导管伸长或偏移引起的载荷取1.5倍的应力系数。饺链支架载荷参照4.3. 3. . 3条有关规定。支架偶尔被用作把手或台阶,其在所有方向上最小设计载荷应取900No4. 3. 3. 2. 3 固定支架的方法与压缩型导管系统相同。4. 3. 4 绝热高温导管系统应绝热,以防止近邻设备过热,并减少通过管壁和支承支架的热损失,绝热也用来降低或消除自燃着火危险。应采用吸油性低的绝热材料或有适当的保护。4. 3. 4.
22、 , 导管绝热导管按需要应有绝热层,绝热层由隔绝湿气和水蒸气的绝热介质包覆层组成。导管绝热材料的选用按有关材料手册。导管绝热的方式分为可更换裂和整体型两种,可更换型通常又有预制型和包覆型两种。绝热层用按扣、条带、束紧带、缝合和挟带钉等方法铺设在导管t。4. 3. 4. 2 设备和部件绝热诸如活门和连接器等的绝热层应用导管绝热相同的材料和工艺来哥哥作。对不规则形状应自采用较复杂的型模制造。4. 3. 4. 3 支承支架绝热HB/Z 284-96 导管与支承支架之间应有绝热层以减少通过支承支架的热损失。4.4 合格鉴定要求4.4.1 部件的合格鉴定试验项目如下=a.泄漏试验gb.验证压力试验gc.
23、压力降试验pd耐久性试验ze.振动试验;f.破坏压力试验;g.流动共振试验zh.偏转力矩试验或扭矩试验;1弹力和补偿值试验3J.反复加载试验或压力循环试验gk.反复装配试验(任选); 1.初始不同输度试验(任选); m温度冲击试验(任选); n.热传导试验3Q.低温试验gp耐溶性试验sq.模拟使用试验;r.可燃性试验g上述试验中诸参数最大允许的公差如下=温度:120C以下土3C120C 260C士6C260C以上士8C压力绝对值士3%流量土5%振幅z士5%振动频率=土2%除非另有规定,导管应在常温常压条件下进行试验。4.4.1 导管的合格鉴定试验合格鉴定试验应在承制厂进行,并应提交一份鉴定合格
24、的试验结果。合格鉴定试验应在一个产品样件上进行,并包括4.4. 1条中a,b,c,d,e,f试验项目,破坏压力试验可在单独的样件上进行。9 HB/z 284-96 4.4. 泄漏试验应按4.4. . . 2条规定的验证压力进行试验,导管不允许有泄漏。4. 4. 1. ,. 2 验证压力试验导管应在真压力和温度最严重的组合情况下,以,5倍的工作压力进行验证压力试验。工作压力低于13.8kPa表压的导管,至少应以20.7kPa表压的验证压力进行试验。试验结果导管应无破裂、无永久变形或其它形式破坏。导管也可以在常温下进行验证压力试验,用增加验证压力来补偿由于较高温度下导管材料许用应力的降低,新的验证
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