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摘 要:本文对适航条款CCAR25.1443(b)(c)进行了解析,并以某型飞机氧气系统为例,对该条款的符合性进行了分析。
关键词:氧气系统 CCAR25.1443 C曲线
[Abstract] This paper discussed the CCAR25.1443(b)(c) and made an example to analyze the certification for this item。
[Keywords] Oxygen System CCAR25.1443 C Curve
1 引言
适航条款CCAR25.1443是CCAR25部中关于“最小补氧流量”的要求,其中CCAR25.1443(b)是对肺式机组氧气系统的要求,CCAR25.1443(c)是对旅客氧气系统的要求。本文结合某型飞机机组氧气系统和旅客氧气系统的研制情况,对CCAR25.1443(b)(c)进行解析,并对CCAR25.1443(b) (c)的符合性进行了分析。
2 条款解析
2.1 解析CCAR25.1443(b)
CCAR25.1443(b)的内容为“如果装有飞行机组成员使用的肺式补氧设备,则每分钟呼吸20升(BTPS)时,每一机组成员所需的最小补氧流量,座舱压力高度低于和等于10,500米(35,000英尺)时,不得小于保持吸气平均气管氧分压为16,265帕(122毫米汞柱)所需的氧流量;座舱压力高度在10,500米至12,000米(35,000至40,000英尺)之间时,不得小于保持含氧百分比为95所需的氧流量。此外,必须具有可供机组成员选用纯氧的手段。”。
CCAR25.1443(b)中规定的吸气平均气管氧分压为122mmHg,相当于5,000英尺高空吸入空气时的气管氧分压,一般人体在5,000英尺的高度不会发生缺氧。条款使用BTPS(体温37°C,环境压力,饱和水蒸气“37℃时水蒸气分压为47mm Hg”)条件进行描述补氧要求,而补氧设备一般采用NTPD(正常温度21°C,标准大气压力,干燥气体)条件的氧量来表征其性能。在进行氧气量计算时,一般需将BTPS状态下的氧气量转换成NTPD时的氧气量,以方便进行比较。
两种条件下氧气量VNTPD与VBTPS的换算关系为:
VNTPD=0.01248·(P-47)·VBTPS,公式中P为座舱压力(单位mmHg)。
按照条款的描述,计算不同高度时最小补氧流量要。
座舱压力高度低于或等于35,000时,气管氧分压达到122mmHg时,要求的最小补氧流量为:
VR= VNTPD·(122/(P-47)-0.21)/0.79
座舱压力高度高于35,000时,要求的最小补氧流量为:
VR= VNTPD·95%
经过计算得到不同座舱压力高度下的机组氧气系统最小补氧流量要求,见表1。
2.2 解析CCAR25.1443(b)
CCAR25.1443(c)的内容为“旅客和客舱服务员,在不同的座舱压力高度上每人所需的最小流量,不得小于在使用氧气设备(包括面罩)时保持下述吸气平均气管氧分压所需的氧流量:(1) 座舱压力高度超过3,000米(10,000英尺)直到5,600米(18,500英尺),每分钟呼吸15升(BTPS),且(保持固定呼吸时间间隔的)最大潮气量为700毫升时,平均气管氧分压为13,332帕(100毫米汞柱);(2) 座舱压力高度超过5,600米(18,500英尺)直至12,000米(40,000英尺),每分钟呼吸30升(BTPS),且(保持固定呼吸时间间隔的)潮气量为1,100毫升时,平均气管氧分压为11,172帕(83.8毫米汞柱)。”
适航条款25.1443(c)规定了补氧客舱乘员(旅客和客舱服务员)的最小流量要求。采用2.1节中计算方法,可以计算出在各座舱压力高度下每位客舱乘员所需的补氧流量,考虑面罩泄露等因素,另增加5%后即是最小补氧量C曲线(见图1),图中纵坐标是氧气面罩出口的最小氧气流量。旅客氧气系统依据C曲线和座舱失压应急下降剖面进行设计,保证在应急下降过程中客舱乘员的补氧流量。
3 氧气系统的对该条款的符合性分析
某机型机组氧气系统采用高压气氧系统,机组氧气面罩采用了符合TSO-C89要求的肺式压力调节器。旅客氧气系統采用化学氧发生器补氧,旅客氧气面罩符合TSO-C64a的要求。
某机型机组氧气面罩在不同座舱压力高度上的补氧流量与表1中的补氧流量要求的比较如图2 所示,机组氧气面罩的补氧流量始终高于CCAR25.1443(b)的要求。即在机组氧气系统功能正常的情况下,使用满足TSO-C89的面罩符合条款CCAR25.1443(b)的最小补氧流量要求。
对于已确定的座舱应急下降剖面,化学氧气发生器的工作性能必须满足CCAR25.1443(c)的要求,即在应急下降期间,在任何座舱压力高度上,化学氧气发生器提供给每个旅客氧气面罩的氧气流量都必须大于C曲线对应最小氧气流量。同一型号的化学氧发生器的产氧剖面是固定的,化学氧发生器一旦触发,其产速度(流量)随时间变化,不受外界环境的影响。从图3可知,在某型飞机的应急下降过程中,化学氧发生器的最小补氧流量始终高于条款要求的最小补氧流量。某型飞机旅客氧气系统符合CCAR 25.1443(c)的最小补氧流量要求。
4 总结
CCAR25.1443(b)(c)从平均气管氧分压的角度提出了最小补氧流量要求,以使机上人员在不同座舱高度均能获取必要的氧气量。本文对条款中各补氧流量要求进行了整理,形成了易于分析比较的指标要求,便于飞机氧气系统进行相关设计和开展符合性验证。
参考文献
[1] 中国民用航空规章第25部:运输类飞机适航标准。
作者简介:刘斌慧(1979-),男,高级工程师,上海飞机设计研究院。
关键词:氧气系统 CCAR25.1443 C曲线
[Abstract] This paper discussed the CCAR25.1443(b)(c) and made an example to analyze the certification for this item。
[Keywords] Oxygen System CCAR25.1443 C Curve
1 引言
适航条款CCAR25.1443是CCAR25部中关于“最小补氧流量”的要求,其中CCAR25.1443(b)是对肺式机组氧气系统的要求,CCAR25.1443(c)是对旅客氧气系统的要求。本文结合某型飞机机组氧气系统和旅客氧气系统的研制情况,对CCAR25.1443(b)(c)进行解析,并对CCAR25.1443(b) (c)的符合性进行了分析。
2 条款解析
2.1 解析CCAR25.1443(b)
CCAR25.1443(b)的内容为“如果装有飞行机组成员使用的肺式补氧设备,则每分钟呼吸20升(BTPS)时,每一机组成员所需的最小补氧流量,座舱压力高度低于和等于10,500米(35,000英尺)时,不得小于保持吸气平均气管氧分压为16,265帕(122毫米汞柱)所需的氧流量;座舱压力高度在10,500米至12,000米(35,000至40,000英尺)之间时,不得小于保持含氧百分比为95所需的氧流量。此外,必须具有可供机组成员选用纯氧的手段。”。
CCAR25.1443(b)中规定的吸气平均气管氧分压为122mmHg,相当于5,000英尺高空吸入空气时的气管氧分压,一般人体在5,000英尺的高度不会发生缺氧。条款使用BTPS(体温37°C,环境压力,饱和水蒸气“37℃时水蒸气分压为47mm Hg”)条件进行描述补氧要求,而补氧设备一般采用NTPD(正常温度21°C,标准大气压力,干燥气体)条件的氧量来表征其性能。在进行氧气量计算时,一般需将BTPS状态下的氧气量转换成NTPD时的氧气量,以方便进行比较。
两种条件下氧气量VNTPD与VBTPS的换算关系为:
VNTPD=0.01248·(P-47)·VBTPS,公式中P为座舱压力(单位mmHg)。
按照条款的描述,计算不同高度时最小补氧流量要。
座舱压力高度低于或等于35,000时,气管氧分压达到122mmHg时,要求的最小补氧流量为:
VR= VNTPD·(122/(P-47)-0.21)/0.79
座舱压力高度高于35,000时,要求的最小补氧流量为:
VR= VNTPD·95%
经过计算得到不同座舱压力高度下的机组氧气系统最小补氧流量要求,见表1。
2.2 解析CCAR25.1443(b)
CCAR25.1443(c)的内容为“旅客和客舱服务员,在不同的座舱压力高度上每人所需的最小流量,不得小于在使用氧气设备(包括面罩)时保持下述吸气平均气管氧分压所需的氧流量:(1) 座舱压力高度超过3,000米(10,000英尺)直到5,600米(18,500英尺),每分钟呼吸15升(BTPS),且(保持固定呼吸时间间隔的)最大潮气量为700毫升时,平均气管氧分压为13,332帕(100毫米汞柱);(2) 座舱压力高度超过5,600米(18,500英尺)直至12,000米(40,000英尺),每分钟呼吸30升(BTPS),且(保持固定呼吸时间间隔的)潮气量为1,100毫升时,平均气管氧分压为11,172帕(83.8毫米汞柱)。”
适航条款25.1443(c)规定了补氧客舱乘员(旅客和客舱服务员)的最小流量要求。采用2.1节中计算方法,可以计算出在各座舱压力高度下每位客舱乘员所需的补氧流量,考虑面罩泄露等因素,另增加5%后即是最小补氧量C曲线(见图1),图中纵坐标是氧气面罩出口的最小氧气流量。旅客氧气系统依据C曲线和座舱失压应急下降剖面进行设计,保证在应急下降过程中客舱乘员的补氧流量。
3 氧气系统的对该条款的符合性分析
某机型机组氧气系统采用高压气氧系统,机组氧气面罩采用了符合TSO-C89要求的肺式压力调节器。旅客氧气系統采用化学氧发生器补氧,旅客氧气面罩符合TSO-C64a的要求。
某机型机组氧气面罩在不同座舱压力高度上的补氧流量与表1中的补氧流量要求的比较如图2 所示,机组氧气面罩的补氧流量始终高于CCAR25.1443(b)的要求。即在机组氧气系统功能正常的情况下,使用满足TSO-C89的面罩符合条款CCAR25.1443(b)的最小补氧流量要求。
对于已确定的座舱应急下降剖面,化学氧气发生器的工作性能必须满足CCAR25.1443(c)的要求,即在应急下降期间,在任何座舱压力高度上,化学氧气发生器提供给每个旅客氧气面罩的氧气流量都必须大于C曲线对应最小氧气流量。同一型号的化学氧发生器的产氧剖面是固定的,化学氧发生器一旦触发,其产速度(流量)随时间变化,不受外界环境的影响。从图3可知,在某型飞机的应急下降过程中,化学氧发生器的最小补氧流量始终高于条款要求的最小补氧流量。某型飞机旅客氧气系统符合CCAR 25.1443(c)的最小补氧流量要求。
4 总结
CCAR25.1443(b)(c)从平均气管氧分压的角度提出了最小补氧流量要求,以使机上人员在不同座舱高度均能获取必要的氧气量。本文对条款中各补氧流量要求进行了整理,形成了易于分析比较的指标要求,便于飞机氧气系统进行相关设计和开展符合性验证。
参考文献
[1] 中国民用航空规章第25部:运输类飞机适航标准。
作者简介:刘斌慧(1979-),男,高级工程师,上海飞机设计研究院。