民用飞机辅助动力装置适航标准及验证方法研究

（中国商飞上海飞机设计研究院， 上海 201210）

民用飞机辅助动力装置（Auxiliary Power Unit,APU）主要功能是为发动机起动和空气管理系统提供引气，驱动发电机提供应急电源[1]。APU实际上是一个小型的动力装置，但由于APU和动力装置功能的不同，其适航标准也有一定的不同[2]。APU的适航标准包括两个部分，一是APU本体的适航标准，包括美国联邦航空管理局（Federal Aviation Administration,FAA）发布的技术标准规定TSO-C77b和欧洲航空安全局（European Aviation Security Agency,EASA）发布的CS-APU；二是APU安装的适航标准，EASA发布的CS25部中单独列出了APU安装的相关适航条款（J分部），FAA在2001年4月发出了关于APU安装的FAR25附录K草案，后来虽未将附录K草案纳入到FAR25部，但一般通过等效安全的方式将附录K草案作为APU安装的审定基础。

本文主要分析了TSO-C77标准的发展趋势，结合FAR25部对APU本体的相关要求，总结了APU制造商在进行TSO验证时需要考虑的飞机级安装条件，并由此分析了直接采用TSO-C77b的验证结果来表明符合性的FAR25部相关条款。

1 APU适航标准及验证方法研究

1.1 TSO-C77标准发展趋势

TSO-C77b发布于2000年12月，用于替代TSO-C77a，两者的主要差异见表1。差异主要体现在三个方面：（1）从安全性角度，TSO-C77b新增了安装节的防火要求、转子轴向飞出的包容要求和所有转子寿命限制等要求；（2）将FAR25部和问题纪要的要求纳入到TSO-C77b中，修订了负加速度要求和滑油箱膨胀空间要求，新增了进气管道防火和着火情况下不能产生危险量有毒气体的要求；（3）按照APU最新的设计特征及行业的发展，增加了电子部件环境条件要求和软件开发过程要求。

表1 TSO-C77b与TSO-C77a差异对比

因此从这三个方面考虑，以下几点在TSO-C77b中存在缺失或与行业发展不一致的地方，下一版中是否会纳入这些要求，值得大家以后加以关注。

（1）近些年，包括FAA和CAAC等局方对防火等安全性要求越来越严格，有资料显示，FAA认为对采用引射式冷却设计的APU，滑油散热器需满足FAR25.1023（b）的要求，从而要求滑油散热器必须是防火的，而在TSO-C77b中要求滑油散热器至少是耐火的（第5.2.2章节），两者有较大不同。

（2）附录K草案25.951（c）要求在规定的燃油结冰条件下，APU应能工作正常。TSO-C77b中没有该要求，仅在附录2中提到APU制造商需在型号规范中定义APU防止燃油结冰的措施（如果适用）。

（3）FAA在2014年11月发布的25-140修正案[3]修订了25.1093（b）涡轮发动机进气结冰的要求，并提出25.1093(b)所有要求均适用于APU。其中25.1093（b）（2）地面结冰条件在TSO-C77b中存在缺失。

1.2 TSO验证时需考虑的飞机级安装条件

附录K草案25.901（c）要求APU的安装必须符合TSO提供的安装指南，为了避免在25部取证时重复工作，飞机制造商必须提供飞机的安装条件，并要求APU制造商在TSO验证时考虑飞机的安装条件。

表2给出了飞机制造商需提供的飞机级安装条件，主要可以分为三类：一是，飞机包线限制类，包括飞机运行包线、姿态包线、负加速度限制、燃油和滑油类型等；二是，飞机环境条件类，包括电子部件的鉴定级别、限制载荷和极限载荷等要求；三是，飞机安全性需求类，包括APU验证类型、有毒气体、APU转子爆破包容设计和软件研制保证等级等要求。

表2飞机制造商需提供的飞机级安装条件

1.3 APU适航验证方法研究

FAR25部和附录K草案除了对APU安装提出要求外，部分条款对APU本体也提出了一些要求，其中部分要求与TSO-C77b的要求相同或相似。表3对这些条款与TSO-C77b相关章节作了差异分析，通过对比，除附录K草案25.1093(b)(1)在飞机级进行验证时需考虑飞机和进排气对APU本体的影响外，其余条款都可直接采用TSO-C77b的验证结果表明对FAR25部条款的符合性。

表3 APU适航条款验证研究

2 结束语

（1）本文通过对比TSO-C77b与TSO-C77a的条款要求，分析了APU适航标准的发展趋势，并基于行业的发展及FAA立场的变化，提出了几点TSOC77b可能需要更改的方面；

（2）FAR25部部分条款对与TSO-C77b的要求相同或相似，通过对比这些要求的差异性，总结了APU本体在TSO验证时需考虑的飞机级安装条件；并由此分析了可直接采用TSO-C77b的验证结果表明符合性的FAR25部相关条款。

[1]《航空发动机设计手册》编委会.辅助动力装置及动力机[M].北京：航空工业出版社，2007.

[2]金中平.辅助动力装置及其标准发展综述[J].航空标准化与质量，1998，(4):19-22.

[3]Federal Aviation Administration(FAA).Amendment Nos.25-140 Airplane and Engine Certification Requirements in Supercooled Large Drop,Mixed Phase，and Ice Crystal Icing Conditions[S].US:Department of Transportation，2014.