浅谈飞机水系统改装

雷世成 曹万林 郑进文

摘要：描述了飞机水系统加/改装过程的主要部分，给出了飞机用水量的估算方法和水加热器的功率选择方式，列出了管路连接的常用方式及相关标准，讨论了新设计淋浴间需要考虑的各项要求，为飞机水系统的加/改装提供了参考。

关键词：水系统;水箱;阀门;管路;污水

0引言

目前，飞机私人定制化的程度越来越高，范围越来越广，系统更加复杂，涉及到水系统改装的客户需求越来越多，如定制卫生间、定制洗手台、定制浴室等，但改装设计过程中难以找到相关的文件阐述水系统改装的基本设计原则、方法以及如何对水系统的改装进行验证。针对这一问题，本文结合工程人员实际改装项目经验，对水系统改装进行了总结，希望能为水系统改装设计、验证、施工、维护提供参考。

1水系统改装简述

飞机上水系统的基本循环为存水（饮用水）→供水→用水→排水→存水（污水），在水系统改装中主要围绕这几个子系统进行。

1.1存水

飞机上装有净水箱、污水箱。净水箱为水系统提供需要的水，污水箱收集用过的废水/污水。适航规章对飞机改装需求的净水箱容量没有明确要求，一般情况下，判断飞机上安装的净水箱容量是否足够，可以参考下面的方式进行估算。

首先，对某型飞机原装用水组件进行水流量测试，得出厨房水龙头最大水流量为3.5L/min，厕所水龙头最大水流量为1.6L/min，马桶每冲洗一次的用水量约为0.2L。

其次，根据公开网站上的统计资料，冬季洗浴每人每次用水量约为150L，洗浴约18min;夏季洗浴每人每次用水量约为80L，洗浴约10min。最适宜的水温为37℃～40℃。

假设改装后的飞机条件如下：

1）飞机的最大飞行时长为10h。

2）飞机上普通乘客100人，机组10人，VIP乘客（可使用浴室、洗手台）2人。

3）浴室水龙头流量为6L/min，洗浴时间20min;洗手台水龙头流量为4.0L/min，洗手时间0.5min/次。

4）除去机上配备的饮料外，每次平均饮水量为0.3L/（人·h）。

根据上述条件，估算出飞机水系统用水量，见表1。

最后，可以根据估算结果对比飞机上净水箱的容量，来决定是否需要对飞机进行加装净水箱工作。

对于是否需要加装污水箱，需要根据飞机上现有的污水箱容量、用水组件和废水/污水的排放方式等进行计算。如洗手台、浴室的废水可以直接通过灰水管路、放水桅杆排出机外，也可以通过污水管路排入污水箱。具体的排放方式需要考虑飞机现有的管路走向决定。

1.2供水

供水系统将净水箱中的水送入管路，并为管路中的水提供压力，通过管路将水送到各个用水单元。水增压有两种方式，一是通过增压空气对水箱进行增压，将水“压”到管路中;二是通过水泵，将水“抽”到管路中。管路中的供水压力一般为25～45psi，最大流量为6gpm（ 22.71L/min）左右。

供水管路加/改装过程中，可以按需选择硬水管（Tube）和软水管（Hose）。安装空间狭小时，硬水管的优势更大，因為硬水管的弯曲半径小，需要安装的固定夹具少。需要注意的是，铺设管路的区域存在结冰的可能性时，要对管路进行保温处理，并采取措施实施管路加温。

管路之间的连接方式目前有两种：螺纹连接和快速卡箍连接。螺纹连接非扩口端头满足的标准是NAS1760、AS4375/AS33514。常用的管路标准可参考SAE AS4468、SAE AS4469。快速卡箍连接满足的标准是SAE AS1656，安装时要注意留出操作空间，同时对安装轴线的角度也有要求，如图1所示。

天气寒冷时，为防止因水系统结冰引起管路爆裂，要求每天的航后对飞机进行放水。由于飞机放水通常为重力放水，这就要求在设计供水管路时有一定的坡度。为保证管路中的水排放干净，在设计供水管路时应避免出现U型管路。如果实在不可避免，应在U型管路的最低端增加放水阀门。

为保证水质，避免污染，饮用水的放水管路不能直接接入灰水/污水系统，但若饮用水出口高于灰水/污水收集处（如滴水盘）lin是可以接受的。

1.3用水

飞机上的用水组件主要包括厨房、浴室、洗手台、厕所。用水组件通常包含以下零部件。

1）关断阀门：在某一用水组件发生漏水故障时，为不影响使用其余组件，且减少漏水对飞机结构造成腐蚀等不良影响，在用水组件上游要安装关断阀门。该关断阀门要易于接近，安全可靠。关断阀门通常为机械阀门。

2）放水阀门：如果供水管路在用水组件下方，即自下而上供水，通常不需要增加放水阀门，放水时用水组件里的水可以沿供水管路回流并放出;如果供水管路在用水组件上方，即自上而下供水，放水时水龙头不能排净管路中的水时，在管路的最低端需要加装放水阀门。

3）水过滤器：为保证用水组件的净水质量，减少水中的杂质，在关断阀门下游通常会装有水过滤器。安装水过滤器处要求有足够的空间进行水滤更换工作，易于接近。

4）水加热器：为浴室/洗手台提供热水。水加热器通常有两种，一种是水箱型，飞机厕所中装的就是这种加热器。以某公司8921系列加热器为例，功率比较小（420W），容量不大（1.42L），加热时间较长（15min），适合用在厕所洗手池等用水量较小的地方。另一种是即热型水加热器，没有储水箱。一般功率在几千瓦到十几千瓦，流量为0.25～2gpm（ 0.95～7.57L/min），适合用在浴室、洗手台等大用水量区域。

水加热器的功率选择：以淋浴间为例，用水流量为6 L/min，假定水箱内的水温为10℃，要求用水温度为40℃，水加热器的热转换效率为0.9，已知水的比热容为4.2kJ/kg·K，则需要的水加热器最小功率为：

5）单向阀：放水时，为排空加热器中的水，需要连通加热器的放水口到放水管路。可以在放水口处安装放水阀门，还可以安装单向阀门（或电磁阀门）进行自动控制。

6）转换接口：国内用水组件（花洒、水龙头等）的接口螺纹通常为惠氏螺纹，加热器、阀门等接口的螺纹多为NPT螺纹，也可能是航空标准接口。所有安装的航空管路接口为航空标准接口，满足NAS1760、AS4375/AS33514。为此，接口不匹配时，必须安装转换接口。在惠氏螺纹、NPT螺纹连接处，可以使用螺纹胶或生料带。

在适航审定规章CCAR25部中，没有直接针对淋浴间相关设计特征的审定要求。不过，可以将淋浴间作为独立隔间考虑，相关的适航条款主要有：

1） 25.601设计与构造总则;

2） 25.785座椅、臥铺、安全带与肩带;

3） 25.811应急出口的标记;

4） 25.812应急照明;

5） 5.831通风;

6） 25.851灭火器;

7） 25.853座舱内部设施;

8） 25.858货舱或行李舱烟雾或火警探测系统;

9） 25.1309设备、系统及安装;

10） 25.1365电气设备、马达和变压器;

11） 25.1411安全设备总则;

12） 25.1439防护性呼吸设备;

13） 25.1447分氧装置设置的规定;

14） 25.1541标记与标牌总则;

15）其他要求。

1.4排水

飞机上的废水分为灰水和污水。灰水排水有两种途径：通过放水桅杆排到机外;真空吸入污水箱。

飞行中，要求管路中的水在飞机正常仰角范围内可以通过重力排空，因此配置灰水管路时要考虑管路的坡度问题。

真空排水时，管路中存在负压，航空业相关规范中对管路能承受负压的要求是10psig。

灰水连接方式见图2。

污水管路的连接常常采用快速连接方式，满足的标准是SAE AS1656。

2审定测试与维护

安装完成后，需要执行水渗漏测试和系统功能测试。水渗漏测试包括供水管路测试和排水管路测试，可以参考相应的维护手册执行。

系统功能测试主要包括流量测试和水温测试。需要记录冷水温度、冷水流量、热水温度、热水流量、总流量及相应的温度。

在功能测试时，还需要关注排水速度，如观察在最大水流量时会不会存在积水现象。

3总结

针对飞机系统水系统改装需求增加，结合工程项目经验梳理总结了飞机水系统改装工作，主要涉及用水量的估算、水加热器的功率选择、管路连接等内容。具体的施工注意事项可以参考相关机型的标准施工部分及相关维护手册的注意事项。

参考文献

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[2] SAE AS4375Fitting End，Flareless， Design Standard

[3] SAEAS33514FittingEnd，Standard Dimensions For Flareless Tube Connection and Gasket Seal

[4] SAE AS4468 Hose Assembly，125 psi， Lined Silicone， Potable Water，Procurement Specification

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[6] SAE AS1656 Fitting End，Threadless

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[7] SAE AS8057， Minimum Design and Performance of Airplane Galley Insert Equipment， Electrical-Pressurized.