T-CSAA 38-2025 航空器电推进动力 涡轮发电系统规范

航空器电推进动力涡轮发电系统规范Aircraftelectricpropulsionspecificationforturbinepow2025-7-14发布2025-10-1实施中国航空学会发布Ⅱ Ⅱ V1范围 62规范性引用文件 63术语和定义 64涡轮发电系统组成及功能 75一般要求 75.1额定值和使用限制 7 75.3连接要求 5.4材料和制造 6详细要求 6.1涡轮发电系统输出特性 6.2冷却 9 6.4振动 6.6电气安全 6.7环境适应性 6.8安全分析 17测试与验证方法 17.1持久试验 7.2校准试验 7.3分解检查 7.4超温试验 7.5包容性 Ⅲ7.6电气性能测试 7.7一般环境测试 本文件依据T/CAS1.1—2017《团体标准的结构和编写指南》的有关要求编写。本文件由中国航空学会提出并归口。本文件起草单位：中国民航大学、中国航发湖南动力机械研究所、中国航发沈阳发动机研究所、中国航发商用航空发动机有限责任公司、四川沃飞长空科技发展有限公司、中国民用航空适航审定中心、中国航空学会、天津松正智能装备有限责任公司、清华大学、中国科学院工程热物理研究所、上海电机学院。本文件起草人：孙爽、丁水汀、但敏、金海良、万里勇、侯乃先、薛松柏、周淳、王玉男、佘云峰、杨阳、吴晶峰、林伯阳、马松、赵自庆、胡希卓、陈嘉鑫、白雪峰、钱煜平、阳诚武、王海军、王朝。考虑到本文件中的某些条款可能涉及专利，中国航空学会不负责对任何该类专利的鉴别。本文件为首次制定。V航空器电推进动力涡轮发电系统是指航空器的设计/制造厂商采用涡轮发动机驱动发电机的技术方式为飞机的能量使用端提供能量，涡轮发动机不为航空器的飞行提供直接动力。由于涡轮发电系统技术架构新颖，现阶段缺乏涡轮发电系统的安全性规范和技术标准，造成涡轮发电系统的设计和安全验证缺乏相关规范。本规范从涡轮发电系统的组成及功能、一般要求、详细要求、测试与验证方法等方面，对涡轮发电系统提出相关规定，目的是为电动航空器相关制造、生产企业提供设计依据。6航空器电推进动力涡轮发电系统规范本文件适用于在正常和紧急情况下，最大持续发电功率100kW(含)至1000kW(含)的涡轮本规范中不包括对涡轮发动机和发电机单独的技术要求。其中涡轮发动机部分可参考CCAR33部或者CTSO-C77b要求；发电机与发电机控制器可参考下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)GB/T755旋转电机定额和性能CTSO-C77b燃气涡轮辅助动力装置(APU)采用涡轮发动机驱动发电机的技术方式为系统总成提供能量，涡轮发动机不为航空器的飞行提7为航空器提供推进动力，由一台或多台动力电机、能源系统、配电系统、控制系统、润滑与热管理系统等组成，将电能转换成机械能的系统。最大允许转速maximumallowablerotationspeed正常工作的涡轮发电系统在过载或瞬态中可能遇到的最大转速，该转速通过安装的安全装置进行限制。标准海平面工况条件下，在本文件规定的运行限制内，能够长期稳定输出而不超过规定极限的最大输出功率。标准海平面工况条件下，在规定工作条件下，能够连续输出而不超过规定极限的电流。从涡轮发动机运转或连接结构输出扭矩的初始状态达到稳定转速和温度的加速过程，期间不超出制造商规定的各项限制。4涡轮发电系统组成及功能涡轮发电系统由航空涡轮发动机、发电机、发动机与发电机之间的连接结构、发电机控制器等部件组成，并且包含但不限于控制系统、热管理系统、润滑系统等。发电机可以包含起发一体式电动机。涡轮发电系统的功能是将化学能转换为电能，为系统总成提供能量。5一般要求5.1额定值和使用限制应由制造商给出涡轮发电系统的额定输出功率值、额定输出电压、额定电流等。涡轮发电系统的额定值和使用限制应通过试验或分析验证，并且包含在涡轮发电系统的型号说明中。5.2标识涡轮发电系统应设置清晰可辨的标识，满足以下要求。a)每台涡轮发电系统应使用防火铭牌，永久清晰标记以下信息：81)制造人的名称和地址；2)涡轮发电系统的名称、型号、件号或者型别代号；3)涡轮发电系统的序列号或者制造日期；4)涡轮发电系统的主要设计参数：额定输出功率、额定输出电压、额定电流、绝缘等级、防护等级、净重量、外形尺寸。1)所有容易拆卸(无需手持工具)的部件；2)可与其他组件互换的零件和组件；3)如使用滑油，需标明滑油的牌号；4)如采用冷却系统，需标明冷却介质和进出口标识；5)可表明旋转方向的箭头标识。c)涡轮发电系统各动力线或接线端应有明显的标识。各相动力线或接线端的标识应符合GB/T1971的规定；发电机与发电机控制器各相对应的动力线或接线端标识，应与发电机各相动d)制造商应针对如下情况设置危险警告，包括但不限于：2)高压、高温、高速部件也应有明显标识防止安全事故。涡轮发电系统连接结构应完整，各气液接口应密封良好，无不可接受的渗油漏液情况，各电气接口应防护。发动机与发电机之间的连接结构工作时，应空转灵活，无异常响声(如相互摩擦、周期性的异响、轴承异响、微小异物卡滞引起的异响等)或卡滞等现象。1)系统总成使用的材料，符合与预期设计条件相适应的工业规范或相关规范，或者满足通过试验或其它方法建立可接受的设计数据的要求，保证这些材料具有设计资料中要求的2)考虑预期使用环境条件的影响，评估所用材料的适用性和耐久性，防止其在预期使用环境中由于任何可能原因引起性能降低或强度劣化，引起系统总b)使用特定制造方法和工艺生产的系统总成，在规定的使用条件下，在使用寿命期内能够保持a)控制系统的设计与安装，必须满足制造商在声明的工作条b)当故障或失效导致控制模式、通道或者从主系统到备用系统的转换(如适用)时，控制系统9c)控制系统中所有功能可由制造商通过试验、有效的分析或两者结合的方法，来证明控制系统在其使用限制内能够执行预期功能；d)控制系统在制造商已声明的环境条件下，包括电磁干扰、高能辐射场和闪电，涡轮发电系统控制系统功能不会受到有害的影响。控制系统使用限制应在涡轮发电系统的安装手册中给予说明。6详细要求6.1涡轮发电系统输出特性6.1.1电功率响应a)涡轮发电系统的设计和构造，包括其控制系统，满足下列要求：1)从最小功率增大到额定功率，不会对涡轮发电系统产生任何不利影响；2)在飞行和地面状态下，均能确保在航空器运行安全所需的时间间隔内，从最小功率增大到额定功率。b)本条第(a)(1)、(a)(2)项的结果应包括在涡轮发电系统安6.1.2电功率稳定性涡轮发电系统的功率、电压、电流稳定输出，波动处于制造商规定的范围内。6.2冷却冷却应满足以下要求：a)涡轮发电系统的冷却设计应当使其能够在预计运行的所有飞行姿态和大气条件下都能提供足够的冷却能力；b)应当在安装说明中声明所依赖的安装条件或安装要求；c)所有批准的冷却剂和添加剂应当在安装和运行说明中声明；如采用液冷，冷却回路密封性能符合GB/T755冷却回路密封性能的规定：液冷形式的发电机控制器，应能承受不低于200kPa的压力，无渗漏；d)如采用风冷的涡轮发电系统，该涡轮发电系统应该在技术文件声明其冷却风量的要求，能够正常满足动力涡轮发电系统的性能要求，并且无报警和故障；e)如采用液冷和风冷相结合的冷却方式，该涡轮发电系统应该在技术文件声明的冷却液的流量、流速、介质温度、等级或规格，以及冷却风量的要求，能够正常满足涡轮发电系统的性能要求，并且无报警和故障。需要用于部件润滑的每个系统的设计和构造，能够在预期运行的所有飞行姿态和大气条件下正常工作。润滑系统的设计应防止涡轮发电系统的轴承和润滑部件被污染。安装和使用说明手册中应列出制造商指定的润滑剂。振动要求如下：a)涡轮发电系统的设计和构造必须使在其声明的整个飞行包线和整个转速和功率范围内正常工作，而不应导致因振动而使涡轮发电系统的任何零部件应力过大，并且也不应导致将过大的振动力传给航空器结构；b)除了分析由机械、空气动力、声学激励等传统振动源引发的振动外，还应评估由于电磁力作用引起的旋转部件共振；c)应评估由涡轮发电系统故障条件引起的激振力对其振动特性的影响，并表明不会导致涡轮发电系统危害性后果。6.5防火防火要求如下：a)涡轮发电系统的设计和构造及所使用的材料应当在涡轮发电系统正常运行及失效条件下使着火和火焰蔓延的可能性减至最小，并且应当将此类火情的影响降至最低；b)涡轮发电系统的设计和构造应当将可能导致失效或系统总成危害性后果的内部火情发生的可能性降至最低。高压电气线路的连接应当能够防止电弧故障，对未保护的电线应当进行分析表明电弧故障不会导致系统总成产生危害性后果；c)涡轮发电系统连接电线和电缆的绝缘层应是自熄的，与电缆安装有关且电路过载或故障时可能过热的任何设备应是阻燃的；d)如果使用易燃液体，应当表明安装构件和安装特性是防火或耐火的。应当在安装手册中说明使用了易燃液体，以便在涡轮发电系统级别决定是否需要建立其它防火区。同时应有措施尽量减少液体和蒸气被点燃的概率以及被点燃后的危害。6.6电气安全涡轮发电系统的电气连接应符合电动航空器制造商的回路导通要求，能够正常导通，包括屏蔽层和接地点等，无短路、断路、错路现象。6.6.2绝缘电阻绝缘电阻要求如下：a)在最大工作电压下，直流电路绝缘电阻应不小于100Ω/V,交流电路应不小于500Ω/V。如果直流和交流电路可导电的连接在一起，则应满足绝缘电阻不小于500QV的要求。b)涡轮发电系统内部部件的导体与导体之间、导体与外壳之间、导体与屏蔽层之间的连接，应不降低各自的绝缘性能。c)位于火灾或易燃泄漏区域的设备不得产生局部放电(电晕),如果在所有运行条件下均不能避免设备局部放电，则应采取其他措施保证满足以下要求：1)设备不受损坏，保持安全；2)设备继续满足其性能要求；3)不能引发火灾。6.6.3耐电压耐电压满足以下要求：a)保障配电系统的可靠绝缘，避免产生电弧、火花放电等危害电动航空器安全的电气故障；b)涡轮发电系统的设计应能承受满足要求的高电压绝缘测试需求，其内部各个高压回路之间，高压回路与机体之间或低压回路之间进行耐压测试；c)发电机耐电压测试应符合GB/T755的要求。6.6.4载流温升载流温升满足以下要求：a)涡轮发电系统输出额定的工作电流，或模拟电动航空器实际工况输出负载电流，涡轮发电系统内各回路中温度采样点处最高温度不应超过元器件的耐受极限；b)发电机应配置过热保护开关，发生过热时，断开相应设备，或保证安全飞行或着陆情况下，降额输出。6.7环境适应性涡轮发电系统的环境适应性需考虑：a)涡轮发电系统在运行条件下遭遇降雨时，应能保持正常功能，且不因雨水侵入导致电气短路、绝缘失效或性能下降；b)涡轮发电系统在停机状态遭遇降雨时，应具备防积水、防腐蚀能力，并且恢复供电后能正常c)涡轮发电系统在预期的大气结冰(包括地面上的冻雾)和降雪/吹雪条件下正常运行；d)在电磁干扰、高强度辐射场和闪电条件下，涡轮发电系统的控制功能不会受到有害影响。6.8安全分析需通过分析的方法表明，任何可能的故障或单点或多重失效，不会导致涡轮发电系统出现下列a)非包容的高能碎片；b)不可控火情；c)机组人员、乘客、地勤人员、维护人员或其他人员触电身亡。7测试与验证方法7.1持久试验涡轮发电系统应成功地完成本节所规定的150h的持久试验。其中额定输出期间，转速和发电电压的控制装置应将这些参数维持在制造商指定的精度内。对于已经满足CCAR33部或者CTSO-C77b要求的涡轮发动机，涡轮发动机可不用开展本项持久试验；对于未进行适航取证的型号，可采用CTSO-C77b的150h试验。动”五个阶段。7.2校准试验校准试验要求如下：a)为确定涡轮发电系统的性能特性(输出电压和电功率),应在进行第7.1节指定的持久试验之前，进行校准试验。b)在第7.1节声明的持久试验之后，应进行涡轮发电系统的性能特性(输出电压和电功率)检查。应确定在持久试验中功率特性参数的任何变化。这些数据应能够表明，在额定输出状态涡轮发电系统没有超出所声明的限制。在完成第7.2节b项校准试验和第7.1节持久试验后：a)涡轮发电系统应能按照制造商要求完全分解；b)应详细检查每个零件，关键尺寸应复检；c)按照制造商提供的维修/保养资料，每个涡轮发电系统部件应合格，并能安装在涡轮发电系统中继续使用。7.4超温试验涡轮发电