航空器電推進動力系統(tǒng)總成要求Aircraftelectricpropulsi2025-7-14發(fā)布2025-10-1實施中國航空學(xué)會發(fā)布Ⅱ Ⅱ V 12規(guī)范性引用文件 1 1 2 2 35一般要求 5.2動力響應(yīng) 35.3材料和制造 45.5旋轉(zhuǎn)部件結(jié)構(gòu)完整性 4 4 4 5.9電氣安全 55.10環(huán)境適應(yīng)性 5.11安全分析 66子系統(tǒng)與設(shè)備 6 76.2潤滑系統(tǒng) 8 8 8 9 97測試與驗證方法 7.1一般要求 9 97.3持久性試驗方法 97.4耐用性試驗方法 97.5電氣性能測試 7.8響應(yīng)特性試驗方法 7.9分解檢查 7.10_環(huán)境適應(yīng)性試驗方法 1本文件依據(jù)T/CAS1.1—2017《團體標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫指南》的有關(guān)要求編寫。本文件由中國航空學(xué)會提出并歸口。本文件起草單位：中國民航大學(xué)、中國航發(fā)商用航空發(fā)動機有限責(zé)任公司、中國航發(fā)沈陽發(fā)動機研究所、中國航發(fā)湖南動力機械研究所、四川沃飛長空科技發(fā)展有限公司、中國民用航空適航審定中心、中國航空學(xué)會、天津市松正電動科技有限公司、清華大學(xué)、中國科學(xué)院工程熱物理研究所、上海電機學(xué)院。本文件起草人：孫爽、丁水汀、胡希卓、趙自慶、侯乃先、金海良、薛松柏、周淳、萬里勇、李為、佘云峰、楊陽、吳晶峰、林伯陽、馬松、馮振宇、但敏、齊志華、錢煜平、陽誠武、王海軍、王朝。考慮到本文件中的某些條款可能涉及專利，中國航空學(xué)會不負(fù)責(zé)對任何該類專利的鑒別。本文件為首次制定。V電動航空器具有低噪聲、低排放的優(yōu)勢，是解決城市交通擁堵、助力通用航空綠色轉(zhuǎn)型和低空經(jīng)濟發(fā)展的重要載體。當(dāng)前，我國在電池、電機、電控以及發(fā)動機等領(lǐng)域積累了一定的技術(shù)經(jīng)驗，為電動航空器的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。電動航空器一般具有分布式推進的特點，其電推進動力的系統(tǒng)總成包括動力電機、能源系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、潤滑與熱管理系統(tǒng)等，并為航空器提供推進動系統(tǒng)總成具有物理上和控制上的強耦合特性，且系統(tǒng)總成的設(shè)計和安全性驗證均需滿足特殊要求，但現(xiàn)階段尚無系統(tǒng)總成的安全性規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。針對以上問題，本要求從系統(tǒng)總成的組成與功能、一般要求、子系統(tǒng)與設(shè)備、測試與驗證方法等方面，對系統(tǒng)總成提出相關(guān)規(guī)定，目的是為航航空器電推進動力系統(tǒng)總成要求本文件規(guī)定了航空器電推進動力系統(tǒng)總成的性能、系統(tǒng)與設(shè)備、測試方法等要求。本文件適用于額定功率不超過1000kW,母線電壓不超過1500V電推進系統(tǒng)總成的設(shè)計和驗證。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。HB6167民用飛機機載設(shè)備環(huán)境條件和試驗方法3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)總成powertrainsystem為航空器提供推進動力，由一臺或多臺動力電機、能源系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、潤滑與熱管理系統(tǒng)等組成，將電能轉(zhuǎn)換成機械能的系統(tǒng)。將電能轉(zhuǎn)化為機械能，為電動航空器提供動力，且角位移、速度、加速度或轉(zhuǎn)矩等輸出參數(shù)是可控的裝置，可簡稱為電機。負(fù)責(zé)管理和協(xié)調(diào)系統(tǒng)總成的所有相關(guān)控制功能的一種高級電子控制器。電機控制器motorcontroller控制配電系統(tǒng)與動力電機之間能量傳輸并控制電機運動的裝置。2采用渦輪發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機的技術(shù)方式為系統(tǒng)總成提供能量，渦輪發(fā)動機不為航空器的飛行提供直接動力。存儲或產(chǎn)生電能的裝置，包括動力電池和/或渦輪發(fā)電系統(tǒng)。額定功率ratedpower標(biāo)準(zhǔn)海平面工況條件下，在本文件規(guī)定的使用限制內(nèi)，電推進系統(tǒng)輸入額定電壓時，能夠長期穩(wěn)定輸出而不超過規(guī)定極限的最大輸出功率，并且該功率無使用時間限制。原發(fā)失效primaryfailure由系統(tǒng)自身固有缺陷直接導(dǎo)致的失效，非外部因素誘發(fā)。主旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)primaryrotatingsystem系統(tǒng)總成中承擔(dān)核心動力傳遞功能的旋轉(zhuǎn)部件，如動力電機轉(zhuǎn)子、傳動軸等。4系統(tǒng)總成組成及功能系統(tǒng)總成的典型能量架構(gòu)包括但不限于下圖1所示，系統(tǒng)總成主要包括以下子系統(tǒng)：a)控制系統(tǒng)：主要包括系統(tǒng)總成控制器、電機控制器、傳感器和通信總線等；b)潤滑系統(tǒng)：主要包括油泵、油路、噴嘴/噴油孔、監(jiān)測與保護裝置等；c)熱管理系統(tǒng)：對于液冷方案主要包括泵、液冷通道、管路、散熱器，對于風(fēng)冷方案主要包括風(fēng)扇和風(fēng)道等；d)動力電機：可包括一臺或多臺，利用電能輸出機械動力；e)配電系統(tǒng)：主要包括電網(wǎng)控制器、功率變換器、高/低壓線纜、匯流條和電路保護裝置等；f)能源系統(tǒng)：主要包括動力電池或渦輪發(fā)電等不同形式，其中動力電池包括電池組及電池管理系統(tǒng)，渦輪發(fā)電系統(tǒng)包括燃?xì)鉁u輪發(fā)動機、發(fā)電機和渦輪發(fā)電系統(tǒng)控制器等。3W業(yè)業(yè)通過集成動力電機、能源系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等子系統(tǒng)，將電能高效轉(zhuǎn)化為機械能，為航空器提供安全可靠的推進動力。4.3接口條件外形和安裝尺寸應(yīng)由制造商和用戶協(xié)商確定，系統(tǒng)總成設(shè)計沒有確定安裝程序時，以下內(nèi)容應(yīng)說明定義：a)系統(tǒng)總成所有部件與航空器部件(包括設(shè)備、結(jié)構(gòu)等)的機械、管路、電氣及通信接口的定義，系統(tǒng)總成連接附件、管件、線纜、冷卻管道、整流罩和任何附加到系統(tǒng)總成的其他設(shè)備位置和描述；b)系統(tǒng)總成內(nèi)部各子系統(tǒng)之間的機械、管路、電氣及通信接口定義及描述；c)與系統(tǒng)總成集成的螺旋槳、旋翼或者涵道風(fēng)扇以及接口限制說明等。5一般要求5.1系統(tǒng)總成關(guān)鍵性能參數(shù)應(yīng)由制造商給出系統(tǒng)總成的關(guān)鍵性能參數(shù)及其限值，包含但不限于功率值、母線電壓、主旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速等。5.2動力響應(yīng)系統(tǒng)總成的設(shè)計和構(gòu)造，包括其總成控制系統(tǒng)：a)當(dāng)功率從最小增加到最大時，在航空器所允許的最大功率提取狀態(tài)下，從最小功率或扭矩增大到額定起飛功率或扭矩，不會出現(xiàn)系統(tǒng)總成與其各部件的超溫、超轉(zhuǎn)、過流、喘振或其他的有害因素，除非工作方式要求不同的控制程序，否則可以允許增加額外的時間；b)在不超過制造商規(guī)定的時間內(nèi)，保證從固定最小飛行慢車功率狀態(tài)增加至額定功率狀態(tài)。5.3材料和制造系統(tǒng)總成的材料和制造應(yīng)滿足以下要求：a)所用材料滿足：1)系統(tǒng)總成使用的材料，符合與預(yù)期設(shè)計條件相適應(yīng)的工業(yè)規(guī)范或相關(guān)規(guī)范，或者滿足通4過試驗或其它方法建立可接受的設(shè)計數(shù)據(jù)的要求，保證這些材料具有設(shè)計資料中要求的2)考慮預(yù)期使用環(huán)境條件的影響，評估所用材料的適用性和耐久性，防止其在預(yù)期使用環(huán)b)使用特定制造方法和工藝生產(chǎn)的系統(tǒng)總成，在規(guī)定的使用條件下，在a)進行機械應(yīng)力、熱應(yīng)力和電磁應(yīng)力分析，表明動力電機具有足夠的設(shè)計安全裕b)動力電機中的最大應(yīng)力應(yīng)通過試驗、有效的分析或兩者結(jié)合的方法證明符合本c)系統(tǒng)總成的設(shè)計和制造應(yīng)能在其規(guī)定的轉(zhuǎn)速和輸出功率的整個工作范圍內(nèi)(包括規(guī)定的超限)b)旋轉(zhuǎn)部件應(yīng)具有足夠的強度，并具有超過經(jīng)認(rèn)證的操作條件和導(dǎo)致c)包含旋轉(zhuǎn)部件的系統(tǒng)總成子系統(tǒng)不應(yīng)超過可能影響旋轉(zhuǎn)部件結(jié)構(gòu)完整性的轉(zhuǎn)子速度使用限如果設(shè)計允許飛行中動力電機停車后其任何主旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)仍然持續(xù)轉(zhuǎn)動，這種轉(zhuǎn)動不得導(dǎo)致危害性后果。1)限制載荷，不會妨礙航空器的安全運行或者出現(xiàn)有害的永久變形；2)極限載荷，結(jié)構(gòu)沒有破壞，但可以出現(xiàn)永久變形。5a)在正常運行及失效條件下使著火和火焰蔓延的可能性降至最小，并且應(yīng)將此b)應(yīng)將可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效或系統(tǒng)總成危害性后果的內(nèi)部火情發(fā)生的可能性c)如果使用易燃液體，應(yīng)確保存留或者輸送易燃液體的每一外部管路耐火的或者防火的。應(yīng)在安裝和使用說明中闡述使用了易燃液體應(yīng)具備在熱失控情況下對釋放的易燃?xì)怏w(包括但不限于氫氣、一氧化碳、甲烷等)進行有系統(tǒng)總成各子系統(tǒng)電氣連接應(yīng)符合電動航空器制造商的回路導(dǎo)通要求，能夠正常導(dǎo)通，包括屏5.9.2絕緣電阻b)系統(tǒng)總成內(nèi)部部件的導(dǎo)體與導(dǎo)體之間、導(dǎo)體與外殼之間、導(dǎo)c)位于火災(zāi)或易燃泄漏區(qū)域的設(shè)備不得產(chǎn)生局部放電(電暈),如果在所有運行條件下均不能1)設(shè)備不受損壞，保持安全；2)設(shè)備繼續(xù)滿足其性能要求；3)所有系統(tǒng)總成的其他系統(tǒng)的運行不受影響；4)不能引發(fā)火災(zāi)。5.9.3耐電壓5.10.1系統(tǒng)總成在運行條件下遭遇降雨時，應(yīng)能保持正常功能，且不因雨水侵入導(dǎo)致電氣短路、絕5.10.3系統(tǒng)總成在預(yù)期的大氣結(jié)冰(包括地面上的凍霧)和降雪/吹雪條件下正常運行。6f)無法完全關(guān)停帶有旋轉(zhuǎn)部件的子系統(tǒng)；h)因觸電、閃光、電弧、爆弧或過度電磁場造成的嚴(yán)重或致命b)總結(jié)可能導(dǎo)致5.11.1定義的危害性后果或由此產(chǎn)生的失效，并且估算這些失效發(fā)生的概率。5.11.4某些子系統(tǒng)的原發(fā)失效不能用數(shù)字合理地估計時，如果子系統(tǒng)的失效可能導(dǎo)致系統(tǒng)總成危害d)按CCAR33.5條要求的安裝和使用說明手冊中規(guī)定的飛行機組人員的操作。a)較小的失效后果定義為不妨礙系統(tǒng)總成以符合下列第1)至第3)項；1)在聲明的飛行包線內(nèi)變化的大氣條件下保持有關(guān)控制參數(shù)的選定值使系統(tǒng)總成工作在批2)在聲明的系統(tǒng)總成使用限制范圍內(nèi)系統(tǒng)總成的功率或扭矩調(diào)節(jié)應(yīng)具有足夠的靈敏度；3)不會產(chǎn)生不可接受的功率或扭矩振蕩。e)安全性分析的結(jié)果和安全性分析中使用的航空器應(yīng)用假設(shè)應(yīng)記錄在系統(tǒng)總成安裝和使用說76.1.2系統(tǒng)總成控制。當(dāng)故障或失效導(dǎo)致控制模式、通道或者從主系統(tǒng)到備用系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換(如適用)b)系統(tǒng)總成不會經(jīng)歷任何不可接受的運行特性或可能導(dǎo)致不安全運行條件的任何限制的瞬時c)子系統(tǒng)提供可以向系統(tǒng)總成控制器發(fā)出信號以采取措施或監(jiān)控控制轉(zhuǎn)換e)任何功率波動，其幅值、持續(xù)時間及恢復(fù)特性均處于安全范圍內(nèi)，且相關(guān)波動特征及機組操a)使用結(jié)構(gòu)化和系統(tǒng)化的方法進行設(shè)計和開發(fā)，該方a)失去能量分配與控制事件的發(fā)生率與預(yù)期應(yīng)用的安全目標(biāo)一致；b)在全勤構(gòu)型中，對于失去能量分配與控制事件相關(guān)的電子、電氣和電氣c)沒有任何導(dǎo)致危害性動力系統(tǒng)后果的a)系統(tǒng)總成控制器應(yīng)能夠與航空器相關(guān)系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)總a)控制系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)使電源的失效、故障和中斷不會導(dǎo)致危害性后果，或不會b)使用說明手冊中應(yīng)聲明從航空器給控制系統(tǒng)供電電源的需求和特性：8a)控制組件和儀表的設(shè)計、功能、運行和維護說明，應(yīng)合理保證系統(tǒng)總成在使b)監(jiān)控系統(tǒng)總成運行參數(shù)、數(shù)據(jù)傳輸，識別和提示系統(tǒng)總成的故障，并用于部件潤滑的每個系統(tǒng)的設(shè)計和構(gòu)造應(yīng)能夠在預(yù)期運行的所有飛行6.3.1設(shè)計與構(gòu)造應(yīng)在航空器預(yù)期工作條件下提供必要的冷卻。6.3.2用于部件冷卻的每個系統(tǒng)的設(shè)計和構(gòu)造應(yīng)能夠在預(yù)期運行的所有飛行姿態(tài)和大氣條件下正常a)在承受正常工作壓力和最大工作壓力時發(fā)生危險情況6.3.7對于串聯(lián)式冷卻方案，須保證對所串聯(lián)各部件同時具有較好冷卻效果。a)配電系統(tǒng)加載額定的工作電流，或模擬電動航空器實際工況施加負(fù)載電流96.4.2由于控制信號傳輸問題造成的動力電機異常工作狀態(tài)，不能給其他部件及子系統(tǒng)造成影響。6.5配電系統(tǒng)6.5.1配電系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠安全傳輸電能，使得功率損失、誤動作以及能源中斷或超過設(shè)計極限的功率使用不會導(dǎo)致危害性后果。6.5.2配電系統(tǒng)的設(shè)計和維護應(yīng)當(dāng)能夠滿足所有地面和飛行操作期間的正常和非正常狀態(tài)。6.5.3配電系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)提供機械或自動快速隔離電源故障的措施，避免影響電能安全傳輸至動力電機，或在預(yù)期的航空器應(yīng)用中的有害影響。6.5.4應(yīng)當(dāng)確保功率損失、故障、電源中斷或超過設(shè)計極限的功率使用工況不會導(dǎo)致危害性后果。6.5.5高壓配電系統(tǒng)應(yīng)保障可靠絕緣，避免產(chǎn)生電弧、火花放電等危害電動航空器安全的電氣故障。6.6能源系統(tǒng)6.6.1能源系統(tǒng)的設(shè)計和構(gòu)造應(yīng)為系統(tǒng)總成正常運行提供所需的電能，使飛機執(zhí)行預(yù)期的飛行任務(wù)。6.6.2能源系統(tǒng)匹配到系統(tǒng)總成中，須保持自身的正常運行特性。7測試與驗證方法7.1一般要求驗證試驗應(yīng)滿足以下一般要求：a)根據(jù)制造商提交的維修和維護說明，可在試驗期間對系統(tǒng)總成及其耦合連接系統(tǒng)進行必要的維護。b)應(yīng)對系統(tǒng)總成系統(tǒng)或其零件進行維護，并進行必要的額外試驗，如果：1)使用頻率超過規(guī)定；2)因系統(tǒng)總成動力輸出失效而造成的停車次數(shù)過多；3)需要大修；4)在測試過程中或由于分解檢查發(fā)現(xiàn)有必要更換零件的情況。c)在完成規(guī)定的所有試驗后，系統(tǒng)總成及其子系統(tǒng)零部件應(yīng)：1)在可使用的范圍內(nèi)；2)可持續(xù)運行安全；3)能夠在限制范圍內(nèi)規(guī)定的額定值下運行。7.2功率測定方法對于單一能源，測試動力電機功率，并進行校準(zhǔn)；對于多能源，分別測試動力電機與能源端功率，并進行校準(zhǔn)。7.3持久性試驗方法系統(tǒng)總成采用的持久性試驗方法應(yīng)符合與預(yù)期設(shè)計條件相適應(yīng)的工業(yè)規(guī)范或相關(guān)規(guī)范，或者建立其它可接受的方法。7.4耐用性試驗方法系統(tǒng)總成應(yīng)進行耐用性試驗，表明其設(shè)計和構(gòu)造使得在大修周期或零部件更換間隔內(nèi)，不安全狀況發(fā)展減至最小。應(yīng)模擬系統(tǒng)總成預(yù)期使用條件，包括典型的啟停周期和計劃的定期維護操作，并且應(yīng)具有足夠的持續(xù)時間。7.5電氣性能測試系統(tǒng)總成應(yīng)進行以下電氣性能測試：a)導(dǎo)通測試：所有子系統(tǒng)導(dǎo)通情況符合電動航空器制造商的要求，所有電路包括屏蔽層和接地點應(yīng)無短路、斷路、錯路、虛接等不良現(xiàn)象；b)絕緣電阻測試：子系統(tǒng)在不工作情況下，測量動力電回路與電動航空器金屬機體之間、正負(fù)極之間的絕緣電阻；c)耐電壓測試：子系統(tǒng)在不工作情況下，測量動力電回路與電動航空器金屬機體之間、正負(fù)極之間，分別記錄測量點的漏電流，測試過程中不應(yīng)出現(xiàn)介質(zhì)擊穿或電弧現(xiàn)象；d)載流溫升測試：在約定的環(huán)境溫度條件下，模擬實際工況加載電流，采集各回路溫度信息，并記錄溫升。7.6振動試驗方法7.6.1在整個規(guī)定的飛行包線和系統(tǒng)總成運行范圍內(nèi)，制造商應(yīng)驗證部件的振動特性不會產(chǎn)生系統(tǒng)總成危害性后果。對誘發(fā)振動的可能來源進行評估，包括機械的、空氣動力學(xué)的、聲學(xué)的或電磁的。7.6.2由失效條件(可包括但不限于旋轉(zhuǎn)部件失衡