伍峰，印正锋，谢超
中航通飞华南飞机有限公司 系统部，广东 珠海 519040
摘 要：本文阐述了某型飞机起落架收放系统使用高压氮气作为应急放下起落架能源，根据储存高压氮气的氮气瓶可能发生的爆破特定风险，对该飞机氮气瓶爆炸冲击波压力进行计算，计算结果用于总体布置及结构强度校核使用。
关键词：飞机起落架收放系统；氮气瓶；爆炸冲击波
中图分类号： 文献标志码： 文章编号：
0引言
起落架收放系统用于飞机起飞后上升到一定高度后收上起落架，以提高飞机飞行速度、增加航程和改善飞行性能；在飞机着陆前，用于放下起落架，使飞机安全着陆，是关系飞机安全的重要系统。
本文介绍了某型飞机起落架收放系统使用高压氮气作为应急放下起落架能源，对该飞机储存高压氮气的氮气瓶爆炸冲击压力进行计算，计算结果用于总体布置及结构强度校核使用。
1某型飞机起落架收放系统介绍
为了保证飞机安全，对起落架收放系统进行多余度设计。某型飞机起落架收放系统设置了正常收放、备用放及应急放起落架三套系统。
某型飞机主起落架下位锁为插销锁，需要外部动力驱动实现前、主起落架放下以及主起下位锁锁定功能。某型飞机正常收放起落架系统采用液压能源供压，为满足起落架放下安全性和适航要求，应急放起落架系统采用高压氮气作为应急放下起落架能源，高压氮气采用氮气瓶储存。
在外部因素导致氮气瓶破损时，氮气瓶破损的瞬间，压缩氮气会在氮气瓶破损口爆炸冲出，在氮气瓶附近形成超压冲击波，可能会导致氮气瓶附近的重要系统、结构失效。对起落架收放系统氮气瓶爆炸后可能产生的冲击波压力进行计算，供总体、系统布置及强度校核使用，用于分析气瓶爆炸后产生的冲击波压力是否会导致气瓶附近的重要系统、结构失效，影响飞行安全。
2氮气瓶爆炸计算
当氮气瓶物理爆炸时，爆炸能量在向外释放以冲击波能量、碎片能量和容器残余变形能量形式表现出来，后两者消耗的能量只占总爆炸能量的3％~15％，大部分能量产生空气冲击波。
航空气瓶通用技术条件HB 6134中规定气瓶爆炸时，爆炸口为塑性变形，裂口不允许到瓶颈部，无碎片，爆炸口处无明显缺陷。因此，氮气瓶爆炸时不考虑碎片对周围设备或结构的影响，本文只分析氮气瓶爆炸产生的冲击波能量和压力。
3物理爆炸模型
对于氮气瓶物理爆炸冲击波超压强度计算，可采用TNT当量模型。TNT当量模型是将压缩气体的爆炸能类别到TNT爆炸能量，进行冲击波超压强度计算。氮气瓶物理爆炸冲击波压力计算公式见式(1)。
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由于压缩气体容器物理爆炸时能量迅速释放的过程，整个过程介于等温爆炸和绝热爆炸之间，因此在使用TNT当量模型时，采用热力学有效性方法计算压缩气体的爆炸能符合实际的热力学过程。根据式(2)、(3)、(4)、(5)计算结果，爆炸能量取E=3.845×J。根据式(6)，得出氮气瓶爆炸的TNT当量质量。
5虚拟距离TNT当量模型
由于压力容器具有一定的体积，其物理爆炸不是点源爆炸，直接将气体的物理爆炸能类比到TNT爆炸能量不合适。为此，可采用“虚拟距离”TNT当量模型。“虚拟距离”定义为容器表面最大超压与TNT爆炸超压相等时的超压距离与容器半径的差值。在计算实际位置的冲击波超压时，通过“虚拟距离”修正，利用TNT爆炸曲线预测超压。
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6结论
氮气瓶周围各系统的设备或结构应根据表2的结果，结合各系统的安全性分析结果，设计时需综合考虑各系统设备或结构的安装布置与强度设计。
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