ICS 49.090

V 44

HB 中 华 人 民 共 和 国 航 空 行 业 标 准

HB 8590—XXXX

民用飞机蒸发循环制冷系统通用要求

General requirement for vapor cycle cooling system of civil aircraft

（报批稿）

XXXX - XX -XX发布 XXXX - XX - XX实施

中华人民共和国工业和信息化部 发 布

HB XXXX—XXXX

I

目次

前言 .............................................................................. I

1 范围 ............................................................................ 1

2 规范性引用文件 .................................................................. 1

3 术语和定义 ...................................................................... 1

4 一般要求 ........................................................................ 2

4.1 总则 .......................................................................... 2

4.2 功能 .......................................................................... 2

4.3 组成 .......................................................................... 2

4.4 控制 .......................................................................... 3

4.5 材料 .......................................................................... 3

4.6 尺寸 .......................................................................... 3

4.7 重量 .......................................................................... 3

4.8 标志 .......................................................................... 3

4.9 接口 .......................................................................... 3

4.10 环境适应性 ................................................................... 3

4.11 电源特性 ..................................................................... 4

4.12 可靠性 ....................................................................... 4

4.13 维护性 ....................................................................... 4

4.14 测试性 ....................................................................... 4

4.15 安全性 ....................................................................... 4

4.16 高能转子适合符合性 ........................................................... 4

4.17 运输性 ....................................................................... 4

5 详细要求 ........................................................................ 4

5.1 性能 .......................................................................... 4

5.2 制冷剂 ........................................................................ 5

5.3 耐压 ......................................................... 错误！未定义书签。

5.4 控制要求 ...................................................................... 6

5.5 动力源 ........................................................................ 6

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II

5.6 冷凝制冷剂热沉 ................................................................ 6

5.7 密封性 ........................................................................ 6

5.8 防差错 ........................................................................ 6

5.9 警示性标识 .................................................................... 6

5.10 保护 ......................................................................... 7

6 验证 ............................................................................ 7

6.1 性能试验 ...................................................................... 7

6.2 泄漏试验 ...................................................................... 7

6.3 环境适应性 .................................................................... 7

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I

前 言

本标准按照国标GB/T1.1-2009《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写》给出规则起草。

本标准由中国航空综合技术研究所归口。

本标准起草单位：中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心、中航通飞华南飞机工业

有限公司、中国航空综合技术研究所。

本标准主要起草人：高赞军、刘志钢、王玉兵、王咏梅、周小平、田力伟、王炬、田宪伟。

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1

民用飞机蒸发循环制冷系统通用要求

1 范围

本标准规定了民用飞机蒸发循环制冷系统的通用要求和验证要求。

本标准适用于民用飞机蒸发循环制冷系统的设计和验证。

2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

HB 6160-1988 飞机环境控制系统术语

CCAR-25-R4 运输类飞机适航标准

RTCA/DO-160G 机载设备环境条件和试验程序（Environmental conditions and test procedures for

airborne equipment）

RTCA/DO-178B 机载系统和设备合格审定中的软件考虑（Software considerations in airborne

systems and equipment certification）

RTCA/DO-254 机载电子硬件的设计保证指南（Design assurance guidance for airborne electronic

hardware）

3 术语和定义

HB 6160-1988界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

制冷量 refrigerating capacity

在规定条件下，单位时间内从待冷却的介质或空间移去的热量。

3.2

冷源 heat sink

最终接收传热热量的介质。也称“热沉”。

3.3

最大工作压力 maximum operating pressure

制冷回路中所有工作状态下可能会出现的最大工作压力。

3.4

最大设计压力 maximum design pressure

制冷回路中根据正常工作时的极限压力或系统不工作时最高环境温度对应的系统压力来确定的设计

压力。

3.5

过热度 degree of superheat

蒸发器出口制冷剂的温度和出口压力所对应饱和温度之间的差值。

3.6

过冷度 degree of subcooling

冷凝器出口制冷剂的压力所对应饱和温度和制冷剂出口温度之间的差值。

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4 一般要求

4.1 总则

蒸发循环制冷系统应符合本标准的所有要求。当本标准与专用规范的要求不一致时，应以规范为准。

4.2 功能

蒸发循环制冷系统的功能是在整个飞行包线及地面条件下，满足目标的冷却需求。

4.3 组成

4.3.1 基本组成

蒸发循环制冷系统（典型循环见图 1）的基本组成如下：

a) 制冷压缩机；

b) 蒸发器；

c) 冷凝器；

d) 节流装置；

e) 干燥过滤器；

f) 系统控制器；

g) 制冷剂管路；

h) 储液器；

i) 制冷剂维护口。

图 1 典型蒸发循环制冷系统组成

4.3.2 可选组成

根据不同的应用需求，蒸发循环制冷系统可选组成如下：

a) 视液镜；

b) 过冷/过热器；

c) 经济器；

d) 温度测量装置；

e) 压力测量装置；

f) 风扇；

g) 热气旁路阀；

h) 除水装置；

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i) 排气压力控制阀；

j) 蒸发压力调节阀；

k) 压缩机润滑系统；

l) 冷启动防护装置。

4.4 控制

当飞机处于任何状态飞行，或由于控制设定值的任何变化，系统性能应保持稳定，动态性能指标应满

足专用规范规定的要求；应确定最低的动态性能要求，避免系统不稳定和其他动态问题的出现。

4.5 材料

应正确选择材料，材料的适用性和耐久性应满足下列要求：

a) 材料的选择应建立在经验或试验的基础上，且材料应无毒无害；

b) 符合经批准的标准（如工业标准或技术标准规定），保证这些材料具有设计资料中采用的强度和

其他性能；

c) 强度性能和设计值应符合CCAR-25-R4§25.613的规定；

d) 应耐受服役中预期的环境条件。

4.6 尺寸

在满足功能、性能、接口，以及便于装卸、维护等条件下，系统及各附件外廓尺寸应符合专用规范或

协议的要求。

4.7 重量

在满足功能、性能及结构强度要求的条件下，应尽可能地减少产品重量。系统及各附件的重量应符合

专用规范或协议的要求。

4.8 标志

各附件标牌应设置在装机后的易见部位上，安装平整且标记内容清晰可辨。标志内容应至少包含产品

名称、序列号、制冷剂、润滑油、制造商和制造日期等内容。

4.9 接口

机械接口的安装形式、尺寸及其公差应符合专用规范及图样的要求。电气接口应采用标准接插件，并

符合飞机统一要求。

4.10 环境适应性

4.10.1 自然环境

蒸发循环制冷系统应能够承受专用规范规定的温度、高度、湿度、霉菌、盐雾和砂尘等自然环境条件，

并在使用寿命期内能够正常工作。

4.10.2 机械环境

在专用规范规定的振动、冲击和加速度等的机械环境条件下，应保证蒸发循环制冷系统能够正常工作。

4.10.3 电磁环境

4.10.3.1 电磁干扰防护

蒸发循环制冷系统所属的电子/电气设备的设计和安装应保证所有电子/电气设备同时工作都不受电

磁干扰的不利影响。

4.10.3.2 闪电防护

4.10.3.2.1 金属和非金属组件

蒸发循环制冷系统的保护措施应能防止闪电引起的灾难性后果：

a) 金属组件应设计成不致因闪击而危及飞机，或者金属组件合适地搭接到飞机机体上；

b) 非金属组件的设计使闪击的后果减至最小，或者非金属组件具有可接受的分流措施，能将产生的

电流分流而不致危及飞机安全。

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4.10.3.2.2 电搭接和防静电保护

电搭接和防静电保护的设计应使易造成人员电击受伤、点燃可燃蒸汽或者干扰安装的电子/电气设备

的静电积聚最小。

4.11 电源特性

蒸发循环制冷系统所属的电子/电气设备的设计，应保证设备执行正常的工作和功能的能力不受电源

输入和电压峰值的不利影响。

4.12 可靠性

蒸发循环制冷系统的可靠性指标应满足专用规范的要求。

4.13 维护性

蒸发循环制冷系统的维护性应满足专用规范的要求。

4.14 测试性

蒸发循环制冷系统的测试性应满足专用规范的要求。

4.15 安全性

4.15.1 总则

系统的安全性设计应符合使用安全性相关要求，制定并执行系统安全性工作计划，向用户提交系统研

制试验过程中产生的安全性信息。

4.15.2 纠正措施

应提供警告信息，向机组指出系统的不安全工作情况,并建议机组成员采取适当的纠正动作。系统、

控制器件和有关的监控与警告装置的设计应尽量减少可能增加危险的机组失误。

4.15.3 软、硬件

蒸发循环制冷系统的研发应按照RTCA/DO-178B中2.2和RTCA/DO-254中第2章的规定，合理地确定软件

危险等级和硬件设计保证等级。

4.16 高能转子符合性

含高能转子的设备应按照适航要求CCAR-25-R4§25.1461的相关要求开展符合性分析、验证等工作。

4.17 运输性

运输过程中应避免保证产品受雨、雪、腐蚀性物质侵害和剧烈碰撞的影响。

5 详细要求

5.1 性能

5.1.1 设计要求

开展蒸发循环制冷系统设计时，主要应考虑如下的设计输入参数和要求，具体如下：

a) 总体参数：

1） 系统热载荷；

2） 载冷剂类型及温度；

3） 冷源类型及温度；

4） 空气湿度；

5） 动力源及功率要求。

b) 载荷及使用环境；

c) 强度刚度要求；

d) 重量指标；

e) 寿命指标；

f) 外形尺寸；

g) 安装接口。

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5.1.2 性能指标

表征蒸发循环制冷系统性能时，主要应考虑采用如下的性能指标，具体如下：

a) 制冷温度；

b) 输入功率；

c) 制冷量；

d) 系统性能系数。

5.1.3 系统设计优化

在选择制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置等的性能组合时，不仅应考虑其制冷性能，同时应考

虑其对飞机代偿损失的影响。

5.1.4 蒸发温度

蒸发温度应根据系统要求的目标冷却温度来确定。

5.1.5 冷凝温度

冷凝温度应根据系统的热沉温度来确定。

5.1.6 过热度

蒸发循环制冷系统的过热度一般应为3℃～8℃。

5.1.7 过冷度

蒸发循环制冷系统的过冷度一般应为3℃～6℃。

5.1.8 冷凝水防护与排放

系统表面温度低于所在环境空气露点温度的，应考虑系统表面进行保温处理；如不能保温，则应进行

冷凝水收集与排放。

排放嘴的设计和位置应防止由于排液而在飞机上结成危险量的冰。

5.1.9 服务周期

蒸发循环制冷系统应该设计成能够在最小服务周期内能够提供额定的制冷能力而无需对部件进行大

修。

5.2 制冷剂

5.2.1 总则

蒸发循环制冷系统应选择一个合理的制冷剂，确保系统能够安全、稳定、有效的运行。

5.2.2 制冷剂选择

进行制冷剂的选择时，应考虑制冷剂热力学、传输、物理化学等方面的性质：

a) 在工作范围内，制冷剂应具有合适的压力和压比（冷凝压力和蒸发压力之比）；

b) 单位质量制冷量和单位容积制冷量应尽可能高。但是对于离心式压缩机，宜采用单位质量制冷量

和单位容积制冷量较小的制冷剂，以免尺寸过小造成制造上的困难；

c) 单位质量压缩功和单位容积压缩功小，循环效率高；

d) 压缩终了温度应较低，以免润滑条件恶化或制冷剂自身在高温下分解；

e) 液体及蒸气粘度应尽可能小，以减少压力损失；

f) 导热系数应尽可能高，以提高热传导效率，减少传热面积，使系统结构紧凑；

g) 无毒、不燃烧、不爆炸、使用安全；

h) 化学稳定性和热稳定性好，制冷剂应能经受起蒸发和冷凝的循环变化，使用中不变质，不与润滑

油反应，不腐蚀制冷机构件，在压缩终了的高温下不分解；

i) 对大气环境无破坏作用，即不破坏大气臭氧层，没有温室效应；

j) 应具有良好的电绝缘性；

k) 原料来源充足，制造工艺简单，价格便宜。

在选择制冷剂时，应按照主要要求选择相应的制冷剂。

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5.2.3 材料兼容性

制冷剂应能和润滑油以及系统中所有和制冷剂接触的材料互容。

a) 金属：镁含量超过2%的镁锌铝合金，应避免使用在卤代烃制冷剂制冷系统中。铜、黄铜（包括铜

合金）应避免使用在氨制冷系统中。

b) 合成橡胶：合成橡胶应通过和制冷剂长时间的相容性试验才能使用，同时应考虑制冷剂对合成橡

胶拉伸强度、硬度等方面的影响；如系统中有润滑油，应同时考虑制冷剂、润滑油和合成橡胶的

相容性，并考虑其对合成橡胶拉伸强度、硬度等方面的影响。

c) 润滑油：选择制冷压缩机润滑油时，应考虑其与制冷剂的相溶性以及其与制冷系统材料的相容性。

5.3 验证压力

系统验证压力应满足以下要求：

a) 系统最大设计压力应选择系统的工作压力和贮存压力中的较大值；

b) 系统验证压力应以系统最大设计压力的1.5倍压力（或专用规范规定的系数）为设计目标值，系

统在此压力下，应不发生有害变形，并无泄漏；

c) 系统破坏压力应以系统最大设计压力的3倍压力（或专用规范规定的系数）为设计目标值，在此

压力下，不发生爆破，但可以发生永久变形；

d) 系统附件的极限压力按各附件的专用规范或标准执行。

5.4 控制要求

为保障蒸发循环制冷系统的正常安全运行，满足整个飞行包线及地面条件下，满足待冷却设备或空间

的冷却需求，一般需进行下列系统控制设计：

a) 压缩机转速控制；

b) 蒸发器过热度控制；

c) 离心压缩机喘振控制；

d) 容积式压缩机润滑控制；

e) 载冷剂的温度控制；

f) 系统制冷量的控制；

g) 除霜控制。

5.5 动力源

系统的动力源主要包括电源、发动机轴驱动或液压马达等，一般情况下宜优先选择电源作为系统的动

力源。

5.6 冷凝制冷剂热沉

冷凝制冷剂的热沉通常有气体和液体两类，应根据飞机的使用环境来选择热沉。

5.7 密封性

系统密封性应满足以下要求：

a) 系统耐正压密封性：系统在正常制冷剂充灌量下，泄漏率应不超过14g/a；

b) 应能保证至少1200h的工作时间或120d的储存时间内不需要添加制冷剂而系统能够正常工作；

c) 系统耐负压密封性：

1） 应能保证当系统的压力降至不大于5kPa时，再继续抽真空至少1h，然后将制冷系统封闭，停

止抽真空，持续至少1h后，其压力应不回升；

2） 系统在反复的真空载荷作用下，应不发生变形或失效。

5.8 防差错

系统内的附件和管路应进行机械和电气接口应进行防差错设计。

5.9 警示性标识

应设计以下警示性标识，并置于系统中明显的位置：

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a) 高压标识；

b) 高电压标识（当使用高压电源时）；

c) 高温侧管道高温标识。

5.10 保护

应进行下列系统保护设计：

a) 系统超温保护：系统内制冷剂的温度应避免导致制冷剂或润滑油变质或导致系统材料（如密封材

料）丧失功能的情况发生；

b) 系统超压保护：系统应有超压装置在可接受的安全裕度内释放压力。

c) 系统应有可靠的接地保护，控制系统应有电路短路、断路等安全保护措施；

d) 系统低压保护应避免以下情况：

1） 由于低于大气压而出现空气可能进入系统的情况；

2） 由于吸气压力过低而出现蒸发器载冷剂侧结冰的情况；

3） 由于某些故障情况（如节流机构打不开）下出现压缩机持续干抽的情况。

6 验证

6.1 性能试验

系统性能试验的具体试验项目和要求应按专用规范的规定，试验结果应满足专用规范的要求。

蒸发循环制冷系统应在试验室专用的性能试验台进行性能试验，以鉴定系统性能。

6.2 密封试验

蒸发循环制冷系统应采用专用的检漏设备（如氦检漏仪）进行系统密封试验。技术要求按照专用规范

的要求执行。

6.3 环境适应性

6.3.1 自然环境

应参照RTCA/DO-160G中第4章、第5章、第6章、第10章、第12章、第13章、第14章的要求，进行分析

和自然环境条件试验，其结果应该满足4.10.1的要求。

6.3.2 机械环境

应参照RTCA/DO-160G中第7章、第8章和第9章的要求，进行分析和机械环境条件试验，其结果应满足

4.10.2的要求。

6.3.3 电磁环境

6.3.3.1 电磁干扰防护

应参照RTCA/DO-160G中第15章、第16章、第17章、第18章和第19章的要求，进行分析、试验室试验和

飞机地面试验，验证结果应满足4.10.3.1的要求。

6.3.3.2 闪电防护

闪电防护验证要求如下：

a) 金属和非金属组件：分析、试验室试验、图样和飞机检查应验证金属和非金属组件的闪电防护能

力满足4.10.3.2.1的要求。

b) 电子/电气设备：应按照遭遇严重闪电环境来表明对于4.10.3.2的闪电防护准则的符合性，并通

过下列办法来验证所有执行关键或重要功能的电子/电气设备对闪电影响的防护能力。

1） 获取飞机的闪击区；

2） 获取闪击区的外部闪电环境和内部环境；

3） 判定所有执行关键或重要功能的电子/电气设备及其在飞机上或飞机内的位置；

4） 参照RTCA/DO-160G中第22章的要求，确定系统对内部和外部闪电环境的敏感性：

5） 参照RTCA/DO-160G中第23章的要求，确定外部安装的电子/电气设备承受严重闪电的能力；

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6） 分析和核实防护措施的有效性和充分性。

6.3.3.3 高强度辐射场防护

应进行试验室试验验证电子/电气设备满足4.10.3.2.2要求。

6.3.3.4 电搭接和防静电保护

应参照RTCA/DO-160G中第25章的要求，通过如下任一方法，以证明符合4.10.3.2.2的要求：

a) 将部件对机身可靠接地；

b) 采取其他可接受的方法消除静电，使其不再危及飞机、人员或其他安装的电子/电气设备的正常

运行。

注：本条要求与CCAR-25-R4 §25.889（b）的要求协调。

6.3.3.5 电源特性

蒸发循环制冷系统所属的电子/电气设备按照RTCA/DO-160G第16章的规定进行电源输入试验，按照

RTCA/DO-160G第17章的规定进行电压峰值试验。

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