某型飞机应急救生技术适航审定要求研究与探讨

2010-03-28何钟武王春生

航空标准化与质量 2010年6期

项勇何钟武王春生

（1.中航工业洪都，江西南昌 330024；2.中航工业综合技术研究所，北京 100028）

飞机的飞行事故严重地威胁着乘员的生命安全。根据美国NTSB（National Transportation Safety Boards）统计数据显示1990 ～ 1999年通用航空发生事故20 000起，其中4 000多起是致命的。事实证明，无论飞机设计和制造得多么先进、可靠，由于各种不能完全准确预测的原因（设计、制造、维护、气象以及人为差错等），飞机发生灾难总是难以完全避免的。而民用特技类飞机由于要做出各种高难度特技动作，遇到的应急情况较其它通用飞机要复杂很多，因此最大程度保证特技类飞机乘员安全新型应急救生技术的应用正在成为一种趋势。而该项技术正成为我国特技类飞机适航审定的难点。

1 国内发展现状及国外发展趋势分析

1.1 国内发展现状

我国通用飞机取证的型号只有N5A、运12、小鹰500、AC500等几种正常类飞机型号，因此它们采用的应急救生技术都是23部适航规章已经包括的，主要满足23.561、23.562应急着陆情况和23.805、23.807等应急出口的要求。通过机体结构，起落架，座椅静、动强度设计和试验来防护乘员的安全，验证应急情况下的结构强度和系统的能力以保护乘员在碰撞冲击环境免受严重损伤。其中座椅及其约束系统是保护乘员安全最重要的系统之一，普通的飞机座椅系统由座椅本身结构、椅垫、安全带和座椅与地板连接件等组成。

运12、N5A型号审定时采用的是民航局1986年颁布的CCAR–23，其中的23.562应急着陆动态要求是CCAR–23部1990年第一次修订时增加的，因此并未考虑23.562条要求；小鹰500、AC500采用的是民航局1993年颁布的CCAR–23–R1，因此必须要考虑23.562条要求。但从国内目前的技术来看，缺少做动态试验的经验，也缺乏这方面的试验条件，据了解小鹰500飞机对于此项试验适航部门给予一年豁免期，但是到目前还没有进展。

目前，国内民用特技类飞机还是一个空白，由于特技类飞机较正常类飞机的诸多特殊性，因此研究特技类飞机乘员应急救生方式显得尤为必要。

1.2 发展趋势

随着设计技术的发展，特技类飞机正朝着大过载、玻璃化座舱方向发展。由于特技类飞机体积小重量轻，座舱空间有限，因此对于安全救生系统设计变得更加困难。

从提高飞机安全性角度来讲现在主要有两种发展趋势。

1.2.1 采用应急降落伞系统。典型的代表机型有SR–20飞机：它给每个座位点都设计有4个固定点的安全系统，该机还装备有飞机应急降落伞系统（CAPS）。系统由固体火箭发动机、牵引带、飞机容器盖子、打包的降落伞组成（见图1所示）。一旦出现应急情况（如发动机停车），驾驶员可在舱内操纵飞机降落伞系统，使飞机徐徐地安全下降，乘员可以安全地降落到地面上。

由于应急降落伞系统已有SR–20飞机成功的适航审定经验，因此本文不作重点论述。

图1 飞机利用应急降落伞降落图

由于SR–20飞机是正常类飞机，不需要进行特技飞行，因此它的要求和运行中遇到的应急情况远没有单发特技类飞机复杂。笔者认为这种应急降落伞系统应用在单发特技类飞机上还是需要进行认真地研究。由于应急降落伞在民机上已有成功经验，本文不作详细论述。

1.2.2 使用弹射座椅。典型的代表机型有Su–29飞机：安装俄罗斯生产的弹射座椅，由弹射机构、座椅、带开伞装置的降落伞箱（装备破盖装置）、综合背带–安全带系统、腰带和肩带脱离座椅装置、弹射操纵装置组成，可保证飞行员安全应急离机。离机程序控制系统由弹射选择机构、燃气导管等组成。在应急情况下，启动应急弹射救生系统，使乘员能安全降落。

2 某型特技类飞机应急救生适航技术探讨

2.1 某型特技类飞机简介

2.1.1 飞机技术特点和用途

技术特点：最大爬升率11m/s，最大过载+9/-7g，玻璃式座舱盖，应急救生采用0–0弹射救生方式。

用途：用于航空俱乐部、航空运动学校进行个人飞行娱乐和特技飞行训练、表演；用于飞行学院进行飞行员筛选和初级飞行训练。

2.1.2 适航要求。

飞机按CCAR–23申请特技类飞机型号合格证。根据型号实际情况，保证安全性应急救生采用超轻型弹射座椅。

目前民用适航规章中没有考虑弹射座椅的适航要求以及推荐的验证方法，使安装弹射座椅的民用小型飞机取证增加技术难度和延长取证周期。并且缺乏适合小飞机使用的弹射座椅。由于军机使用的弹射座椅系统非常复杂，费用非常昂贵，重量相对比较重，不可能使用到小型民用飞机上。

该项工作国内未开展过，特此研究与探讨。

2.2 研究思路

2.2.1 美国FAA关于安装弹射座椅适航要求

适航规章对应急情况有如下主要规定：

● 应急着陆情况：FAR 23.561和FAR 23.562。

● 应急出口：FAR 23.807：对于特技类飞机，应使每个乘员能在VSO（飞机可操纵的定常飞行的最小速度）与VD（设计俯冲速度）之间的任何速度下弃机离开。

滑动的、抛放的和安装铰链的座舱盖设计FAR23都没有预见到。乘员在翻倒损坏飞机中的保护和逃离，以及在空中的应急逃离措施都应该在合格审定计划中列出。

对FAR23.807应急出口，在AC 23–17B中，对应急出口的规定也作出了如下解释[2]：

● 如果座舱盖不可抛放，则应该表明座舱盖能开的足够大，在VSO和VD速度之间，乘员能够安全地离机。

● 如果座舱盖可抛放，则表明在VSO和VD之间离机时，座舱盖轨迹不会伤害乘员。同样要验证，没有座舱盖时，飞机能够继续安全飞行和着陆。并证明，不会因为疏忽操作而导致发生座舱盖抛放。

● 当飞机翻倒停止时，可抛放舱盖不可以堵塞。

根据FAA最新出版的AC23–19A“飞机机体验证指南”提供的信息，对于军用飞机上通常安装的弹射座椅用于民用飞机上，是允许的。FAA充分肯定了这一做法（指军用的弹射座椅用于民机）。

对于民用飞机安装弹射座椅，FAA指出：

● 安装弹射座椅的飞机可以取得型号合格证。

● FAA没有弹射座椅的任何最低安全标准，也没有专门的技术评价弹射座椅试验；空军体系的有关标准可作为最低安全标准。

● FAA只批准资料，而之前，资料必须经空军审查并且同意弹射座椅满足空军有关标准的机组逃生、试验和评定的要求。

● 如果选择执行等效安全标准，弹射座椅使用包线的下限必须是地面以上的零高度和零空速。

● 弹射座椅的等效安全标准也适用其他FAR 23.807（应急出口）、FAR 23.1309（安全性）。

2.2.2 中国民航关于小飞机安装弹射座椅适航要求

目前中国民航关于特技类飞机安装弹射座椅没有明确的适航规定。但是在条款中提供了可能的解决途径：

● 在CCAR 23.562（e）中指出“如果在合理的基础上得到验证，某种替代方法亦可应用，但应达到等效于或高于本条所要求的保护乘员安全水平”。这就向申请人说明，如果申请人有其他等效安全的方法，可以不必进行CCAR 23.562（b）、（c）条的应急着陆动态试验。因此，飞机上安装了应急弹射座椅系统，而不做CCAR 23.562（b）、（c）条的应急着陆动态试验是符合CCAR23.562要求的，而这里采取的是符合CCAR 23.562（e）的等效方法，而不能豁免。

● 在适航规章CCAR 21.21条中也指出“对于利用军方使用经验证明具有等效安全水平或者规定的使用限制保证飞行安全的，局方可以同意该产品不必符合会使申请人负担过重的某些适航条款。”

以上所述的CAAC和FAA相关的适航规定，在根本上是一致的。总的来说，可以这样认为：民机上安装弹射座椅的方法可以作为满足CCAR 23.562条应急着陆动态要求的替代方法；军方的审查资料可以作为适航当局批准该条款的依据。

2.3 适航要求的确定过程

由于美国FAA发布的咨询通报虽然不是强制性的，但它提供的方法中国民航局适航部门是认可的。因此满足AC 23–17B和AC 23–19A要求对于安装弹射座椅的飞机适航取证是一种现实和快捷的方式。虽然弹射座椅在军机上使用有几十年经验，如果在民机上使用按CCAR 21.16规定仍然属于新颖或独特的设计特点。因此按照CCAR–21和FAA Order 8110.4C的要求必须制定专用条件和系统合格审定计划以指导型号适航审定工作的开展。

2.3.1 制定专用条件

制定弹射座椅专用条件，以确定弹射座椅系统审定基础。笔者认为专用条件应明确以下几点：

● 引用的规范；

● 座舱盖设计要求；

● 座椅的试验要求，并且指明试验、资料已获得军方认可或按军方规范要求进行有关设计和试验工作，由适航当局监控；

● 座椅的性能要求

明确使用下限必须要满足零高度和零速度弹射，同时必须满足飞机使用包线范围；

明确座椅乘员重量要求必须满足§23.785条：每一座椅和约束系统及其支撑结构必须按乘员体重至少97kg（215磅）进行设计。

● 安全性评估

如果有座舱盖应急抛放系统，要明确座舱盖应急抛放不会妨碍继续安全飞行和着陆，同时要评估座舱盖抛放轨迹对乘员安全逃生的影响；

● 必须明确符合适航要求的标记信息；

● 必须明确向适航当局提交的资料文件；