機場及飛機維修區(qū)域外來物損傷的研究與預防

程榮　張睿

摘要：長久以來，外來物損傷（FOD）一直是航空業(yè)常見風險，導致了許多嚴重的航空事故甚至死亡，由此造成了相當高的直接和間接經(jīng)濟損傷。包括航空企業(yè)、機場等在內(nèi)的許多業(yè)內(nèi)機構(gòu)，采取了許多措施和方法以盡可能降低外來物損傷的發(fā)生。文章介紹了機場及飛機維修區(qū)域外來物損傷的研究與預防。

關鍵詞：機場；飛機維修區(qū)域；外來物損傷；航空安全；航空事故；常見風險 文獻標識碼：A

中圖分類號：V328 文章編號：1009-2374（2017）05-0011-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.05.006

1 介紹

外來物損傷（FOD）導致飛機安全水平降低，是航空維修業(yè)的一個大問題。所謂外來物損傷即為外來的物品，導致了如飛機發(fā)動機等重要部件故障、損壞，人員傷亡等嚴重事件。目前，外來物損傷的事件較多，其原因也林林總總，通過分析發(fā)現(xiàn)，外來物損傷是導致災難性航空失效事件的最大潛在地面原因。

1998～2008年，某航空當局統(tǒng)計報告有116起外來物損傷事件，這些事件通常發(fā)生在各大機場運行的最繁忙時段。其中9起發(fā)生在機場停機坪，12起發(fā)生在滑行道，另外的則發(fā)生在飛機推出階段。這其中包括輪胎扎傷、發(fā)動機吸入外來物受損等。進一步研究發(fā)現(xiàn)，80%的外來物損傷未對飛機操作造成影響，但當其發(fā)生時，最典型的后果就是復飛和起飛中斷。

2 外來物損傷分析

2.1 外來物損傷定義

外來物損傷即包括各類碎片在內(nèi)的物品，具有導致任何交通工具或系統(tǒng)損傷的潛在風險。換言之，即在飛機內(nèi)部或周圍，出現(xiàn)的不是飛機運行所需的任何物品。外來物在尺寸上千差萬別，可能導致設備或人員的安全風險。外來物主要指能對機場、人員、設備造成嚴重危害的物品。實際上，最嚴重的外來物損傷事件包括人員的受傷或死亡，很多發(fā)生在飛機即將滑出時，由于人員暴露在發(fā)動機運轉(zhuǎn)危險區(qū)域，發(fā)動機高速尾流吹起外來物，最終導致附近區(qū)域工作的人員傷害。

外來物通?？煞譃閮深悾很浶院陀操|(zhì)，軟性物質(zhì)的損傷主要來自諸如鳥類、冰塊和塑料質(zhì)品，其可能導致渦扇發(fā)動機葉片的變形。如金屬部件，混凝土、石塊的硬質(zhì)物品則可能導致如渦輪發(fā)動機葉片前、后緣的

斷裂。

2.2 外來物的來源和位置

2.2.1 外來物的來源。外來物有多種類型，并以多種形式出現(xiàn)，它們會給工作者，特別是機場工作的飛機維修人員帶來許多困難。許多外來物在材質(zhì)、色彩及尺寸上都有所不同。通常，有四種基本的外來物：金屬、石頭、鳥類及其他。超過60%以上外來物為金屬材質(zhì)，18%的外來物為橡膠材質(zhì)。

發(fā)動機外來物損傷事件研究發(fā)現(xiàn)，飛機本身部件為發(fā)動機外來物損傷的主要來源。進一步分析發(fā)現(xiàn)這些部件主要是發(fā)動機反推組件、折流門及門組件銷釘?shù)龋湔嫉搅怂型鈦砦锏?3%。另外，機場的建筑活動也是外來物的主要來源。冬季天氣環(huán)境原因，機場內(nèi)的外來物更易出現(xiàn)，主要是機場道面年久可能凍結(jié)，出現(xiàn)裂紋并最終破裂。大風天氣，風會帶來如沙子、紙屑、塑料袋等外來物品。

2.2.2 外來物位置。通過對收集的外來物尺寸、重量、類型、位置及每個外來物的圖片分析研究發(fā)現(xiàn)，大約55%的外來物位于飛機停放區(qū)域、30%的外來物位于滑行道、15%的外來物位于跑道。

2.3 外來物常見損傷

在航空業(yè)，外來物導致了許多災難性的問題，其中最多的就是飛機部件的損壞，按損傷大小可分為兩類：小的損壞和大的損壞。小的損壞如飛機蒙皮表面凹坑，大的損壞如操作舵面故障、飛控系統(tǒng)卡阻、電氣短路及發(fā)動機故障等。據(jù)統(tǒng)計，11%的外來物會導致飛機輪胎和發(fā)動機的損傷。這些損傷會直接或間接增加運行成本。

2.3.1 發(fā)動機損傷。飛機發(fā)動機極易吸入外來物。吸入的外來物可能為軟性、也可能為硬質(zhì)，其形狀、尺寸不盡相同。一旦與轉(zhuǎn)子葉片、靜子葉片和其他發(fā)動機部件撞擊的話，會使部件強度降低，從而造成嚴重問題。另外，吸入的硬質(zhì)物品會使發(fā)動機轉(zhuǎn)子部件損傷，造成壓氣機前級振動和喘振。研究表明，外來物是發(fā)動機轉(zhuǎn)動部件損傷的主要原因，一些嚴重的外來物損傷甚至造成了發(fā)動機的更換。

1999～2008年，某航空當局統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)44%的鳥擊損傷事件使得發(fā)動機內(nèi)部、外部造成損傷，內(nèi)部損傷由于無法通過肉眼發(fā)現(xiàn)，可能造成更為嚴重的影響。燃氣渦輪發(fā)動機葉片的外來物損傷根據(jù)嚴重程度可分為如下四類：（1）輕度損傷：只需進行葉片打磨；（2）中度損傷：單級壓氣機需更換葉片；（3）嚴重損傷：只需單級更換葉片；（4）重度損傷：除需更換葉片外，還需修理發(fā)動機其他受損部位。

2.3.2 輪胎損傷。飛機輪胎的損傷通常是由于外來物扎入。最壞可能導致爆胎，發(fā)生無法意料嚴重后果，甚至人員死亡。外來物還可能造成前起落架、主起落架胎面脫離，如果發(fā)生在起飛和著陸階段，胎面脫離物會造成機身、機翼、發(fā)動機進氣道、壓氣機等部位的損傷。

通常，外來物造成輪胎損傷有兩種：一種是輪胎已能明顯看見被外來物損傷需馬上更換；另一種是外來物嵌入輪胎，但檢查時不易發(fā)現(xiàn)，導致輪胎故障翻新。

2.3.3 機體損傷。最易被外來物損傷的部位包括機身、機頭、雷達罩和風擋。機翼損傷會造成蒙皮凹坑或翼梁的嚴重故障，在許多外來物損傷案例中，這些損傷會導致飛機氣動外形的改變，并使得飛機操縱困難和振動。

在一些案例中，外來物會穿過風擋并造成對飛行人員的傷害。大約13%的鳥擊事件會導致風擋的嚴重損傷，為避免這種情況的發(fā)生，飛機制造廠家加強了風擋的強度和耐久性。增壓區(qū)域的外來物刺入會導致快速失壓。座艙增壓的主要目的是為了確保機組和旅客的安全和舒適，飛機高空失壓會導致機組和旅客處于缺氧狀態(tài)，從而導致氣壓傷和減壓病等高空疾病。如果外來物擊中機頭雷達罩，還可能導致飛機雷達系統(tǒng)故障。

3 外來物損傷風險防控

外來物損傷風險的防控主要是為了降低機場及飛機維修區(qū)域外來物損傷的發(fā)生幾率，預防外來物損傷的發(fā)生，提升航空安全水平。目前，絕大多數(shù)機場和航空營運人已經(jīng)認識到外來物損傷風險防控的重要性，外來物損傷風險防控得以成功的關鍵是頂層管理者的支持。

外來物損傷風險防控可以通過建立程序，構(gòu)建SMS安全管理體系來實現(xiàn)。系統(tǒng)風險防控體系能幫助建立風險防控目標，具備正確的態(tài)度及良好的安全文化氛圍。

外來物風險防控方法主要有以下三種：

3.1 建立外來物風險分區(qū)控制

3.1.1 外來物敏感區(qū)。外來物敏感區(qū)域基于維修和其他存在外來物風險的工作進行設計。但是，該區(qū)域并不能完全有效控制外來物風險。外來物敏感區(qū)域設計時應考慮兩個重要風險因素，即風險的可能性和嚴重性。敏感區(qū)較少產(chǎn)生外來物，外來物風險不高，無需在該區(qū)域采取控制措施。

3.1.2 外來物識別區(qū)。盡管該區(qū)域外來物損傷飛機的風險較低，但仍需重視，因為損傷可能變得很嚴重且干擾飛行操縱，甚至造成維修人員的傷害。該區(qū)域分為兩個部分：非作業(yè)區(qū)和作業(yè)區(qū)。在非作業(yè)區(qū)，無需進行標識，但在作業(yè)區(qū)，則需張貼提醒標識，所有工具都應根據(jù)其用途進行適當標記。在該區(qū)域，秩序保持和“離開前清理”規(guī)定應強制執(zhí)行。

3.1.3 外來物控制區(qū)。該區(qū)域外來物損傷的風險非常大。其通常發(fā)生在飛機組裝和主要部件連接操作過程。該區(qū)域必須以紅色進行清晰標識并且在地面設置白色的條紋帶，也可以采用隔離帶和其他經(jīng)批準的標記標識該區(qū)域。另外，秩序保持和“離開前清理”規(guī)定必須遵守，所有維修人員必須使用單位提供的工具。飲料、食物及電子香煙只能在指定區(qū)域使用。任何進入該區(qū)域人員都必須經(jīng)過外來物檢查或由專業(yè)人員陪同進入。該區(qū)域所有工作人員必須著裝標準，嚴禁佩戴首飾。

3.1.4 外來物關鍵區(qū)。該區(qū)域涉及飛機發(fā)動機和其他重要部件的分解和組裝，直接面對外來物損傷，因此可能造成飛機操縱性能的故障和惡化。在該區(qū)域，必須嚴格遵守“離開前清理”規(guī)定，除水以外，任何食物和飲料禁止帶入。另外，防外來物的相應堵頭、堵蓋等應置于打開管路、電氣插頭、開口處。與控制區(qū)相同，所有出入點都應受控，并應有明確目視標識。私人工具禁止帶入，丟失工具必須報告并采取相應措施。

3.2 提升外來物風險防控意識

外來物損傷防控的好壞與員工的認識、理解程度有很大關系。為讓員工更好地認識、理解外來物防控，應讓相關要求在工作區(qū)域隨處可見。典型的做法就是在工作區(qū)域通過宣傳、可視設備等方式，讓員工隨時、隨地認識到外來物的風險。

可視宣傳的方式必須易讀、易懂。在工作區(qū)域，可采用懸掛橫幅和張貼海報的方式。橫幅、海報設計時應具有創(chuàng)造性，以便吸引員工注意力。橫幅在尺寸和信息上不盡相同，一般長期安裝于機庫或員工進出必經(jīng)地，除了橫幅，海報也可以讓員工持續(xù)保持對FOD威脅的

警惕。

除了目視宣傳，組織溝通也可以識別出潛在的外來物風險并及時采取措施予以消除。外來物風險防控研討，發(fā)布通告，案例研究，通過郵件、網(wǎng)站公布各類外來物風險防控信息等都是組織溝通的方式。另外，與其他機場、公司等分享外來物風險防控相關信息也是一種積極的溝通方式。

3.3 實施機場外來物風險防控措施

對機場、通航運營人及其他管理人員來說，建立外來物風險防控程序，采取風險防控措施非常重要。維修、飛機勤務及其他人員都應清楚外來物損傷的風險。外來物風險防控程序必須考慮到機場所有作業(yè)活動。

飛機維修過程中，所有備件，如螺帽、螺桿、墊片和保險絲都應恰當管控和處理。同樣，修理過程使用的手持工具也應恰當?shù)墓芾?。所有維修工作結(jié)束后，上述所有物品都應仔細檢查并放回原位。另外，他們還必須放入適當?shù)墓ぞ呦湟苑纴G失。為方便所有備件和工具控制，可以使用帶嵌入槽式的工具放置托板以便定位并實施形跡化管理，同時還應使用檢查清單。

大多數(shù)外來物發(fā)現(xiàn)于停機坪、勤務道面、行李區(qū)等，這些區(qū)域都進行過飛機勤務活動。為避免外來物造成的風險，機場必須配備專門清潔該類區(qū)域的人員，為減少行李區(qū)域外來物數(shù)量，行李每次裝卸過程必須嚴格進行檢查。另外，機場還需建立程序檢查地面勤務設備以防其產(chǎn)生外來物。

機場其他外來物來源于瀝青和混凝土道面的鋪筑，為有效防范鋪筑過程產(chǎn)生外來物，必須進行嚴格的檢查和外來物損傷風險的監(jiān)管。在大風天氣，如塑料、貨物包裝帶等物品容易隨風吹起，從而產(chǎn)生貨物區(qū)的外來物風險。在貨物區(qū)，可在適當區(qū)域通過設置隔離欄等方式防范外來物。

4 結(jié)語

盡管外來物防范措施并不能讓機場和維修區(qū)域絕對消除外來物損傷風險，但其發(fā)生幾率卻可以得到有效降低。為有效識別重大外來物風險，應主動進行外來物風險評估。這些評估包括風險類型識別、風險應對、風險可能性及風險嚴重性評估等。通過風險評估確定風險等級并建立相應的風險控制措施，緩解、降低外來物風險等級，不斷提高航空安全水平。

參考文獻

[1] ATSB 2010 ATSB Transport Safety Report（AustralianTransport Safety Bureau）[S].

[2] FAA 2010 Airport Foreign Object Debris（FOD）Management（U.S Department of Transport）[S].

[3] NASA 2010 FOD Prevention Program（National Aeronautics and Space Administration）[S].

[4] FAA 1996 Debris Hazards at Civil Airports（U.S Department of Transport）[S].

作者簡介：程榮（1976-），男，四川三臺人，中國民用航空飛行學院廣漢分院安監(jiān)科長，工程師，研究方向：航空安全管理。

（責任編輯：黃銀芳）