國內(nèi)外運輸類飛機鳥撞適航條款及其修訂背景研究分析

顧晨軒++蘇艷++王輝

摘 要：鳥撞問題是目前民航飛機飛行安全的重大威脅之一，世界上主要的適航當局都針對鳥撞問題進行了研究并制定了一系列措施。該文比較分析了國內(nèi)外運輸類飛機鳥撞的適航條款的差異，研究了國內(nèi)外鳥撞適航條款的修訂背景和修訂依據(jù)，對我國未來鳥撞適航條款的修訂具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：鳥撞 適航條款 FAA EASA CAAC

中圖分類號：V271.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（a）-0247-03

鳥撞是一種突發(fā)性和多發(fā)性的飛行事故，一旦發(fā)生，往往會造成災難，直接威脅到空勤人員及旅客的生命安全，造成重大的經(jīng)濟損失[1]。隨著全世界范圍內(nèi)鳥類種群和飛機航班數(shù)量的增長，鳥撞事件對民航業(yè)帶來的威脅日益突出。針對鳥撞問題，世界各國適航部門組織開展了大量的研究工作，并制定了一系列適航標準在飛機的設計和制造過程中增加飛機對鳥撞的抵抗能力。

隨著我國大飛機計劃工作的全面開展，對我國運輸類飛機的適航審定標準提出了更高的要求，要求我國具有條款修訂能力。但是我國民用飛機型號設計和制造經(jīng)驗相對缺乏，對民用飛機鳥撞問題的研究起步較晚，目前我國鳥撞適航規(guī)章的建立和修訂是跟隨美國對應的適航規(guī)章而形成的，鳥撞條款修訂方面缺少經(jīng)驗。研究分析歐美鳥撞適航條款及其修訂背景，對我國未來鳥撞適航條款的修訂有一定的參考意義。金鐳等[2]介紹了歐美運輸類飛機鳥撞適航規(guī)章的內(nèi)容和差異。張柱國等[3]概述了歐美運輸類飛機鳥撞適航規(guī)章的演變歷史。該文根據(jù)相關(guān)的標準、規(guī)范對比了國內(nèi)外鳥撞適航條款的差異和存在的原因，通過收集的修正案等歷史文件詳細地介紹了國內(nèi)外鳥撞適航條款的修訂背景及其修訂依據(jù)，并跟蹤了目前國外鳥撞適航規(guī)章的修訂趨勢。

1 國內(nèi)外鳥撞適航條款差異

民用航空器適航規(guī)章給出了航空器的最低安全標準。國際上目前主要有兩大民用航空器適航規(guī)章體系，分別為美國聯(lián)邦航空管理局（Federal Aviation Administration，F(xiàn)AA）的聯(lián)邦航空條例（Federal Aviation Regulations，F(xiàn)ARs）和歐洲航空安全局（European Aviation Safety Agency，EASA）的審定規(guī)范（Certification Specifications，CSs）。電子聯(lián)邦法規(guī)網(wǎng)站提供了最新的FARs規(guī)章，EASA的適航規(guī)章也可以在其官網(wǎng)上獲得。中國、巴西等其他的主要飛機制造國家使用的是FAA的適航規(guī)章，這些國家的適航規(guī)章與FAA適航規(guī)章存在的差異為度量單位上的區(qū)別。對于大型運輸類飛機，美國的適航規(guī)章FAR25部中的25.571條損傷容限、25.631條鳥撞損傷、25.775條風擋和窗戶等對飛機的抗鳥撞能力提出了要求[4]。目前在EASA的大型飛機審定規(guī)范CS-25中對運輸類飛機鳥撞問題做出了較為詳細的說明[5]。鑒于中國、巴西等其他主要飛機制造國家使用的適航規(guī)章與FAA適航規(guī)章相同，該文研究分析FAA和EASA的鳥撞適航條款的差異。

對于大型運輸類飛機，F(xiàn)AA與EASA的鳥撞適航條款都主要集中在適航規(guī)章25.571條損傷容限、25.631條鳥撞損傷、25.775條風擋和窗戶等條款上。但EASA和FAA鳥撞適航條例在內(nèi)容上存在一定的差異，區(qū)別主要存在于25.631條鳥撞損傷中，F(xiàn)AA的適航條款FAR25.631條和EASA 的適航條款CS25.631在適用范圍和鳥撞重量等關(guān)鍵要求上都存在著不同，見表1。FAA曾成立一般結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)工作組（General Structures Harmonization Working Group，GSHWG）試圖協(xié)調(diào)FAR25.631和JAR25.631（現(xiàn)為CS25.631）的內(nèi)容，但是由于在“鳥的質(zhì)量”和“減速”的觀點上雙方存在分歧，所以最終沒有達成統(tǒng)一意見[6]。從25.571條損傷容限來看，F(xiàn)AA在全機結(jié)構(gòu)損傷容限的要求基礎(chǔ)上，對飛機尾翼結(jié)構(gòu)的抗鳥撞能力提出更高的要求。此外，在25.775條風擋和窗戶上，目前FAA和EASA的鳥撞適航要求是相同的。但是有文件表明針對目前駕駛艙穿透事故，F(xiàn)AA認為25.775（b）款，要求的4磅鳥以及Vc撞擊條件可能不太充分，建議提高鳥的重量要求。EASA卻認為當前的4磅/Vc要求是充分的[7]。

2 國內(nèi)外鳥撞適航條款修訂背景

2.1 FAA鳥撞適航條款修訂背景

作為世界上適航的權(quán)威機構(gòu)，F(xiàn)AA很早就意識到鳥類對飛機帶來的風險并研究制定了一系列規(guī)章提高飛機對鳥撞的抵抗力。FAA對于適航規(guī)章的制定有一套較為完善的程序。通常在最后的修訂案文件生效之前，F(xiàn)AA會發(fā)布擬議規(guī)定通知（Notice of Proposed Rulemaking，NPRM）向各界征求最后的修訂意見。通過對FAA鳥撞適航條款制定背景的研究，有助于我們更好地理解鳥撞條款的內(nèi)容及含義。FAA在線的規(guī)章和指南電子圖書館提供了FARs細節(jié)改變的歷史，其中包括最終的修正案文件和相應的NPRM文件。該文收集并分析FAR25部中鳥撞相關(guān)條款的修正案，研究給出鳥撞適航條款FAR25.571、FAR25.631、FAR25.775的修訂歷程及修訂依據(jù)。

2.2 FAR25.571條結(jié)構(gòu)的損傷容限和疲勞評定修訂歷程及修訂依據(jù)

FAR25.571條款經(jīng)過了多次修訂，其中跟鳥撞適航條款相關(guān)的有3次修訂，對應的修正案分為是FAR25-45、FAR25-72和FAR25-96。

在FAR25-45修正案發(fā)布前，申請人只需表明飛機結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)具有足夠的疲勞強度或足夠的破損安全強度。但是飛機的使用經(jīng)驗表明，根據(jù)原適航標準設計的飛機結(jié)構(gòu)仍然在使用過程中出現(xiàn)疲勞裂紋、腐蝕或意外損傷。隨著斷裂力學理論的發(fā)展和應用和一些航空事故的分析總結(jié)，人們在飛機結(jié)構(gòu)上提出了損傷容限結(jié)構(gòu)設計思想。1976年FAA發(fā)布運輸類飛機疲勞評定修正案全面修訂了25.571條。FAA認為有必要將運輸類飛機的結(jié)構(gòu)設計成能抵抗鳥體或從螺旋槳等高速旋轉(zhuǎn)機械飛出的碎片的沖擊。其中對損傷容限（離散源）評定的要求：FAA決定對運輸類飛機增加鳥撞、風扇葉片、發(fā)動機和高能旋轉(zhuǎn)機械碎片等離散源損傷評定要求。要求飛機在遭受撞擊后，能夠承擔飛行中的預定靜載荷，并且能夠安全地完成飛行任務。修正案中提到有評論者認為該條的要求和現(xiàn)行的FAR25.631和FAR25.775不一致，建議它們保持一致。FAA認為這個建議可能有一定的優(yōu)點，但是當時沒有足夠的信息可以支持這樣的修改。

1990年，修正案FAR25-72正式生效，該修正案的目的是讓FAR25部能更加適合中小型運輸類飛機的型號合格審定。根據(jù)審定實踐，F(xiàn)AR25對中小型運輸類飛機較為嚴格，且取證周期長、費用高。為此FAA研究修改FAR25部以便適合中小型運輸類飛機的型號合格審定。此次修訂更改了FAR25.571（e）的非包容性撞擊要求。FAR25.571（e）（1）原本要求在最高到8 000英尺高度上，在可能的運行速度下，承受4磅鳥的撞擊；現(xiàn)在明確的規(guī)定以海平面Vc速度來進行撞擊，以便和FAR 25.631和FAR 25.775條的鳥撞要求相協(xié)調(diào)。

1998年生效的修正案FAR25-96中對原來的鳥撞要求有了一個新的定義。FAR 25-72為了協(xié)調(diào)其他鳥撞標準，該條款修訂為“在海平面Vc”。但在此之后，有飛機制造商企圖繞過條款的安全意圖，采用一個較低的海平面Vc。為此，修正案FAR25-96將FAR25.571（e）（1）進一步修訂為“相對速度取海平面Vc或8 000英尺高度0.85 Vc，兩者中較嚴重者”。

2.3 FAR25.631條鳥撞損傷修訂歷程及修訂依據(jù)

運輸類飛機經(jīng)常與候鳥發(fā)生撞擊。1962年一架“子爵號”飛機在大約6 000英尺的高度巡航飛行時，與一只天鵝（12-17磅）相撞，撞擊造成了飛機左側(cè)水平尾翼和升降舵的損傷，最終飛機在失控后墜毀，機上人員全部遇難。之后FAA對當時已有的鳥撞數(shù)據(jù)進行了分析，根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，F(xiàn)AA認為可能撞擊飛機的鳥的重量上限為8磅，超過8磅重的鳥撞情況是很少發(fā)生的。FAA通過修正案FAR25-23增加了FAR25.631條，對飛機尾翼結(jié)構(gòu)提出了抗8磅鳥撞能力的要求，同時明確表明為了提高關(guān)鍵操作系統(tǒng)設備的抗撞擊能力，應該對其進行加強結(jié)構(gòu)設計。FAR25.631的鳥撞要求僅適用于飛機尾翼，不同于風擋等其他結(jié)構(gòu)，因為已有的飛機服役經(jīng)驗表明，F(xiàn)AR25.775條中對于風擋鳥撞的要求是合理的，另外，現(xiàn)有機翼結(jié)構(gòu)設計也完全可以滿足鳥類撞擊的要求[8]。

2.4 FAR25.775條風擋和窗戶修訂歷程及修訂依據(jù)

FAR25.775條風擋和窗戶中對于鳥撞的要求是在FAR25部最初發(fā)布就存在的，對應的修正案為FAR25-0。在一些飛鳥穿透風擋造成機組受傷的事件發(fā)生之后，為保護飛行機組人員和關(guān)鍵設備儀器的安全，將1.8 kg鳥撞要求納入民用航空規(guī)章（Civil Aviation Regulation，CAR）CAR 4b.352條中，后該條演變?yōu)镕AR 25.775條。

2.5 EASA鳥撞適航條款修訂背景

歐洲航空安全局（EASA）的前身是歐洲聯(lián)合航空局（Joint Aviation Authorities，JAA），JAA是由歐洲一些國家的民用航空局組成的。20世紀70年代，JAA以各成員國的適航法規(guī)和各組織研究結(jié)果為依據(jù)制定了聯(lián)合航空規(guī)章（Joint Aviation Requirements，JAR），其中就包括對鳥撞問題的要求。在JAR首次頒布以前，歐洲部分國家已經(jīng)制定了多個不同的航空器審定標準，如英國民用航空局CAA發(fā)布的BCAR，法國民用航空總局發(fā)布的DGAC，德國航空局也有自己的滑翔機規(guī)章。1992年1月1日，JAR成為歐共體規(guī)章的一部分，它主要借鑒了英國BCAR的適航標準。因為適航標準不統(tǒng)一，多年來JAA和FAA開展了協(xié)調(diào)化規(guī)章過程，取得了一定成效，但是仍存在一定差異。歐盟成立后，JAA逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镋ASA，EASA全面接替了JAA的職能和活動，JAR也發(fā)展為適航規(guī)章CS，現(xiàn)行CS-25大型飛機適航要求就源自JAR25部。其中CS-25.571、CS-25.631、CS-25.775中對運輸類飛機鳥撞問題做出了較為詳細的說明。自從CS-25制定以來，已經(jīng)過了多個版本的修訂，其中與鳥撞要求相關(guān)的修訂有3次，但是都是描述文字和驗證方法的細微改動，具體的鳥撞要求未作改變。

2.6 CAAC鳥撞適航條款修訂背景

中國民用航空規(guī)章CCAR25部運輸類飛機適航標準制定于1985年，得益于運十研制的成功經(jīng)驗，中國適航當局決定技術(shù)上完全遵照國外已經(jīng)普遍采用的、成熟的適航規(guī)范，以美國FAR25部為藍本編制我國的運輸類飛機適航標準，實現(xiàn)與國際規(guī)范完全等效[9]。為保持我國適航標準與國外適航標準在安全水平上的一致性，促進我國民族航空工業(yè)的健康發(fā)展，我國民用航空管理局（Civil Aviation Administration of China，CAAC）在推出CCAR-25部后，通過全面參考和學習美國的修正法案，也對其進行了多次修訂。其中，鳥撞適航條款的修訂也同樣是跟隨美國對應的適航規(guī)章而形成的。

2.7 鳥撞適航條款修訂趨勢

現(xiàn)行飛機的設計、制造和審定標準是40年前制定起來的。自從這些標準制定以來，世界上許多地方的大型鳥類數(shù)量急劇增加。然而，無論是設計標準還是制造標準都沒有改變以應對新的威脅。最近的鳥撞事件導致了許多飛機嚴重損傷，這意味著有必要針對鳥撞問題做出改變。從2003年以來，針對鳥撞事件，加拿大和美國陸續(xù)對飛行規(guī)則進行了修訂，禁止飛機在低于10 000英尺處高速飛行。與加固飛機結(jié)構(gòu)相比，通過采用操作策略和規(guī)章來降低鳥撞能量從而限制鳥損傷是一種更快、更經(jīng)濟的解決方案[10]。

此外，某些對航空業(yè)造成很大的威脅的鳥類（如加拿大雁）已經(jīng)適應了城市環(huán)境，這些鳥類的種群數(shù)量不斷增加，這使得鳥類襲擊機場的風險更大了[11]。由于航空業(yè)和大型鳥類數(shù)量關(guān)系緊密，北美（FAA和加拿大運輸部）和歐洲（JAA）已經(jīng)開始討論修改現(xiàn)行4磅和8磅的適航標準，以適應質(zhì)量更大的鳥撞和多鳥撞擊事件的發(fā)生。

3 結(jié)語

鳥撞事件不可避免，隨著鳥類數(shù)量的增加和航空業(yè)的發(fā)展，鳥類對航空業(yè)的威脅會越來越大。國產(chǎn)大飛機C919及后續(xù)型號工作的全面展開需要鳥撞適航研究的支持，必須在學習和借鑒國外成熟適航條款的過程中，理解其條款修訂思路和依據(jù)。該文研究分析了國外成熟適航條款內(nèi)容、條款修訂思路與依據(jù)，為制定適合我國運行環(huán)境下的鳥撞適航要求奠定基礎(chǔ)。

參考文獻

[1] 李玉龍，石霄鵬.民用飛機鳥撞研究現(xiàn)狀[J].航空學報，2012，33（2）：189-198.

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[3] 張柱國，郝一鳴.運輸類飛機鳥撞及符合性驗證綜述[J].航空科學技術(shù)，2013（6）：1-4.

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[5] EASA.Certification Specifications and Acceptable Means of Compliance for Large Aeroplanes[EB/OL].http：//www.easa.europa.eu/regulations.

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[7] 楊建忠.運輸類飛機適航要求解讀[M].3卷.北京：航空工業(yè)出版社，2012.

[8] 馮振宇.運輸類飛機適航要求解讀[M].2卷.北京：航空工業(yè)出版社，2012.

[9] CAR-25-R4-2011，中國民用航空規(guī)章第25部運輸類飛機適航規(guī)定[S].2011.

[10] Richarda D， Paul E. Have Population Increases of Large Birds Outpaced Airworthiness Standards for Civil Aircraft[J]. DigitalCommons@University of Nebraska - Lincoln，2002.

[11] Dolbeer R A. Trends in Wildlife Strike Reporting，Part 1 - Voluntary System 1990-2008[M].Aviation Safety，2009.