基于DO—313的民機(jī)客艙電子電氣系統(tǒng)適航要求和符合性方法分析

陸曦

【摘 要】民用飛機(jī)的客艙中的電子電氣系統(tǒng)和設(shè)備的數(shù)量龐大、種類繁多。本文在DO-313的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)民機(jī)客艙電子電氣系統(tǒng)適航的實(shí)踐，對(duì)民機(jī)客艙電子電氣系統(tǒng)適航要求和符合性方法進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】客艙電子電氣系統(tǒng)；適航；符合性方法

0 引言

民用飛機(jī)的客艙中的電子電氣系統(tǒng)和設(shè)備的數(shù)量龐大、種類繁多，如客艙管理、機(jī)載娛樂(lè)、客艙照明等。2008年，RTCA于2008年發(fā)布了DO-313《Certification Guidance For Installation Of Non-Essential， Non-Required Aircraft Cabin Systems & Equipment》。但是，DO-313中的內(nèi)容是基于FAA的適航要求和FAA認(rèn)可的符合性方法，并不能完全移植到國(guó)內(nèi)對(duì)于民機(jī)客艙電子電氣系統(tǒng)的適航取證。因此，本文在DO-313的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)民機(jī)客艙電子電氣系統(tǒng)適航的實(shí)踐，對(duì)民機(jī)客艙電子電氣系統(tǒng)適航要求和符合性方法進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

1 客艙電子電氣系統(tǒng)的范疇和特點(diǎn)

客艙電子電氣系統(tǒng)廣義地說(shuō)就是在客艙內(nèi)的用電系統(tǒng)，主要為客艙內(nèi)的乘員提供舒適的機(jī)上環(huán)境、機(jī)上服務(wù)和娛樂(lè)等功能。本文所分析的客艙電子電氣系統(tǒng)包括以下系統(tǒng)和設(shè)備：客艙管理系統(tǒng)、客艙呼叫燈和諧音、乘客電源系統(tǒng)、音視頻娛樂(lè)系統(tǒng)、客艙、廚房照明及控制組件（非應(yīng)急照明）、客艙移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)、客艙無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、客艙數(shù)據(jù)中繼鏈路（衛(wèi)通或ATG）、廚房?jī)?nèi)電子電氣設(shè)備、盥洗室內(nèi)電子電氣設(shè)備、電動(dòng)座椅等。

2 客艙電子電氣系統(tǒng)適航要求的原則

客艙內(nèi)電子系統(tǒng)一般遵循fail-safe的設(shè)計(jì)理念，即系統(tǒng)故障或功能喪失也不影響飛行安全。因此，對(duì)于通過(guò)系統(tǒng)安全性分析得出沒(méi)有功能危險(xiǎn)性的系統(tǒng)或設(shè)備，可以通過(guò)最低限度的鑒定試驗(yàn)來(lái)證明該系統(tǒng)或設(shè)備的正常工作模式、非正常工作模式以及所有的故障模式都不會(huì)對(duì)飛機(jī)的安全運(yùn)行和安全裕度、重要系統(tǒng)的正常工作以及乘員的安全造成不利影響。

3 客艙電子電氣系統(tǒng)適航通用要求

3.1 電氣要求

根據(jù)25.1431（b）（c）、25.1353（a）和25.1351的要求，客艙電子電氣系統(tǒng)不能對(duì)其他涉及飛機(jī)安全飛行的系統(tǒng)和設(shè)備產(chǎn)生不利影響。為此，需對(duì)客艙電子設(shè)備進(jìn)行如下設(shè)計(jì)[1]：

a）電源關(guān)斷。機(jī)組應(yīng)能夠在任何時(shí)間手動(dòng)切斷客艙電子電氣系統(tǒng)的電源，且不會(huì)增加過(guò)多的工作負(fù)擔(dān)。

b）匯流條的選擇。客艙電子設(shè)備對(duì)安全的影響大多很小，因此建議由普通匯流條供電，在緊急情況下也可以迅速地卸載電源。

c）客艙釋壓?？团摾锏哪承┰O(shè)備可能存在高壓，如老式的CRT顯示器、LCD的背光、以及普遍存在的115VAC交流電源供電。當(dāng)出現(xiàn)客艙釋壓時(shí)，應(yīng)自動(dòng)切斷這些設(shè)備的電源，以避免產(chǎn)生電弧危及人員安全。另一種方法是，通過(guò)DO-160的釋壓試驗(yàn)證明設(shè)備在釋壓環(huán)境下不會(huì)產(chǎn)生電弧。

d）電氣負(fù)載分析。根據(jù)25.1351的要求，必須通過(guò)電氣負(fù)載分析來(lái)證明電氣負(fù)載不會(huì)超過(guò)發(fā)電系統(tǒng)的容量。

3.2 可燃性要求

為滿足25.853（a）的要求，客艙電子設(shè)備應(yīng)通過(guò)以下兩種方法表明符合性。一是將設(shè)備設(shè)計(jì)成一個(gè)六面金屬材質(zhì)、不通風(fēng)的殼體；二是按照25部附錄F的要求進(jìn)行燃燒試驗(yàn)。對(duì)于一些尺寸較小的部件可不適用于燃燒試驗(yàn)。

3.3 結(jié)構(gòu)及墜撞要求

客艙電子設(shè)備的安裝靠近乘組和乘客，因此必須保證在應(yīng)急著陸等極限條件下，設(shè)備不會(huì)受到損壞或松脫以危及乘員安全。相關(guān)的條款要求有25.561（b）和25.789（a）。一種可以接受的符合性驗(yàn)證方法是進(jìn)行DO-160第7.3節(jié)的墜撞試驗(yàn)。

3.4 電磁兼容要求

對(duì)于電磁兼容主要有25.1431（c）和25.1353（a）條款進(jìn)行約束。對(duì)于一般的客艙電子設(shè)備，通過(guò)進(jìn)行DO-160第21章射頻發(fā)射試驗(yàn)以及全機(jī)EMC地面試驗(yàn)來(lái)判斷客艙電子設(shè)備的工作是否對(duì)其他系統(tǒng)產(chǎn)生影響。而特別地對(duì)于客艙內(nèi)射頻發(fā)射裝置，有一些額外的適航符合性要求，見(jiàn)4.3節(jié)。

4 一些特殊的考慮

4.1 玻璃品

客艙內(nèi)的玻璃制品（例如觸摸屏或顯示器）由于其易碎性必須進(jìn)行專門的驗(yàn)證，以表明對(duì)25.561和25.789條款的符合性。對(duì)于大于15英寸的玻璃品，需要進(jìn)行靜態(tài)濫用載荷試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)球沖擊試驗(yàn)。

對(duì)于靜態(tài)濫用載荷試驗(yàn)，玻璃屏必須承受300磅的載荷而不會(huì)破裂或移位，隨后再承受25.561條款所規(guī)定的慣性載荷，驗(yàn)證其本身及連接機(jī)構(gòu)不會(huì)發(fā)生破裂或移位。對(duì)于動(dòng)態(tài)球沖擊試驗(yàn)，DO-313建議玻璃屏在承受動(dòng)態(tài)球沖擊后再承受25.561條款所規(guī)定的慣性載荷。具體對(duì)于動(dòng)態(tài)球沖擊試驗(yàn)，使用直徑40mm，重260g的鋼制圓球，以鐘擺的形式撞擊玻璃屏且玻璃屏上每隔40mm都必須收到撞擊[2]。

4.2 射頻裝置

隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展和在航空領(lǐng)域應(yīng)用的拓展，無(wú)線射頻裝置在民用飛機(jī)客艙內(nèi)的應(yīng)用越來(lái)越多。比如提供乘客無(wú)線上網(wǎng)的無(wú)線接入點(diǎn)、機(jī)上手機(jī)移動(dòng)通信的微蜂窩基站、乘客自己攜帶的便攜式電子設(shè)備，因此必須驗(yàn)證這些射頻信號(hào)的存在不會(huì)對(duì)飛機(jī)的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響，表明對(duì)25.1431（c）以及25.1353（a）條款的符合性。

對(duì)此，業(yè)界已形成了一套比較成熟的方法。AC21.91C引用了DO-294和DO-307A兩份規(guī)范，對(duì)于雜散發(fā)射的前門耦合以及有意發(fā)射的后門耦合制定了驗(yàn)證方法。概括地說(shuō)，對(duì)于雜散發(fā)射產(chǎn)生的前門耦合，OEM開展飛機(jī)級(jí)的干擾路徑損耗（IPL）試驗(yàn)，若IPL測(cè)量值滿足規(guī)范要求，說(shuō)明飛機(jī)及其機(jī)載無(wú)線電收發(fā)機(jī)具備了抗前門耦合干擾的能力，反之將通過(guò)增加干擾路徑損耗的方法進(jìn)行更正；對(duì)于有意發(fā)射產(chǎn)生的后門耦合干擾，由設(shè)備供應(yīng)商對(duì)機(jī)載設(shè)備進(jìn)行射頻敏感性試驗(yàn)以驗(yàn)證其符合性。此外，在DO-313中還規(guī)定了飛機(jī)級(jí)的后門耦合機(jī)上地面試驗(yàn)。試驗(yàn)中運(yùn)行客艙電子電氣系統(tǒng)，并進(jìn)行正常的機(jī)載系統(tǒng)操作，同時(shí)觀察機(jī)載系統(tǒng)是否收到了電磁干擾。若某些操作無(wú)法在地面實(shí)現(xiàn)，可能還需要進(jìn)行飛行試驗(yàn)。

4.3 座椅視頻系統(tǒng)

若運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)表明座椅視頻系統(tǒng)的某些設(shè)計(jì)可能導(dǎo)致危險(xiǎn)，F(xiàn)AA推薦按照SAE ARP 5475A《座椅可收放視頻系統(tǒng)濫用載荷試驗(yàn)》進(jìn)行試驗(yàn)。此外，25.807和25.813條款要求飛機(jī)的應(yīng)急出口應(yīng)具備足夠的空間方便乘員撤離，這就要求位于應(yīng)急出口附近的扶手式顯示能夠進(jìn)行正常收放而不會(huì)產(chǎn)生意外卡阻。對(duì)此，DO-313建議通過(guò)以下2個(gè)途徑來(lái)間接表明座椅視頻系統(tǒng)對(duì)這兩個(gè)條款的符合性：

a）按照25.789（a）的要求進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證扶手式顯示器在應(yīng)急著陸的最大載荷工況下，不會(huì)因移動(dòng)而造成危險(xiǎn)；

b）按照25.785（k）的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于在正常飛行中可能傷害機(jī)內(nèi)坐著或走動(dòng)的人員的每個(gè)凸出物（如扶手式顯示器）進(jìn)行包墊處理。

5 結(jié)論

用電設(shè)備在民用飛機(jī)的客艙里有著非常廣泛的應(yīng)用，這些設(shè)備大多直接為乘組或乘員使用，因此在設(shè)計(jì)中必須在電氣、可燃性、結(jié)構(gòu)墜撞、電磁兼容等方面予以特殊考慮以滿足相關(guān)適航條款的要求。同時(shí)，客艙內(nèi)還具備一些特殊電子電氣設(shè)備，如玻璃品、射頻裝置等，也需要通過(guò)分析計(jì)算、試驗(yàn)室試驗(yàn)、機(jī)上試驗(yàn)等方法驗(yàn)證其符合性。只有在設(shè)計(jì)及驗(yàn)證過(guò)程中將這些因素綜合考慮，才能設(shè)計(jì)出既以人為本、又安全可靠的民用飛機(jī)客艙產(chǎn)品。

【參考文獻(xiàn)】

[1]RTCA，DO-313 Certification Guidance For Installation Of Non-Essential，Non-Required Aircraft Cabin Systems & Equipment[S].U.S.A：RTCA，2008.

[2]UL.61965 Mechanical safety of cathode ray tubes[S].U.S.A：UL，2004.

[責(zé)任編輯：田吉捷]endprint