機(jī)載航空電子設(shè)備安全性評(píng)估研究

張二虎，顧仁碗

（中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院，陜西 西安 710089）

近幾十年來(lái)，隨著機(jī)載航空電子設(shè)備等各項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展和運(yùn)行環(huán)境的不斷完善，自身的余度等安全性設(shè)計(jì)也不斷提高，然而人為因素則已成為制約航空安全水平的首要環(huán)節(jié)。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，近70%的事故由人為原因?qū)е?，該原因則成為制約航空安全的最大障礙。

安全性評(píng)估是飛機(jī)安全性工程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，其目的是通過(guò)安全性風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)估，識(shí)別、評(píng)價(jià)系統(tǒng)存在的危險(xiǎn)，并根據(jù)危險(xiǎn)的程度提出消除或控制危險(xiǎn)的措施，避免重大的安全事故的發(fā)生。工程階段的安全評(píng)估技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代初期英美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，并于20世紀(jì)80年代逐步引入我國(guó)，通過(guò)吸收、消化國(guó)外安全檢查表和安全性分析方法，逐步在航天、化工及核工業(yè)等行業(yè)開(kāi)始應(yīng)用相應(yīng)的分析評(píng)價(jià)方法。航空領(lǐng)域于20世紀(jì)80年代中期已逐步推行安全檢查表等安全性分析方法。但是在航空領(lǐng)域，安全性分析方法主要應(yīng)用在裝備研制階段，而且因?yàn)槿鄙偃娴陌踩栽O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的評(píng)估檢查方法，裝備的安全性工作停留在較低層次。隨著對(duì)安全性的逐步重視，越來(lái)越多的安全性工作方法得到了推廣和應(yīng)用，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)裝備安全性工作狀態(tài)的有效控制，已經(jīng)成為各個(gè)行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。因此，如何有效地評(píng)估裝備安全性狀態(tài)成為急需解決的問(wèn)題之一。

目前，從航空裝備安全性分析與評(píng)估專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域來(lái)看，在型號(hào)立項(xiàng)論證階段，依然缺乏全面的安全性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，缺少全面、完備的安全性指標(biāo)，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)安全狀態(tài)的描述，以至于在驗(yàn)證階段，無(wú)法建立適用的安全性評(píng)估模型和評(píng)估準(zhǔn)則，評(píng)估僅僅停留在對(duì)具體定性要求的滿(mǎn)足率考核上，難以對(duì)型號(hào)當(dāng)前狀態(tài)下的安全性狀態(tài)進(jìn)行全面、準(zhǔn)確、快速的評(píng)估。另外，由于飛機(jī)安全性評(píng)估是一個(gè)復(fù)雜的多因素決策分析問(wèn)題，主要包括飛機(jī)系統(tǒng)、各類(lèi)人員、外部環(huán)境3個(gè)方面，且各因素及相互之間存在著極大的不確定性，造成各因素教練關(guān)系復(fù)雜，變化趨勢(shì)難以確定，狀態(tài)評(píng)估工作難以開(kāi)展。

1 問(wèn)題的解決方案

為了更全面、系統(tǒng)地給出航空電子設(shè)備與飛機(jī)和人員之間相互的安全影響，通過(guò)研究，將“人-機(jī)-環(huán)境”系統(tǒng)理論應(yīng)用到機(jī)載航空電子設(shè)備的安全性評(píng)估中?！叭?機(jī)-環(huán)境”系統(tǒng)工程的研究可用圖1來(lái)形象地描述，它包括人本身特性、機(jī)器特性、環(huán)境特性、人-機(jī)器之間關(guān)系、人-環(huán)境之間關(guān)系、機(jī)器-環(huán)境之間關(guān)系、人-機(jī)器-環(huán)境之間關(guān)系共7項(xiàng)內(nèi)容的研究。

圖1 人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程研究范疇示意圖

設(shè)備對(duì)人的安全性要求體現(xiàn)在維修安全性方面。隨著機(jī)載航空電子設(shè)備的不斷發(fā)展和應(yīng)用，設(shè)備的功率越來(lái)越大，設(shè)備的材料也越來(lái)越復(fù)雜。而飛機(jī)航程和時(shí)間的大幅增加也導(dǎo)致人員接觸飛行的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)。設(shè)備對(duì)人的安全影響主要體現(xiàn)在人身傷害方面。A-10雷電攻擊機(jī)是一種十分結(jié)實(shí)且火力非常強(qiáng)的攻擊機(jī)，其厚重的裝甲造就了其優(yōu)秀的防護(hù)能力，但據(jù)統(tǒng)計(jì)，A-10攻擊機(jī)的飛行員多發(fā)癌癥。在給敵方留下“海灣戰(zhàn)爭(zhēng)綜合癥”的同時(shí)，貧鈾彈也給己方造成了不可磨滅的傷害。據(jù)調(diào)查，A-10攻擊機(jī)座艙下部安裝了一門(mén)GAU-8型30 mm機(jī)炮，由于它使用貧鈾彈，且未采取相應(yīng)的防護(hù)措施，對(duì)飛行員和維護(hù)人員的人身安全也造成了威脅。

通過(guò)分析和研究，確定了相關(guān)的設(shè)備對(duì)人的安全性評(píng)估要求，具體如下：①設(shè)備插頭或插座脫離后的電壓（電連接器的選擇與設(shè)計(jì)應(yīng)保證不會(huì)誤接，或者即使誤接也不會(huì)造成傷害）不得超過(guò)24 V；②電連接器結(jié)構(gòu)應(yīng)防止接入其內(nèi)的裸線(xiàn)傳出連接器，并不會(huì)與人體直接接觸；③電子設(shè)備產(chǎn)生的輻射值不得超過(guò)規(guī)定的人體所能接受的安全輻射值；④材料應(yīng)避免對(duì)人體生理產(chǎn)生傷害，如果達(dá)不到這一要求，必須采取安全技術(shù)措施和提示性安全措施；⑤配電裝置（配電線(xiàn)路）內(nèi)超過(guò)安全低電壓的全部接點(diǎn)，必須加以防護(hù)，保證在設(shè)備運(yùn)行或停止供電時(shí)人體各部分都不能觸及；⑥設(shè)備所有外露的零部件邊緣應(yīng)倒圓到半徑不小于1 mm，露出的棱角應(yīng)倒圓到半徑不小于4 mm，對(duì)其他零部件的邊緣也應(yīng)倒角、去毛刺；⑦對(duì)于可運(yùn)動(dòng)設(shè)備的齒輪、扇葉和其他運(yùn)動(dòng)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（如皮帶、連桿等）應(yīng)加防護(hù)措施，在正常工作時(shí)使人員身體各部位均不能觸及；⑧對(duì)于可轉(zhuǎn)動(dòng)的大型天線(xiàn)、天線(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)與操作控制部分不在一起的設(shè)備，應(yīng)采取的措施為設(shè)備警鈴或其他告警措施，在轉(zhuǎn)動(dòng)天線(xiàn)前向附近人員發(fā)出轉(zhuǎn)動(dòng)警報(bào)，如果把手、旋鈕或操縱桿等松動(dòng)會(huì)給人員帶來(lái)危險(xiǎn)，則要以可靠的方式固定，使它們?cè)谡Ｊ褂弥胁粫?huì)松動(dòng)。

以上述①“設(shè)備插頭或插座脫離后的電壓不得超過(guò)24 V”此項(xiàng)要求為例，研究形成了專(zhuān)項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的要求，具體如下：

試驗(yàn)對(duì)象：對(duì)某型機(jī)載設(shè)備在插頭（座）分離情況下的插針（共676項(xiàng)）帶電安全性進(jìn)行檢查。

試驗(yàn)條件：①飛機(jī)狀態(tài)良好并按停放要求可靠接地，設(shè)備狀態(tài)良好，無(wú)故障；②三級(jí)計(jì)量單位定標(biāo)吻合的電壓表。

試驗(yàn)要求：①測(cè)試時(shí)，機(jī)上所有系統(tǒng)或設(shè)備均不開(kāi)機(jī)；②測(cè)量殘余電壓時(shí)，儀器探頭的觸點(diǎn)應(yīng)靠近零件或組合件的結(jié)合處，距結(jié)合處應(yīng)不大于20 mm。

試驗(yàn)程序：產(chǎn)品上電后按順序依次對(duì)676根插針的帶電情況進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)試驗(yàn)進(jìn)度進(jìn)行3 min循環(huán)供電，在完成所有的測(cè)量后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評(píng)估。

本次試驗(yàn)的結(jié)果為：電壓為0 V的有376根插針，0～0.1 V的之間有229根插針，0.1～1 V的有71根插針，測(cè)量結(jié)果均滿(mǎn)足GJB 358—1987《軍用飛機(jī)電搭接技術(shù)要求》。

2 結(jié)論及結(jié)束語(yǔ)

上述方法是針對(duì)航空裝備在研制階段中碰到的安全性問(wèn)題，充分考慮了設(shè)備對(duì)人的安全性影響，形成了機(jī)載航空電子設(shè)備對(duì)人的安全性評(píng)估要求。以殘余電壓為例，研究形成了此項(xiàng)要求的考核方法，其中包含了試驗(yàn)條件、要求及程序，并通過(guò)某型設(shè)備在試驗(yàn)過(guò)程中的具體操作流程及試驗(yàn)結(jié)果，最終以國(guó)軍標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)方法的可行性和準(zhǔn)確性進(jìn)行了考核?？己私Y(jié)果表明，本文建立的設(shè)備對(duì)人的安全性要求真實(shí)地反映了裝備使用過(guò)程中的維修安全問(wèn)題，建立的安全性專(zhuān)項(xiàng)試驗(yàn)方法即可為殘余電壓此項(xiàng)要求的安全性評(píng)估驗(yàn)證提供操作規(guī)范及依據(jù)，也可為其他要求的安全性評(píng)估提供參考，最終為機(jī)載航空電子設(shè)備的安全性評(píng)估奠定基礎(chǔ)。

［1］浙江省質(zhì)檢院.JB/T 11726—2013機(jī)床電氣控制系統(tǒng)·殘余電壓試驗(yàn)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013.

［2］美國(guó)運(yùn)輸部聯(lián)邦航空局.AC25-7A運(yùn)輸類(lèi)飛機(jī)合格審定飛行試驗(yàn)指南［S］.北京：航空工業(yè)出版社，1998.

［3］美國(guó)聯(lián)邦航空局.AC20-151關(guān)于機(jī)載防撞系統(tǒng)（TCASⅡ）7.0版本和S模式應(yīng)答機(jī)的咨詢(xún)通告［S］.［出版地不詳］［出版年不詳］.

［4］孫長(zhǎng)華.飛行安全中人的因素［J］.國(guó)際航空，1996（3）.

［5］［作者不詳］.1991—2000年西方制造的大型民用噴氣式飛機(jī)事故統(tǒng)計(jì)［J］.國(guó)際航空，2002（2）.