旋翼航空器應(yīng)急撤離適航要求及符合性驗(yàn)證技術(shù)研究

王小明

(中國直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333001)

0 引言

隨著航空工業(yè)的快速發(fā)展，旋翼航空器正朝著高速、重載、多客的方向進(jìn)步。旋翼航空器發(fā)展至今，其安全性也已得到了大幅提高。然而由于旋翼航空器本身及其飛行環(huán)境的復(fù)雜性，在飛行過程中常常會出現(xiàn)難以預(yù)測的故障，在旋翼航空器迫降成功后，特別是對于載客量大的旋翼航空器，應(yīng)急撤離作為安全的最后一道關(guān)卡就顯得尤為重要。

ICAO的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在1998-2007年間世界范圍內(nèi)發(fā)生的飛機(jī)事故中，約90%的乘客(約8萬人)借助應(yīng)急撤離的方式脫險(xiǎn)生還[1]。雖然統(tǒng)計(jì)的絕大部分是固定翼民機(jī)的應(yīng)急撤離數(shù)據(jù)，但可以看出航空器應(yīng)急撤離能力的重要性。

目前，針對旋翼航空器的應(yīng)急撤離研究主要是設(shè)計(jì)單因素(比如出口位置、出口高度、出口標(biāo)記、過道寬度、應(yīng)急通路等)和功能性試驗(yàn)(出口的開啟鎖緊、撤離輔助設(shè)備性能，應(yīng)急拋放、應(yīng)急照明系統(tǒng)等)兩方面。在固定翼民機(jī)還進(jìn)行了應(yīng)急撤離演示試驗(yàn)來研究客艙布置、撤離環(huán)境、撤離方案、撤離行為等因素對撤離效率的影響，旋翼航空器的應(yīng)急撤離驗(yàn)證可以借鑒固定翼民機(jī)的相適應(yīng)的研究成果。為了獲得較為全面的撤離數(shù)據(jù)，一些學(xué)者提出使用計(jì)算機(jī)對航空器應(yīng)急撤離進(jìn)行仿真作為滿足應(yīng)急撤離適航要求的方法[2]，仿真結(jié)果雖沒有得到FAA認(rèn)可，但對撤離演示試驗(yàn)方案和航空器概念設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)優(yōu)化價(jià)值。

1 應(yīng)急撤離相關(guān)適航條款要求

FAA和CAAC在運(yùn)輸類旋翼航空器相應(yīng)的適航規(guī)章中對影響撤離的航空器設(shè)計(jì)因素進(jìn)行了限制要求[3-4]，如應(yīng)急出口類型和數(shù)量、應(yīng)急出口標(biāo)記、應(yīng)急照明、應(yīng)急出口通路、主過道寬度等，并要求客座量在44座以上或符合CCAR29.803(d)(2)條要求的密集型內(nèi)部布置的小型旋翼航空器須按CCAR29部附件D的要求進(jìn)行應(yīng)急撤離演示試驗(yàn)。本文梳理了運(yùn)輸類旋翼航空器應(yīng)急撤離相關(guān)的適航要求，涉及的主要條款和基本要求見表1。

表1 應(yīng)急撤離涉及的主要條款和基本要求

2 應(yīng)急撤離適航符合性驗(yàn)證方法與思路

2.1 符合性驗(yàn)證方法

結(jié)合以往國內(nèi)外運(yùn)輸類旋翼航空器的適航取證經(jīng)驗(yàn)，分析研究CCAR29部之應(yīng)急撤離相關(guān)適航規(guī)章條款[3]，給出建議的符合性驗(yàn)證方法，見表2。

2.2 符合性驗(yàn)證思路

通過對CCAR29部適航規(guī)章的解析，結(jié)合航空器的研制流程，總結(jié)出旋翼航空器的應(yīng)急撤離適航驗(yàn)證工作大致可分為三個(gè)階段：設(shè)計(jì)分析符合性階段、工程驗(yàn)證試驗(yàn)符合性階段、演示試驗(yàn)符合性階段。

1) 設(shè)計(jì)分析符合性階段

設(shè)計(jì)分析符合性階段指在旋翼航空器初步設(shè)計(jì)時(shí)對其上每個(gè)機(jī)組成員和旅客的區(qū)域的應(yīng)急撤離措施的總體布置做設(shè)計(jì)說明，主要包括應(yīng)急出口的組成、類型、數(shù)量、布置、標(biāo)記、開啟方法，撤離輔助設(shè)施，應(yīng)急照明系統(tǒng)，應(yīng)急出口通路、主過道寬度等。

首先，根據(jù)旋翼航空器的總體方案、乘客數(shù)、內(nèi)部布置確定應(yīng)急出口的類型和數(shù)量，并考慮在其起落架放下和收上墜撞著陸(傾倒在一側(cè)，應(yīng)急出口不便于使用)和申請水上構(gòu)型(水上迫降時(shí)，水和漂浮裝置不得阻礙應(yīng)急出口的使用)情況，確定應(yīng)急出口的布置位置，也可以把滿足應(yīng)急出口相關(guān)要求的客艙門、機(jī)組艙門和服務(wù)艙門作為應(yīng)急出口。

表2 應(yīng)急撤離主要條款符合性驗(yàn)證方法

然后，針對確定的應(yīng)急出口及其開啟方法進(jìn)行標(biāo)記，包括字體、顏色、背景、對比度、亮度和簡要操作說明等。對于陸基航空器，需根據(jù)乘客數(shù)、航空器著陸姿態(tài)、出口門檻離地高度、出口是否與地板平齊等信息判斷是否必須配備撤離輔助設(shè)施(滑梯或繩索)。如果申請A類旋翼航空器，還須配備應(yīng)急照明系統(tǒng)，并對應(yīng)急照明系統(tǒng)的控制方式、電源系統(tǒng)、照明亮度進(jìn)行設(shè)計(jì)。

最后，對旅客艙進(jìn)行布局設(shè)計(jì)，確保每條通向Ⅰ和Ⅱ型應(yīng)急出口的通路、每條過道至Ⅲ和Ⅳ型出口的通路必須滿足CCAR29.813條的無阻礙和寬度要求。座椅之間的旅客主過道寬度必須等于或大于CCAR29.815條中規(guī)定的最小值，對于不規(guī)則座椅布局和座椅的特征，除圖紙外還需機(jī)上實(shí)際測量確定。

2) 工程驗(yàn)證試驗(yàn)符合性階段

工程驗(yàn)證試驗(yàn)符合性階段主要是對旋翼航空器的結(jié)構(gòu)、機(jī)載設(shè)備、應(yīng)急照明系統(tǒng)等進(jìn)行功能性驗(yàn)證，包括航空器檢查、設(shè)備級和裝機(jī)后驗(yàn)證試驗(yàn)、機(jī)上地面試驗(yàn)等。需從以下幾方面進(jìn)行驗(yàn)證：

① 應(yīng)急出口的標(biāo)記的檢查：應(yīng)急出口位置和開啟方式的標(biāo)記的可見度、字體、顏色、對比度、亮度，開啟方式的說明；

② 應(yīng)急出口的功能試驗(yàn)驗(yàn)證：在航空器上對應(yīng)急出口的開啟方式、開啟力，應(yīng)急拋放出口的拋放和拋放力(如存在)進(jìn)行驗(yàn)證，應(yīng)急出口的鎖緊裝置在設(shè)備級驗(yàn)證試驗(yàn)中驗(yàn)證防意外或損壞而打開；

③ 應(yīng)急撤離輔助設(shè)施設(shè)備級和裝機(jī)驗(yàn)證：如有撤離輔助設(shè)施(滑梯或繩索)，須對滑梯的功能和性能進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，包括自動展開功能、展開時(shí)間、展開和充氣試驗(yàn)，對繩索進(jìn)行靜載計(jì)算分析和試驗(yàn)，最終須配合完成應(yīng)急撤離演示試驗(yàn)；

④ 水上迫降應(yīng)急出口的使用功能驗(yàn)證：如果旋翼航空器申請水上迫降構(gòu)型，對應(yīng)急出口和漂浮裝置的相對位置(收藏和展開)進(jìn)行分析評估或通過入水試驗(yàn)來表明所有水上迫降構(gòu)型出口不會受到收藏的和展開的應(yīng)急漂浮裝置的影響；

⑤ 應(yīng)急照明系統(tǒng)功能驗(yàn)證：對應(yīng)急照明系統(tǒng)(A類旋翼航空器)的控制裝置功能、電源系統(tǒng)獨(dú)立性、照明時(shí)間和亮度進(jìn)行功能試驗(yàn)確認(rèn)；

⑥ 應(yīng)急出口通路和主過道寬度檢查：對應(yīng)急出口通路和主過道寬度進(jìn)行機(jī)上檢查和實(shí)際測量核實(shí)。

3) 演示試驗(yàn)符合性階段

當(dāng)旋翼航空器應(yīng)急撤離相關(guān)的結(jié)構(gòu)、設(shè)備、系統(tǒng)都已完成功能及安裝驗(yàn)證工作，客座量超過44座以上或符合CCAR29.803(d)(2)條要求的密集型內(nèi)部布置的小型旋翼航空器，還須按CCAR29部附件D的要求進(jìn)行應(yīng)急撤離演示試驗(yàn)。

撤離演示試驗(yàn)是在人為制造的撤離場景下研究應(yīng)急撤離及其各種因素的影響規(guī)律。應(yīng)急撤離演示試驗(yàn)必須遵照嚴(yán)格的試驗(yàn)準(zhǔn)則和程序進(jìn)行。主要模擬條件有：航空器所處環(huán)境和狀態(tài)、參試人員性別和年齡比例、參試人員的職業(yè)限制、客艙環(huán)境、出口數(shù)量限制、撤離狀況等因素。

但應(yīng)急撤離演示試驗(yàn)周期長，費(fèi)用高，參試人員多且易受到傷害。為了彌補(bǔ)上述缺陷，在進(jìn)行大量撤離影響因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，可通過計(jì)算機(jī)對應(yīng)急撤離過程進(jìn)行仿真研究。國內(nèi)外已有學(xué)者對應(yīng)急撤離模擬仿真進(jìn)行了研究，并大力推進(jìn)應(yīng)急撤離的仿真研究在撤離適航演示試驗(yàn)中的方案優(yōu)化和指導(dǎo)作用。

應(yīng)急撤離試驗(yàn)的研究成果，對航空器的應(yīng)急撤離措施設(shè)計(jì)和應(yīng)急撤離方案起到很大的改進(jìn)和優(yōu)化作用，使航空器的安全性有了很大的提高。

3 型號取證實(shí)例分析

實(shí)際型號取證過程中，對于應(yīng)急撤離的驗(yàn)證工作，應(yīng)按照以上的驗(yàn)證要求和相應(yīng)的驗(yàn)證方法來進(jìn)行。下面以CCAR29部審定的某型機(jī)為例分析應(yīng)急撤離相關(guān)條款符合性驗(yàn)證的具體應(yīng)用。

某型機(jī)是按CCAR29部規(guī)章進(jìn)行審定的，針對應(yīng)急撤離只需要驗(yàn)證滿足CCAR29.803至CCAR29.815條款的要求。主要通過設(shè)計(jì)圖紙(圖1、2所示)、應(yīng)急出口功能性試驗(yàn)、應(yīng)急通路和主過道寬度機(jī)上檢查、應(yīng)急照明系統(tǒng)接線圖和地面試驗(yàn)等方法進(jìn)行驗(yàn)證。

圖1 某型機(jī)應(yīng)急出口布置(左側(cè))

圖2 某型機(jī)應(yīng)急撤離通道示意圖

4 結(jié)論

旋翼航空器正向大型化、復(fù)雜化、高速化不斷發(fā)展。應(yīng)急撤離技術(shù)作為安全的最后防線必須得到充分的驗(yàn)證。本文主要總結(jié)分析了運(yùn)輸類旋翼航空器應(yīng)急撤離相關(guān)適航要求，給出了相應(yīng)的符合性驗(yàn)證思路和方法建議，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行了應(yīng)急撤離的驗(yàn)證應(yīng)用?？蔀樾砗娇掌餍滦吞栄兄苹蚋男偷膽?yīng)急撤離驗(yàn)證提供參考和指導(dǎo)，同時(shí)也為旋翼航空器頂層概念階段的設(shè)計(jì)和運(yùn)營商制定應(yīng)急撤離程序、訓(xùn)練方案給予幫助。