項 勇 何鐘武 王春生

（1.中航工業(yè)洪都，江西 南昌 330024；2.中航工業(yè)綜合技術(shù)研究所，北京 100028）

飛機的飛行事故嚴(yán)重地威脅著乘員的生命安全。根據(jù)美國NTSB（National Transportation Safety Boards）統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示1990 ～ 1999年通用航空發(fā)生事故20 000起，其中4 000多起是致命的。事實證明，無論飛機設(shè)計和制造得多么先進、可靠，由于各種不能完全準(zhǔn)確預(yù)測的原因（設(shè)計、制造、維護、氣象以及人為差錯等），飛機發(fā)生災(zāi)難總是難以完全避免的。而民用特技類飛機由于要做出各種高難度特技動作，遇到的應(yīng)急情況較其它通用飛機要復(fù)雜很多，因此最大程度保證特技類飛機乘員安全新型應(yīng)急救生技術(shù)的應(yīng)用正在成為一種趨勢。而該項技術(shù)正成為我國特技類飛機適航審定的難點。

1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀及國外發(fā)展趨勢分析

1.1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

我國通用飛機取證的型號只有N5A、運12、小鷹500、AC500等幾種正常類飛機型號，因此它們采用的應(yīng)急救生技術(shù)都是23部適航規(guī)章已經(jīng)包括的，主要滿足23.561、23.562應(yīng)急著陸情況和23.805、23.807等應(yīng)急出口的要求。通過機體結(jié)構(gòu)，起落架，座椅靜、動強度設(shè)計和試驗來防護乘員的安全，驗證應(yīng)急情況下的結(jié)構(gòu)強度和系統(tǒng)的能力以保護乘員在碰撞沖擊環(huán)境免受嚴(yán)重?fù)p傷。其中座椅及其約束系統(tǒng)是保護乘員安全最重要的系統(tǒng)之一，普通的飛機座椅系統(tǒng)由座椅本身結(jié)構(gòu)、椅墊、安全帶和座椅與地板連接件等組成。

運12、N5A型號審定時采用的是民航局1986年頒布的CCAR–23，其中的23.562應(yīng)急著陸動態(tài)要求是CCAR–23部1990年第一次修訂時增加的，因此并未考慮23.562條要求；小鷹500、AC500采用的是民航局1993年頒布的CCAR–23–R1，因此必須要考慮23.562條要求。但從國內(nèi)目前的技術(shù)來看，缺少做動態(tài)試驗的經(jīng)驗，也缺乏這方面的試驗條件，據(jù)了解小鷹500飛機對于此項試驗適航部門給予一年豁免期，但是到目前還沒有進展。

目前，國內(nèi)民用特技類飛機還是一個空白，由于特技類飛機較正常類飛機的諸多特殊性，因此研究特技類飛機乘員應(yīng)急救生方式顯得尤為必要。

1.2 發(fā)展趨勢

隨著設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，特技類飛機正朝著大過載、玻璃化座艙方向發(fā)展。由于特技類飛機體積小重量輕，座艙空間有限，因此對于安全救生系統(tǒng)設(shè)計變得更加困難。

從提高飛機安全性角度來講現(xiàn)在主要有兩種發(fā)展趨勢。

1.2.1 采用應(yīng)急降落傘系統(tǒng)。典型的代表機型有SR–20飛機：它給每個座位點都設(shè)計有4個固定點的安全系統(tǒng)，該機還裝備有飛機應(yīng)急降落傘系統(tǒng)（CAPS）。系統(tǒng)由固體火箭發(fā)動機、牽引帶、飛機容器蓋子、打包的降落傘組成（見圖1所示）。一旦出現(xiàn)應(yīng)急情況（如發(fā)動機停車），駕駛員可在艙內(nèi)操縱飛機降落傘系統(tǒng)，使飛機徐徐地安全下降，乘員可以安全地降落到地面上。

由于應(yīng)急降落傘系統(tǒng)已有SR–20飛機成功的適航審定經(jīng)驗，因此本文不作重點論述。

圖1 飛機利用應(yīng)急降落傘降落圖

由于SR–20飛機是正常類飛機，不需要進行特技飛行，因此它的要求和運行中遇到的應(yīng)急情況遠(yuǎn)沒有單發(fā)特技類飛機復(fù)雜。筆者認(rèn)為這種應(yīng)急降落傘系統(tǒng)應(yīng)用在單發(fā)特技類飛機上還是需要進行認(rèn)真地研究。由于應(yīng)急降落傘在民機上已有成功經(jīng)驗，本文不作詳細(xì)論述。

1.2.2 使用彈射座椅。典型的代表機型有Su–29飛機：安裝俄羅斯生產(chǎn)的彈射座椅，由彈射機構(gòu)、座椅、帶開傘裝置的降落傘箱（裝備破蓋裝置）、綜合背帶–安全帶系統(tǒng)、腰帶和肩帶脫離座椅裝置、彈射操縱裝置組成，可保證飛行員安全應(yīng)急離機。離機程序控制系統(tǒng)由彈射選擇機構(gòu)、燃?xì)鈱?dǎo)管等組成。在應(yīng)急情況下，啟動應(yīng)急彈射救生系統(tǒng)，使乘員能安全降落。

2 某型特技類飛機應(yīng)急救生適航技術(shù)探討

2.1 某型特技類飛機簡介

2.1.1 飛機技術(shù)特點和用途

技術(shù)特點：最大爬升率11m/s，最大過載+9/-7g，玻璃式座艙蓋，應(yīng)急救生采用0–0彈射救生方式。

用途：用于航空俱樂部、航空運動學(xué)校進行個人飛行娛樂和特技飛行訓(xùn)練、表演；用于飛行學(xué)院進行飛行員篩選和初級飛行訓(xùn)練。

2.1.2 適航要求。

飛機按CCAR–23申請?zhí)丶碱愶w機型號合格證。根據(jù)型號實際情況，保證安全性應(yīng)急救生采用超輕型彈射座椅。

目前民用適航規(guī)章中沒有考慮彈射座椅的適航要求以及推薦的驗證方法，使安裝彈射座椅的民用小型飛機取證增加技術(shù)難度和延長取證周期。并且缺乏適合小飛機使用的彈射座椅。由于軍機使用的彈射座椅系統(tǒng)非常復(fù)雜，費用非常昂貴，重量相對比較重，不可能使用到小型民用飛機上。

該項工作國內(nèi)未開展過，特此研究與探討。

2.2 研究思路

2.2.1 美國FAA關(guān)于安裝彈射座椅適航要求

適航規(guī)章對應(yīng)急情況有如下主要規(guī)定：

● 應(yīng)急著陸情況：FAR 23.561和FAR 23.562。

● 應(yīng)急出口：FAR 23.807：對于特技類飛機，應(yīng)使每個乘員能在VSO（飛機可操縱的定常飛行的最小速度） 與VD（設(shè)計俯沖速度） 之間的任何速度下棄機離開。

滑動的、拋放的和安裝鉸鏈的座艙蓋設(shè)計FAR23都沒有預(yù)見到。乘員在翻倒損壞飛機中的保護和逃離，以及在空中的應(yīng)急逃離措施都應(yīng)該在合格審定計劃中列出。

對FAR23.807應(yīng)急出口，在AC 23–17B中，對應(yīng)急出口的規(guī)定也作出了如下解釋[2]：

● 如果座艙蓋不可拋放，則應(yīng)該表明座艙蓋能開的足夠大，在VSO和VD速度之間，乘員能夠安全地離機。

● 如果座艙蓋可拋放，則表明在VSO和VD之間離機時，座艙蓋軌跡不會傷害乘員。同樣要驗證，沒有座艙蓋時，飛機能夠繼續(xù)安全飛行和著陸。并證明，不會因為疏忽操作而導(dǎo)致發(fā)生座艙蓋拋放。

● 當(dāng)飛機翻倒停止時，可拋放艙蓋不可以堵塞。

根據(jù)FAA最新出版的AC23–19A“飛機機體驗證指南”提供的信息，對于軍用飛機上通常安裝的彈射座椅用于民用飛機上，是允許的。FAA充分肯定了這一做法（指軍用的彈射座椅用于民機）。

對于民用飛機安裝彈射座椅，F(xiàn)AA指出：

● 安裝彈射座椅的飛機可以取得型號合格證。

● FAA沒有彈射座椅的任何最低安全標(biāo)準(zhǔn)，也沒有專門的技術(shù)評價彈射座椅試驗；空軍體系的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可作為最低安全標(biāo)準(zhǔn)。

● FAA只批準(zhǔn)資料，而之前，資料必須經(jīng)空軍審查并且同意彈射座椅滿足空軍有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的機組逃生、試驗和評定的要求。

● 如果選擇執(zhí)行等效安全標(biāo)準(zhǔn)，彈射座椅使用包線的下限必須是地面以上的零高度和零空速。

● 彈射座椅的等效安全標(biāo)準(zhǔn)也適用其他FAR 23.807（應(yīng)急出口）、FAR 23.1309（安全性）。

2.2.2 中國民航關(guān)于小飛機安裝彈射座椅適航要求

目前中國民航關(guān)于特技類飛機安裝彈射座椅沒有明確的適航規(guī)定。但是在條款中提供了可能的解決途徑：

● 在CCAR 23.562（e）中指出“如果在合理的基礎(chǔ)上得到驗證，某種替代方法亦可應(yīng)用，但應(yīng)達(dá)到等效于或高于本條所要求的保護乘員安全水平”。這就向申請人說明，如果申請人有其他等效安全的方法，可以不必進行CCAR 23.562（b）、（c）條的應(yīng)急著陸動態(tài)試驗。因此，飛機上安裝了應(yīng)急彈射座椅系統(tǒng)，而不做CCAR 23.562（b）、（c）條的應(yīng)急著陸動態(tài)試驗是符合CCAR23.562要求的，而這里采取的是符合CCAR 23.562（e）的等效方法，而不能豁免。

● 在適航規(guī)章CCAR 21.21條中也指出“對于利用軍方使用經(jīng)驗證明具有等效安全水平或者規(guī)定的使用限制保證飛行安全的，局方可以同意該產(chǎn)品不必符合會使申請人負(fù)擔(dān)過重的某些適航條款?！?/p>

以上所述的CAAC和FAA相關(guān)的適航規(guī)定，在根本上是一致的?？偟膩碚f，可以這樣認(rèn)為：民機上安裝彈射座椅的方法可以作為滿足CCAR 23.562條應(yīng)急著陸動態(tài)要求的替代方法；軍方的審查資料可以作為適航當(dāng)局批準(zhǔn)該條款的依據(jù)。

2.3 適航要求的確定過程

由于美國FAA發(fā)布的咨詢通報雖然不是強制性的，但它提供的方法中國民航局適航部門是認(rèn)可的。因此滿足AC 23–17B和AC 23–19A要求對于安裝彈射座椅的飛機適航取證是一種現(xiàn)實和快捷的方式。雖然彈射座椅在軍機上使用有幾十年經(jīng)驗，如果在民機上使用按CCAR 21.16規(guī)定仍然屬于新穎或獨特的設(shè)計特點。因此按照CCAR–21和FAA Order 8110.4C的要求必須制定專用條件和系統(tǒng)合格審定計劃以指導(dǎo)型號適航審定工作的開展。

2.3.1 制定專用條件

制定彈射座椅專用條件，以確定彈射座椅系統(tǒng)審定基礎(chǔ)。筆者認(rèn)為專用條件應(yīng)明確以下幾點：

● 引用的規(guī)范；

● 座艙蓋設(shè)計要求；

● 座椅的試驗要求，并且指明試驗、資料已獲得軍方認(rèn)可或按軍方規(guī)范要求進行有關(guān)設(shè)計和試驗工作，由適航當(dāng)局監(jiān)控；

● 座椅的性能要求

明確使用下限必須要滿足零高度和零速度彈射，同時必須滿足飛機使用包線范圍；

明確座椅乘員重量要求必須滿足§23.785條：每一座椅和約束系統(tǒng)及其支撐結(jié)構(gòu)必須按乘員體重至少97kg（215磅）進行設(shè)計。

● 安全性評估

如果有座艙蓋應(yīng)急拋放系統(tǒng)，要明確座艙蓋應(yīng)急拋放不會妨礙繼續(xù)安全飛行和著陸，同時要評估座艙蓋拋放軌跡對乘員安全逃生的影響；

● 必須明確符合適航要求的標(biāo)記信息；

● 必須明確向適航當(dāng)局提交的資料文件；

● 約束系統(tǒng)設(shè)計必須滿足CCAR 23.561要求。

2.3.2 彈射座椅系統(tǒng)合格審定計劃的制定

按美國FAA Order 8110.4C要求型號合格證申請人必須制定合格審定計劃，以指導(dǎo)飛機彈射座椅系統(tǒng)型號合格審定工作。彈射座椅系統(tǒng)合格審定計劃包括以下內(nèi)容：

● 申請人名稱、申請日期、型號名稱；

● 系統(tǒng)描述：包括彈射座椅系統(tǒng)組成和系統(tǒng)功能；

● 審定基礎(chǔ)：包括23部有關(guān)適用的條款和分條款、等效安全要求、彈射座椅專用條件；

● 對于23部和專用條件具體條款怎樣符合性的描述（地面試驗、飛行試驗、

分析、相似或其它可接受的符合性方法；

● 檢查單：確定適用條款的符合性文件名稱；

● 試驗計劃：包括具體試驗項目完成日期說明。

專用條件和彈射座椅系統(tǒng)合格審定計劃完成后，局方和申請方根據(jù)雙方達(dá)成的審定基礎(chǔ)和審定計劃開展符合性驗證和審查工作。

3 結(jié)束語

一旦國內(nèi)3 000m以下空域完全放開，通用航空市場會得到快速發(fā)展，對特技類飛機需求會快速增加。筆者建議適航部門和飛機制造商盡快加強溝通，共同制定特技類飛機新型應(yīng)急救生技術(shù)的具體適航要求，形成法規(guī)性文件，指導(dǎo)飛機制造商取證，為新研飛機早日進入市場提供技術(shù)支持。