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民用飛機(jī)救生筏儲存箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路探討

Discussion of Design of Life Raft’ Storage of Civil Aircraft

賈大偉劉捷張維方 / Jia DaweiLiu JieZhang Weifang

(上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，上海 201210)

(Shanghai Aircraft Design and Research Institute, Shanghai 201210，China)

0引言

救生筏作為民用飛機(jī)水上迫降的應(yīng)急設(shè)備，可以用于機(jī)上乘員的水上救生。中國民用航空規(guī)章第121部(CCAR121)[1]規(guī)定當(dāng)飛機(jī)需要進(jìn)行超過50n mile的跨水延伸飛行時(shí)，機(jī)上必須要配備有足夠數(shù)量的救生筏。

對于在艙內(nèi)配備的全部應(yīng)急設(shè)備，不管是機(jī)組人員使用的，還是旅客使用的，都必須有相應(yīng)的存放設(shè)施。救生筏作為一種應(yīng)急設(shè)備，當(dāng)在飛機(jī)上配備時(shí)，就必須要相應(yīng)地設(shè)計(jì)儲存箱來容納和安裝救生筏。救生筏在飛機(jī)上安裝時(shí)，可以借用其他設(shè)備來存儲，也可以單獨(dú)設(shè)計(jì)儲存箱來存儲。

1救生筏在飛機(jī)中的安裝位置

民用飛機(jī)的救生筏在飛機(jī)上的安裝主要有兩個(gè)位置：客艙行李箱、客艙頂部天花板。

1.1　行李箱安裝

當(dāng)救生筏存放在行李箱里時(shí)，要盡量存放在離各個(gè)使用救生筏的應(yīng)急出口(這些出口應(yīng)該是通過水位計(jì)算后，確定在水上迫降時(shí)其門檻高度位于水位線上的出口)最近的行李箱里。這些行李箱里要求不能有卡死救生筏，而導(dǎo)致其無法快速甚至不能取出的設(shè)計(jì)特征，并且也不能有使其意外損壞的設(shè)計(jì)特征，如尖銳突出物等。

救生筏存放在行李箱里能直接利用現(xiàn)成空間，節(jié)省額外設(shè)計(jì)專門存儲箱的相關(guān)成本。但救生筏占據(jù)了一些行李箱，犧牲了部分的可用行李箱空間。

1.2　客艙頂部天花板安裝

當(dāng)救生筏安裝在客艙頂部天花板上時(shí)，除需要滿足類似行李箱存放時(shí)的要求外，還需要具有足夠的強(qiáng)度以保證在應(yīng)急著陸載荷下不致造成破損或致使救生筏脫落傷及機(jī)上乘員。

救生筏安裝在天花板上不需要占據(jù)行李箱空間，可以最大化地給乘客提供行李存放空間。但卻需要設(shè)計(jì)專門的儲存箱來存放，設(shè)計(jì)本身較為復(fù)雜，各種成本相應(yīng)也會增加。

2救生筏布置的相關(guān)適航要求

中國民用航空規(guī)章第25部(CCAR25)[2]對救生筏有如下要求：

25.1411 安全設(shè)備總則

(a) 可達(dá)性：機(jī)組應(yīng)急使用的安全設(shè)備必須易于接近。

(b) 存放設(shè)施：必須備有存放所需應(yīng)急設(shè)備的設(shè)施，該存放設(shè)施必須滿足下列要求：(1)布置得使應(yīng)急設(shè)備可以直接取用，而且其位置明顯易見；(2)能保護(hù)安全設(shè)備免受無意中的損壞。

(d) 救生筏：(2)救生筏必須存放在出口附近，在意外水上迫降時(shí)能夠通過該出口投出救生筏。

3救生筏儲存箱的相關(guān)適航要求

中國民用航空規(guī)章第25部-運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)(CCAR25)對救生筏儲存箱有如下要求：

25.301 載荷(a)；

25.303 安全系數(shù)；

25.305 強(qiáng)度和變形(a)、(b)、(c)；

25.307 結(jié)構(gòu)符合性的證明(a)；

25.561 應(yīng)急著陸情況總則(b1、b3)、(c)；

25.611 可達(dá)性措施(a)；

25.625 接頭系(a1、a2、a3)、(b1、b2)、(c)；

25.787 儲存艙(a)、(b)；

25.789 客艙和機(jī)組艙以及廚房中物件的固定(a)；

25.853 座艙內(nèi)部設(shè)施(a)、(d)；

25.1541 標(biāo)記和標(biāo)牌總則(a)、(b)；

25.1557 其它標(biāo)記和標(biāo)牌(a)。

4救生筏儲存箱的設(shè)計(jì)思路

救生筏儲存箱是為儲存救生筏而設(shè)計(jì)的，所以首先需要確定救生筏在飛機(jī)上的安裝位置。

4.1　救生筏在飛機(jī)上的安裝位置

救生筏在飛機(jī)上的安裝位置應(yīng)滿足CCAR25.1411安全設(shè)備總則中(a)可達(dá)性的要求。救生筏作為一種應(yīng)急使用的安全設(shè)備應(yīng)能夠讓機(jī)組人員易于接近，最好安裝在機(jī)組人員就座的座椅附近，力求做到伸手可及，或要求其可直接取用，而無任何干擾物；如果有，也必須是輕易可以移開的。

某型號飛機(jī)上安裝的救生筏安裝在后服務(wù)區(qū)的頂部天花板上，此位置靠近后乘務(wù)員座椅位置，能夠滿足易于接近的要求。如圖1所示。

圖1　救生筏存放位置

救生筏布置在后服務(wù)區(qū)天花板上也能滿足CCAR25.1411(d) 救生筏(2)的要求。后服務(wù)區(qū)天花板位置靠近后登機(jī)門和后服務(wù)門，滿足救生筏存放在出口附近的要求，在出現(xiàn)意外而作水上迫降時(shí)能夠通過這些出口投放救生筏。

4.2　救生筏存儲箱的布置要求

CCAR25.1411安全設(shè)備總則(b)存放設(shè)施要求：必須備有存放所需應(yīng)急設(shè)備的設(shè)施，該存放設(shè)施必須滿足下列要求：(1)布置得使應(yīng)急設(shè)備可以直接取用，而且其位置明顯易見；(2)能保護(hù)安全設(shè)備免受無意中的損壞。

根據(jù)此要求，當(dāng)把救生筏布置在后服務(wù)區(qū)天花板位置時(shí)，應(yīng)專門設(shè)計(jì)儲存箱來儲存救生筏。儲存箱是一個(gè)可打開的封閉盒體，通過支架安裝在后服務(wù)區(qū)部位的機(jī)體結(jié)構(gòu)上。此儲存箱設(shè)計(jì)有可開關(guān)的門，以方便救生筏的直接取用。將其設(shè)計(jì)成封閉的形式，可保護(hù)其免受無意中的損壞。

CCAR25.1411總則(b)(1)還要求救生筏位置明顯易見，結(jié)合CCAR25.1541標(biāo)記和標(biāo)牌總則和CCAR25.1557其它標(biāo)記和標(biāo)牌的要求，在儲存箱上應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)記標(biāo)牌使其能明顯易見。

除適航條款要求外，由于后服務(wù)區(qū)還布置著其他的系統(tǒng)及設(shè)備，因而儲存箱應(yīng)與其他相鄰的系統(tǒng)及設(shè)備保持一定的距離，比如在某型號飛機(jī)上，這些間距要求至少為1in。

4.3　救生筏尺寸及重量的確定

在確定救生筏及其儲存箱安裝位置確定后，應(yīng)確定擬存放的救生筏的打包重量及打包尺寸作為救生筏儲存箱設(shè)計(jì)的前提輸入。

4.4　救生筏存儲箱的載荷要求

CCAR25對救生筏儲存箱結(jié)構(gòu)的要求包括：CCAR25.301(a) 載荷、CCAR25.303安全系數(shù)、CCAR25.305強(qiáng)度和變形、CCAR25.307結(jié)構(gòu)符合性的證明、CCAR25.611可達(dá)性措施、CCAR25.625接頭系數(shù)等通用性要求。根據(jù)CCAR25.561應(yīng)急著陸情況總則的要求，在應(yīng)急著陸情況下，儲存箱(包括其接頭)應(yīng)能承受以下極限慣性載荷:(i)向上，3.0g；(ii)向前，9.0g；(iii)側(cè)向，對于機(jī)身為3.0g；(iv)向下，6.0g；(v)向后，1.5g。

儲存箱(包括接頭)應(yīng)滿足以上通用性要求及應(yīng)急著陸時(shí)的載荷要求。在應(yīng)急情況下，救生筏不能脫離儲存箱而(i)直接傷及乘員；(ii)穿透油箱、管路或損壞相鄰系統(tǒng)而引發(fā)火災(zāi)或傷害性的爆炸；(iii)使應(yīng)急著陸后使用的任何撤離設(shè)施失效。因此通常要在儲存箱中設(shè)計(jì)綁帶，捆綁住救生筏，使其不能自由運(yùn)動。

CCAR25.787儲存艙及25.789客艙和機(jī)組艙以及廚房中物件的固定也作了類似的要求，即應(yīng)急著陸載荷要求及救生筏綁定要求。

除適航要求外，在一般正常飛行情況下，儲存箱門在打開及關(guān)閉時(shí)需要考慮一定的任意載荷(abuse load)及操作力，儲存箱門打開也具有一定的角速度要求，如在某型號上，此角速度不能超過15°/s。

4.5　救生筏存儲箱材料要求

救生筏儲存箱應(yīng)采用質(zhì)輕的復(fù)合材料來制造。此復(fù)合材料由于使用在客艙內(nèi)部，因而也應(yīng)滿足CCAR25.853(a)、(d)條款的要求。

25.853(a)條款是關(guān)于材料阻燃試驗(yàn)的，對于儲存箱的制造材料，應(yīng)對其按CCAR25部附錄F第I部分《表明符合25.853 條或25.855 條的試驗(yàn)準(zhǔn)則和程序》進(jìn)行60s垂直燃燒試驗(yàn)。

25.853(d)條款針對材料熱釋放率試驗(yàn)及煙密度試驗(yàn)，對于儲存箱制造材料，應(yīng)對其按CCAR25部附錄F第IV部分《測定熱輻射下客艙材料熱釋放速率的試驗(yàn)方法》進(jìn)行熱釋放率試驗(yàn)；同時(shí)對產(chǎn)生的煙霧按CCAR 25部附錄F第V部分《測定艙內(nèi)材料發(fā)煙特性的試驗(yàn)方法》進(jìn)行煙密度試驗(yàn)。

此外，根據(jù)一些民用飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求，應(yīng)進(jìn)行煙霧毒性試驗(yàn)。煙霧毒性試驗(yàn)也有一些試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，如HB7066《民機(jī)機(jī)艙內(nèi)部非金屬材料燃燒產(chǎn)生毒性氣體的測定方法》[3]。

4.6　救生筏存儲箱門開關(guān)的耐久性要求

CCAR25.787儲存艙(b)中：如果用于客艙和機(jī)組艙中儲存艙的上述措施是帶鎖閂的門，其設(shè)計(jì)必須考慮到服役中預(yù)期的磨損和性能下降。

救生筏存放在儲存箱中，由于在一定的情況下需要取出，因而儲存箱設(shè)計(jì)有可以開關(guān)的門，此門通過鎖閂關(guān)閉。出于安全方面的考慮，在每一個(gè)飛行開始時(shí)，需要打開儲存箱門對救生筏進(jìn)行安全檢查，因而門上的鎖閂需要考慮服役中預(yù)期的磨損和性能下降。在某型號民用飛機(jī)上，此門鎖閂的使用壽命要求等同于同一飛機(jī)上行李箱門鎖閂或盥洗室門鎖閂的使用壽命。

5某型號飛機(jī)上救生筏使用的人機(jī)功效及應(yīng)急撤離分析

下面就以某型號飛機(jī)上的救生筏布置為例進(jìn)行人機(jī)功效及應(yīng)急撤離分析。

救生筏在某型號飛機(jī)上的布置位置如圖2所示。后服務(wù)區(qū)后面是后廚房，左前方和右前方是兩個(gè)后盥洗室，再往前部是客艙區(qū)域，救生筏布置在后服務(wù)區(qū)天花板上，此區(qū)域非常接近后登機(jī)門和后服務(wù)門。

圖2　救生筏存放位置

救生筏儲存箱門打開時(shí)可以朝向后廚房，也可以朝向客艙區(qū)域。一般情況下，在救生筏布置位置與后廚房之間的距離比較大時(shí)，可以將儲存箱門朝向后廚房。這一布置可使救生筏從儲存箱里取出后，快速地被投放到飛機(jī)外面。但是當(dāng)救生筏與后廚房位置比較小時(shí)，儲存箱門打開后，救生筏難以取出，此時(shí)箱門開口就只能朝向主客艙。在本例中，此門開口朝向主客艙。

如圖3所示，一個(gè)乘務(wù)員打開救生筏儲存箱，儲存箱打開時(shí)最低點(diǎn)的高度距離地板為1 250mm。這樣，乘務(wù)員可較容易地打開儲存箱，取出救生筏。兩個(gè)乘務(wù)員在打開箱門后合力將救生筏抬出飛機(jī)。

圖3　救生筏取出狀態(tài)

6結(jié)論

本文介紹了民用飛機(jī)救生筏在飛機(jī)上的位置布置情況，分析了兩種布置的優(yōu)缺點(diǎn)。同時(shí)結(jié)合具體的飛機(jī)型號，以天花板式救生筏儲存箱為例，結(jié)合民航相關(guān)法律法規(guī)的要求，詳細(xì)地闡述了救生筏儲存箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求及思路，可為其它飛機(jī)型號上救生筏存儲箱的設(shè)計(jì)提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國民用航空局.CCAR121-R4中國民用航空規(guī)章第121部：大型飛機(jī)公共航空運(yùn)輸承運(yùn)人運(yùn)行合格審定規(guī)則[S].北京:中國民用航空局，2010.

[2]中國民用航空局.CCAR25-R3中國民用航空規(guī)章第25部：運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國民用航空局，2001.

[3]HB7066 民機(jī)機(jī)艙內(nèi)部非金屬材料燃燒產(chǎn)生毒性氣體的測定方法[S].1994.

摘要：

民用飛機(jī)的救生筏是飛機(jī)應(yīng)急著陸時(shí)使用的一種救生設(shè)備，需要有專門的儲存箱來存放。詳細(xì)地闡述了救生筏安裝的適航要求，同時(shí)結(jié)合具體型號，以客艙天花板式儲存箱為例，對救生筏儲存箱的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了探討，并對其進(jìn)行了人機(jī)功效分析。

關(guān)鍵詞：民用飛機(jī)；救生筏；存儲箱；設(shè)計(jì)思路

[Abstract]Life Raft is one kind of life saving equipment during emergency landing of civil aircraft, and it needs to be placed in a special storage box. In this paper, the airworthiness requirements on life raft are thoroughly interpreted. The design idea of life raft stowage box is discussed and the ergonomics analysis are elaborated in details, specifically taking main cabin ceiling stowage as example and incorporating with specific type.

[Key words]civil aircraft; life raft; storage box; design idea

中圖分類號：V244.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A