陸鵬等

【摘 要】本文結(jié)合適航規(guī)章要求及民用飛機(jī)的特點(diǎn)，研究了快速釋壓特定風(fēng)險(xiǎn)對(duì)民用飛機(jī)和機(jī)內(nèi)乘員的安全性影響；通過(guò)對(duì)適航規(guī)章的研究，得出適用于快速釋壓風(fēng)險(xiǎn)的條款要求，在民用飛機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中做到有的放矢；并且通過(guò)對(duì)快速釋壓特定風(fēng)險(xiǎn)形成機(jī)理、破壞機(jī)制的分析，探索提出了民用飛機(jī)在設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中針對(duì)該風(fēng)險(xiǎn)可以采取的應(yīng)對(duì)措施，最大限度保障飛機(jī)和乘員的安全。

【關(guān)鍵詞】快速釋壓；民用飛機(jī)；增壓艙；增壓艙鄰界面

0 引言

民用飛機(jī)在飛行過(guò)程中，特別是巡航高度（一般是38000英尺）的氣壓和溫度都不適于人類(lèi)生存，為了乘員安全，會(huì)對(duì)飛機(jī)內(nèi)部進(jìn)行增壓，使得乘員乘坐飛機(jī)在巡航高度仍然感覺(jué)與地面環(huán)境（氣壓、氧氣等）差別不大，保障生命安全。而由于機(jī)身密封性能被破壞（結(jié)構(gòu)破損、密封條失效等）、氣源部件失效、空調(diào)流量不足等原因，會(huì)使得座艙高度升高，出現(xiàn)釋壓現(xiàn)象，危及乘員和飛機(jī)的安全。釋壓通常有3種類(lèi)型，包括爆炸釋壓、快速釋壓和慢性釋壓。爆發(fā)式釋壓是指在不超過(guò)1.5s內(nèi)發(fā)生，通常這種釋壓主要發(fā)生于小型飛機(jī)在非常高的高度飛行時(shí)，這種致命的釋壓并不多見(jiàn)。人類(lèi)的肺部通常需要約0.2秒的時(shí)間來(lái)釋放它們中間的空氣。任何短于這個(gè)時(shí)間發(fā)生的釋壓都會(huì)引起肺部的快速釋壓以及肺部的撕裂或者嚴(yán)重?fù)p傷。對(duì)付這類(lèi)釋壓唯一可選擇的緊急程序就是立即戴上氧氣面罩并盡快下降到較低的高度上。快速釋壓是指發(fā)生時(shí)間長(zhǎng)于1.5秒但是小于10秒的釋壓情況，壓力下降速率超過(guò)7000 ft/min。而且通常會(huì)有“砰”巨響和座艙空氣突然起霧。這種釋壓沒(méi)有很高的肺部損傷危險(xiǎn)，但是噪音、混亂和霧都不同程度地存在。盡快戴上氧氣面罩和下降仍是必要的，但還有其它的緊急措施可用來(lái)對(duì)付這種釋壓并減少釋壓造成的破壞。慢性釋壓一般在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生，由于空氣壓力的逐漸變化，在氧氣面罩從座艙頂板落下之前，逐漸或微小釋壓很難識(shí)別。慢性釋壓對(duì)增壓飛機(jī)來(lái)講也是一種危險(xiǎn)。座艙壓力的慢慢失去（更常見(jiàn)的是對(duì)座艙高度不正確的設(shè)置）和座艙高度的緩慢上升可能不會(huì)引起機(jī)組的及時(shí)注意并有效處置。對(duì)于所有符合運(yùn)輸級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)的噴氣飛機(jī)，F(xiàn)AR25.841 規(guī)定“當(dāng)超出安全的或預(yù)調(diào)的壓差限制和座艙壓力高度限制時(shí)顯示在飛行員或飛行機(jī)械員位置的警告顯示……以及一個(gè)聲響的或者視覺(jué)的信號(hào)（作為座艙高度顯示方式的補(bǔ)充）如果在座艙壓力高度超出10000英尺時(shí)能給予機(jī)組警告，就符合關(guān)于座艙壓力高度限制的警告要求”。另外，這些飛機(jī)被要求在增壓系統(tǒng)的構(gòu)件發(fā)生故障的情況下能夠?qū)⒖团摳叨认拗圃?5000英尺以下。但是這個(gè)客艙高度限制不是指的飛機(jī)結(jié)構(gòu)失效，而是僅指增壓系統(tǒng)中的構(gòu)件失效。

1 風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源

引起快速釋壓的主要原因包括：

a）壓力控制系統(tǒng)失效。流出閥是用以將座艙的壓力高度維持在理想的水平，流出閥故障可導(dǎo)致座艙壓力控制功能失效。

b）流入座艙的空氣減少。典型的導(dǎo)致新鮮空氣不能流入座艙的原因包括：空調(diào)系統(tǒng)中某些元件不工作，或者發(fā)動(dòng)機(jī)或壓氣機(jī)故障。

c）結(jié)構(gòu)失效。可能導(dǎo)致快速釋壓的飛機(jī)結(jié)構(gòu)失效包括艙門(mén)或窗戶(hù)密封性能?chē)?yán)重下降、窗戶(hù)破裂、艙門(mén)關(guān)閉不正確或者座艙主體結(jié)構(gòu)破裂等。

2 快速釋壓的危險(xiǎn)性

對(duì)飛機(jī)來(lái)說(shuō)，快速釋壓會(huì)導(dǎo)致艙內(nèi)壓力變化和增壓艙鄰界面變形，快速釋壓風(fēng)險(xiǎn)可能破壞安裝在增壓艙內(nèi)或者增壓艙鄰界面的系統(tǒng)，影響飛機(jī)的安全性。

對(duì)機(jī)內(nèi)的乘員來(lái)說(shuō)，快速釋壓風(fēng)險(xiǎn)包括缺氧和失去意識(shí)、減壓病和凍傷等，最大的威脅就是缺氧，但是飛機(jī)內(nèi)部的應(yīng)急供氧系統(tǒng)一般可以避免此類(lèi)危險(xiǎn)發(fā)生，并且在發(fā)生快速釋壓情況下，機(jī)組會(huì)采取應(yīng)急下降程序，下降到安全高度以保證機(jī)內(nèi)外氣壓平衡和艙內(nèi)氧氣充足。因此，只要正確地采取應(yīng)對(duì)措施，座艙快速釋壓造成乘員死亡或嚴(yán)重傷害的概率很低，多數(shù)為不適或一般性傷害；而且快速釋壓發(fā)生時(shí)通常會(huì)有“砰”的巨響和座艙空氣突然起霧現(xiàn)象，比較容易識(shí)別。只要機(jī)組受過(guò)相關(guān)訓(xùn)練，就有足夠的時(shí)間實(shí)施應(yīng)對(duì)措施。

3 相關(guān)的適航規(guī)章要求

在民用飛機(jī)研制過(guò)程中，為了保障飛機(jī)的安全性，有CCAR專(zhuān)門(mén)的適航規(guī)章對(duì)該類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)約束，以保證飛機(jī)面對(duì)此類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)候的安全性，具體如下所示：

a） 第25.1309條“設(shè)備、系統(tǒng)及安裝”，規(guī)定了設(shè)備、系統(tǒng)和安裝的安全性要求；

b） 第25.365條“增壓艙載荷要求”，規(guī)定了對(duì)承受增壓艙載荷對(duì)結(jié)構(gòu)的要求；

c） 第 25.571條“結(jié)構(gòu)損傷容限和疲勞評(píng)定的要求”，規(guī)定了對(duì)增壓艙的要求；

d） 第 25.775 條“風(fēng)擋和窗戶(hù)”，規(guī)定了對(duì)增壓艙風(fēng)擋和窗戶(hù)的要求；

e） 第25.783條“機(jī)身艙門(mén)”，規(guī)定了對(duì)增壓艙艙門(mén)的要求；

f） 第25.841條“增壓座艙”，規(guī)定了對(duì)增壓艙座艙的要求；

g） 第25.843條“增壓座艙的試驗(yàn)”，規(guī)定了對(duì)增壓座艙進(jìn)行強(qiáng)度、功能試驗(yàn)的要求；

h） 第25.1438條“增壓系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)”，規(guī)定了增壓系統(tǒng)元件試驗(yàn)的要求；

i） 第25.1441條“氧氣設(shè)備和供氧”，規(guī)定了氧氣設(shè)備和供氧功能的要求；

j） 第25.1453條“防止氧氣設(shè)備破裂的規(guī)定”，規(guī)定了加壓氧氣瓶和氧氣瓶與切斷閥之間管路需要滿(mǎn)足的要求。

4 設(shè)計(jì)過(guò)程對(duì)快速釋壓風(fēng)險(xiǎn)的考慮

a） 環(huán)境變化對(duì)布置在增壓艙內(nèi)部系統(tǒng)的影響分析?？焖籴寜簳?huì)降低增壓艙的壓力，環(huán)境的變化可能會(huì)影響系統(tǒng)的運(yùn)行和引起系統(tǒng)失效，關(guān)鍵系統(tǒng)的異常或失效將會(huì)影響飛行安全；但是在飛機(jī)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，會(huì)考慮此類(lèi)事件發(fā)生的情況，提前采取應(yīng)對(duì)措施，例如，將艙內(nèi)的關(guān)鍵設(shè)備設(shè)計(jì)的可以在壓力、溫度等環(huán)境因素改變的情況下，保持正常工作一段時(shí)間，一般該時(shí)間會(huì)長(zhǎng)于飛機(jī)應(yīng)急下降的時(shí)間；或者將互為冗余的飛行關(guān)鍵系統(tǒng)布置在不同的艙內(nèi)，以減緩快速釋壓對(duì)飛行關(guān)鍵系統(tǒng)的影響時(shí)間。

圖1 增壓艙鄰界面變形對(duì)系統(tǒng)的影響

b） 增壓艙鄰界面變形對(duì)布置在鄰界面附近系統(tǒng)的影響分析。如圖1：增壓艙1和增壓艙2為相鄰的飛機(jī)增壓艙，系統(tǒng)1、系統(tǒng)2和系統(tǒng)3安裝在增壓艙之間的界面上。如果增壓艙1發(fā)生快速釋壓且艙內(nèi)壓力下降，增壓艙1與增壓艙2之間的壓差將會(huì)導(dǎo)致界面發(fā)生變形，破壞系統(tǒng)1、系統(tǒng)2、系統(tǒng)3的安裝和改變這些系統(tǒng)（下轉(zhuǎn)第143頁(yè)）（上接第92頁(yè)）的位置，從而引起系統(tǒng)失效。對(duì)于此類(lèi)情況，一般設(shè)計(jì)的時(shí)候，會(huì)對(duì)布置在增壓艙鄰界面附近的設(shè)備，會(huì)預(yù)留一定的間隙，防止因?yàn)樵鰤号撪徑缑孀冃螌?dǎo)致設(shè)備失效的情況發(fā)生。對(duì)于安裝在增壓艙之間界面上的冗余系統(tǒng)，采取相互隔離設(shè)計(jì)，確保界面變形不會(huì)同時(shí)破壞相互冗余系統(tǒng)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)民用飛機(jī)在飛行過(guò)程中可能遭遇快速釋壓風(fēng)險(xiǎn)的情況，給出了增壓艙內(nèi)部和增壓艙鄰界面飛行關(guān)鍵系統(tǒng)的布置方法，以最大限度避免由于快速釋壓導(dǎo)致災(zāi)難性事故發(fā)生的可能，對(duì)于飛機(jī)內(nèi)部乘員來(lái)說(shuō)，由于飛機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)該風(fēng)險(xiǎn)的考慮，以及機(jī)組操作手冊(cè)中一般具有應(yīng)對(duì)此類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)的措施，所以對(duì)乘員的安全性影響在可控制范圍之內(nèi)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中國(guó)民用航空規(guī)章 第25 部 運(yùn)輸類(lèi)飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]FAR PART 25 AIRWORTHINESS STANDARDS： TRANSPORT CATEGORY AIRPLANES[S].

[責(zé)任編輯：曹明明]