林桂平

【摘 要】根據(jù)《運輸類飛機燃油箱系統(tǒng)設(shè)計評審：降低可燃性，維護和檢查要求》（FAR25-102修正案）和《燃油箱系統(tǒng)容錯評估要求》（SFAR88）的要求，型號合格證持有人以及申請人必須制定飛機燃油箱系統(tǒng)點火源防護所涉及的適航限制項目（ALI）。本文對ALI的制定方法與流程進行了研究和分析，從點火源防護安全性評估出發(fā)，運用“四元素”評估準則確定“不安全狀態(tài)”，進而制定出以關(guān)鍵設(shè)計構(gòu)型控制限制（ CDCCL）和維修/檢查任務(wù)為主的適航限制項目（ALI）。

【關(guān)鍵詞】適航限制項目；四元素；關(guān)鍵設(shè)計構(gòu)型控制限制

0 引言

燃油系統(tǒng)的安全問題一直以來是航空安全的主要問題之一。自上世紀五十年代起，全世界共發(fā)生十多起油箱點燃事故，導致大量的人員傷亡和財產(chǎn)損失。在這些事故中，環(huán)球航空TWA800航班事故對與飛機燃油系統(tǒng)設(shè)計有關(guān)的適航條例產(chǎn)生了巨大影響。在這起事故發(fā)生后，美國國家運輸安全委員會（NTSB）對于該事故展開了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)事故起因是不明點火源引起中央油箱爆炸。為此，F(xiàn)AA在2001年頒布了與燃油箱系統(tǒng)維護檢查相關(guān)的《運輸類飛機燃油箱系統(tǒng)設(shè)計評審：降低可燃性，維護和檢查要求》（FAR25-102修正案）和《燃油箱系統(tǒng)容錯評估要求》（SFAR88），其中SFAR88包含了適航限制項目（ALI）和其他持續(xù)適航文件（ICA）兩部分，本文就燃油系統(tǒng)適航限制項目（ALI）的制定方法進行了研究和分析，這對民用飛機適航取證和持續(xù)適航具有重要的意義。

1 燃油系統(tǒng)ALI的目的和作用

燃油系統(tǒng)ALI是為了防止燃油箱內(nèi)部由于潛在的失效、變更、修理或維護措施而引起的潛在點火源，對點火源起到防護作用，降低燃油箱的可燃性，因為點火源若與可燃性燃油蒸汽結(jié)合，將有可能會造成燃油箱爆炸并進一步導致飛機失事。

如圖1所示為SFAR88的執(zhí)行流程圖，其中也顯示了燃油系統(tǒng)ALI的制定過程。燃油系統(tǒng)ALI是燃油系統(tǒng)安全狀態(tài)分析判斷的結(jié)果，這些分析判斷表明系統(tǒng)存在與SFAR88中所定義的由于系統(tǒng)構(gòu)型改變、修理或維修差錯所導致的與“不安全狀態(tài)”有關(guān)的失效狀態(tài)。若不按照相關(guān)法規(guī)采取特定的工作或操作，這些失效狀態(tài)將會導致燃油箱有著火和爆炸的風險，進而將導致飛機產(chǎn)生嚴重的后果。

2 燃油系統(tǒng)安全狀態(tài)的評估

SFAR88要求型號合格證和補充型號合格證申請人/持有人對飛機燃油箱系統(tǒng)進行安全性評估，確定點火源防護特征，制定燃油系統(tǒng)維護和檢查指南來保持燃油系統(tǒng)的點火源防護特征，使燃油系統(tǒng)不會有點火源的存在或發(fā)展。

對燃油系統(tǒng)安全狀態(tài)的評估，首先描述所要研究飛機的燃油系統(tǒng)，介紹其組成及各個部件的功能；然后對所研究的飛機燃油系統(tǒng)進行功能風險分析（FHA），找出能導致危險性后果的故障模式，作為故障樹分析（FTA）的頂事件；再根據(jù)FHA分析出來的頂事件建造故障樹，運用故障模式和影響分析（FMEA）對飛機燃油系統(tǒng)進行詳細的安全狀態(tài)評估；最后根據(jù)“四元素”法找出符合該方法中所述的單點故障和故障組合，判斷它們是否會導致災(zāi)難性或危險性點火源的發(fā)生，從而確定它們的安全狀態(tài)。

“四元素”不安全狀態(tài)評估準則：

經(jīng)過安全評估后的項目將用表1所述的“四元素”不安全狀態(tài)評估表來決定是否需要發(fā)布適航限制指令。

1）燃油箱可燃性暴露時間確定

燃油箱可燃性暴露時間高低的定性，應(yīng)采用定性檢查和設(shè)計審查、定量標準和蒙特卡羅分析法三種方法對燃油箱是否符合低可燃暴露時間油箱特征進行判斷。

可燃性暴露時間的確定步驟的：

步驟1：通過定性檢查和設(shè)計審查，判斷燃油箱能否滿足低可燃性暴露時間的特征。如果滿足，則燃油箱是低可燃性暴露時間燃油箱，如果不滿足，則轉(zhuǎn)到步驟2；

步驟2：判斷燃油箱是否達到低可燃性暴露時間燃油箱的定量標準。如果達到，則燃油箱是低可燃性暴露時間燃油箱，如果達不到，則轉(zhuǎn)入步驟3；

步驟3：判斷燃油箱是否達到使用FAA蒙特卡羅分析法分析的低可燃性暴露時間燃油箱標準，如果達到，則燃油箱是低可燃性暴露時間燃油箱，如果達不到，則燃油箱是高可燃性暴露時間燃油箱。

2）“蒙特卡羅”分析方法

“蒙特卡羅”分析方法，是FAA發(fā)展的定量評估燃油箱可燃性的一種分析方法。它的主要內(nèi)容有：

（1）基于仿真計算軟件搭建燃油箱熱模型；

（2）通過飛行試驗獲得燃油箱溫度數(shù)據(jù)對燃油箱熱模型進行驗證，并表明可滿足AC25.981-2A規(guī)定的油溫仿真精度要求；

（3）將燃油箱熱模型輸出的燃油箱熱參數(shù)作為蒙特卡羅模型的輸入數(shù)據(jù)；按照用戶手冊要求對模型輸入?yún)?shù)進行設(shè)置并進行計算。

“蒙特卡羅”分析方法的主要流程如圖2所示。

3 燃油系統(tǒng)ALI的制定

通過“四元素”不安全狀態(tài)評估確定的不安全狀態(tài)，必須制定適航限制項目來糾正。

適航限制項目ALI是局方認可的維修檢查項目。包括：

（1）適航維修要求CMR；

（2）部件安全壽命（如50，000架次起降報廢起落架等）；

（3）結(jié)構(gòu)重要項目（如基于應(yīng)力分析，從某時限起定期檢查前梁裂紋等）；

（4）關(guān)鍵設(shè)計構(gòu)型控制限制（CDCCL）。

適航限制項目是整個維修工程的一部分。適航限制項目經(jīng)局方批準，它定義了運營商為維持安全飛行需要的一些維修任務(wù)。這些維修任務(wù)不得未經(jīng)局方批準而省略或更改。

與燃油系統(tǒng)相關(guān)的適航限制項目主要包含關(guān)鍵設(shè)計構(gòu)型控制限制（CDCCL）和維修/檢查任務(wù)。

3.1 關(guān)鍵設(shè)計構(gòu)型控制限制（CDCCL）

關(guān)鍵設(shè)計構(gòu)型控制限制（CDCCL）是CCAR25.981（d）強令的。關(guān)鍵設(shè)計構(gòu)型控制限制是為保持飛機對燃油箱不安全狀況的防護特性而進行的限制要求，根據(jù)FAR25-102修正案，關(guān)鍵設(shè)計構(gòu)型控制限制它的一個目的在于，確保維修人員知曉并處置對影響燃油箱安全性的系統(tǒng)作了更換所造成的影響，包括為維持原始型號設(shè)計中已按防止形成點火源的需要所定義的那些設(shè)計特性而必需的任何信息。為確保維護、修理或替換不會無意中違反燃油箱系統(tǒng)原始型號設(shè)計的完整性，這些信息是必要的。原始設(shè)計批準型號合格證持有人必須定義一種方法來確保這些必要信息對實施和批準修理和更換的人員而言是明顯的。在飛機上，凡不合適的行動可能降低設(shè)計構(gòu)型完整性的區(qū)域，必須設(shè)置目視可見的措施，以告誡維修人員。此外，應(yīng)采取在相應(yīng)的手冊（諸如線路圖冊）內(nèi)予以闡述的方法來通告這些信息。

定義關(guān)鍵設(shè)計構(gòu)型控制限制的一般規(guī)則如下：

（1）關(guān)鍵設(shè)計構(gòu)型控制限制中列出的零部件的危險點火源的防護特性必須與取證構(gòu)型保持一致；

（2）關(guān)鍵設(shè)計構(gòu)型控制限制中列出的零部件的危險點火源的防護特性的修復和檢查必須按照設(shè)計批準的運營商維護手冊或局方批準的規(guī)范進行；

（3）關(guān)鍵設(shè)計構(gòu)型控制限制中列出的零部件的危險點火源的防護特性的任何改變被認為是重要的改變，須經(jīng)局方批準；

（4）當部件的危險點火源的防護特性被確定后，任何測試設(shè)備和對其進行維修的工具必須按照CMM或局方頒布的維修標準進行。

3.2 維修/檢查任務(wù)

對于災(zāi)難級和危險級故障，需要通過安全性分析證明對25.1309（b）的符合性，安全性分析中提出了一些周期性的維修和機組檢查任務(wù)。當這些檢查不能作為基本的勤務(wù)檢查時就把他們作為候選適航維修要求項目。

候選適航維修要求項目是對取證飛機運行要求的一些周期性維修檢查任務(wù)。故障樹中那些災(zāi)難性且隱蔽性的故障成為候選適航維修要求項目，執(zhí)行這些任務(wù)的間隔也來自于系統(tǒng)安全性分析的故障樹分析中的隱蔽時間。

4 結(jié)論

本文圍繞SFAR88，簡要論述了燃油系統(tǒng)ALI的目的和作用，給出了ALI的制定流程，首先進行點火源防護安全性評估，然后要對所評估的項目進行“不安全”狀態(tài)判斷，最后對判斷為“不安全”狀態(tài)的項目，制定適航限制項目（ALI），包括關(guān)鍵設(shè)計構(gòu)型控制限制和維修/檢查任務(wù)兩個方面的制定，使得執(zhí)行該項目的ALI后，不會對燃油系統(tǒng)的安全產(chǎn)生威脅，進而保障飛機的安全。

這種對適航限制項目制定方法的研究對我國剛剛起步的大型運輸類飛機的適航審定工作具有一定的工程應(yīng)用價值和指導意義。

【參考文獻】

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[責任編輯：劉展]