王小明，辛 勃

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

直升機(jī)加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備的適航審定考慮

王小明，辛 勃

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

直升機(jī)與固定翼機(jī)相比具有飛行靈活、起降方便等優(yōu)點(diǎn)，因此其在農(nóng)林業(yè)領(lǐng)域具有特殊的用途，最典型的就是在直升機(jī)上加裝噴灑設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)噴灑農(nóng)藥等作業(yè)。介紹了直升機(jī)加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備的典型構(gòu)型，對(duì)加裝后的適航要求進(jìn)行分析和總結(jié)，并針對(duì)這些適航要求給出了建議的符合性驗(yàn)證方法。該文章對(duì)未來(lái)直升機(jī)加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備的研制和適航審定提供借鑒。

直升機(jī)；農(nóng)林噴灑設(shè)備；適航審定；符合性方法

0 引言

在世界范圍內(nèi)，飛機(jī)已經(jīng)成為農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)必不可少的工具。使用農(nóng)業(yè)飛機(jī)作業(yè)有很多優(yōu)點(diǎn)，如成本低、反應(yīng)快、效率高。而直升機(jī)用于農(nóng)林作業(yè)則相對(duì)較晚，但因直升機(jī)有著固定翼飛機(jī)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此在農(nóng)林作業(yè)領(lǐng)域發(fā)展迅速，尤其是在執(zhí)行農(nóng)林噴灑任務(wù)時(shí)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1) 運(yùn)營(yíng)成本較低，可執(zhí)行大范圍的農(nóng)林噴灑任務(wù)；

2) 反應(yīng)快，作業(yè)靈活，轉(zhuǎn)場(chǎng)半徑??；

3) 效率高，適用范圍廣，起降方便，對(duì)起降場(chǎng)地要求低；

4) 噴灑速度和范圍可靈活調(diào)整；

5) 噴灑質(zhì)量好，直升機(jī)旋翼產(chǎn)生的下洗氣流可加速藥液沉降，提高霧滴的滲透性。

目前，使用直升機(jī)執(zhí)行農(nóng)林噴灑作業(yè)任務(wù)的主要集中在美國(guó)、俄羅斯等航空業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，而我國(guó)在這方面相對(duì)落后，主要原因是直升機(jī)研發(fā)技術(shù)水平與歐美相比有差距，缺乏直升機(jī)加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備的適航驗(yàn)證工作經(jīng)驗(yàn)。因此，本文在參考國(guó)內(nèi)外部分直升機(jī)加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備的研制情況的基礎(chǔ)上，總結(jié)了直升機(jī)加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備的典型構(gòu)型，并對(duì)加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備研制過(guò)程中的適航要求以及適航驗(yàn)證要求進(jìn)行分析、總結(jié)，并針對(duì)適航要求給出了建議的符合性驗(yàn)證方法，為我國(guó)未來(lái)直升機(jī)加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備的研制和驗(yàn)證提供借鑒。

1 直升機(jī)加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備的典型構(gòu)型

直升機(jī)加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備時(shí)，重點(diǎn)考慮加改裝工作對(duì)直升機(jī)重量、重心、及可靠性等因素的影響。通常情況下，為保證直升機(jī)的穩(wěn)定性，避免重心有較大偏移，噴灑設(shè)備的安裝盡量考慮相對(duì)于機(jī)身對(duì)稱(chēng)中心面保持對(duì)稱(chēng)。

在直升機(jī)上加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備主要有兩種形式：一是集成式，即加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備后，農(nóng)林噴灑設(shè)備作為直升機(jī)的一部分，是不可拆卸的，直升機(jī)只能用作農(nóng)林噴灑作業(yè)；二是便攜式，即加轉(zhuǎn)農(nóng)林噴灑設(shè)備后，是可以隨時(shí)拆卸改作它用的。

無(wú)論直升機(jī)加裝噴灑設(shè)備的設(shè)計(jì)是集成式還是便攜式的，其典型的構(gòu)型均為：噴灑吊艙安裝采取機(jī)

腹下掛式或機(jī)身兩側(cè)加掛式，噴射架設(shè)計(jì)為垂直機(jī)身對(duì)稱(chēng)中心面向機(jī)身兩旁伸展，但要使直升機(jī)著陸與停放時(shí)吊艙和噴射架不觸及地面。噴灑系統(tǒng)的控制盒(包含顯示器和控制板)可安裝在副駕駛座位旁，由一名操作員操作。例如：歐直AS350和H425型直升機(jī)都采用過(guò)這種構(gòu)型，如圖1所示。

圖1 直升機(jī)加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備的典型構(gòu)型

2 適航取證策略

直升機(jī)加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備可以采取不同的取證策略，主要有兩種形式：

1)構(gòu)型納入直升機(jī)型號(hào)設(shè)計(jì)，隨直升機(jī)型號(hào)合格審定完成適航取證。這種方式又可以細(xì)分為兩種：

① 直升機(jī)加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備后(噴灑設(shè)備只能作為直升機(jī)固定構(gòu)型控制)作為限用類(lèi)航空器進(jìn)行型號(hào)設(shè)計(jì)取證，滿(mǎn)足相關(guān)適航要求并且獲批后可取得型號(hào)設(shè)計(jì)批準(zhǔn)書(shū)(TDA)，在單機(jī)營(yíng)運(yùn)取證時(shí)取得限用類(lèi)特殊適航證；

② 直升機(jī)加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備后(噴灑設(shè)備可作為直升機(jī)固定構(gòu)型或選裝構(gòu)型控制)作為正常類(lèi)航空器進(jìn)行型號(hào)設(shè)計(jì)取證，滿(mǎn)足相關(guān)適航要求并且獲批后可取得型號(hào)合格證(TC)，在單機(jī)營(yíng)運(yùn)取證時(shí)取得標(biāo)準(zhǔn)適航證。

這兩種不同隨機(jī)取證策略及其優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表1。

表1 加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備隨機(jī)取證的兩種方式比較

2)直升機(jī)完成型號(hào)取證后，在取證構(gòu)型的基礎(chǔ)上申請(qǐng)加裝噴灑設(shè)備的設(shè)計(jì)更改，完成相關(guān)的適航要求的符合性驗(yàn)證工作后，作為直升機(jī)的固定構(gòu)型或選裝構(gòu)型使用。

3 直升機(jī)加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備后適用的適航要求

根據(jù)直升機(jī)加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備的典型構(gòu)型，參考CCAR-27《正常類(lèi)旋翼航空器適航規(guī)定》和CCAR-29《運(yùn)輸類(lèi)旋翼航空器適航規(guī)定》，對(duì)直升機(jī)加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備適用的適航要求進(jìn)行分析，主要包括以下四方面。

3.1 農(nóng)林噴灑設(shè)備的適航要求

根據(jù)CCAR27/29部1309條(a)要求，即凡旋翼航空器適航標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其功能有要求的設(shè)備、系統(tǒng)及安裝，其設(shè)計(jì)和安裝必須保證在各種可預(yù)期的運(yùn)行條件下能完成預(yù)定功能。因此直升機(jī)加裝的農(nóng)林噴灑設(shè)備需要滿(mǎn)足自身的功能和性能、環(huán)境鑒定要求。

1) 功能、性能要求

功能要求即農(nóng)林噴灑設(shè)備能夠正常完成農(nóng)林噴灑作業(yè)任務(wù)。性能要求則包括：噴灑藥箱的容積尺寸、氣動(dòng)外形、壓力限制、藥量監(jiān)測(cè)、過(guò)濾裝置等要求；噴灑裝置的動(dòng)力泵功率、用電負(fù)載、藥物噴灑速度和方向、霧滴直徑、有效噴幅等要求；控制系統(tǒng)的布置界面、電氣負(fù)載、調(diào)節(jié)裝置等要求；噴灑設(shè)備的整體的標(biāo)記標(biāo)示、使用說(shuō)明、注意事項(xiàng)的要求。

可通過(guò)裝機(jī)地面試驗(yàn)和噴灑飛行試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證功能和性能要求。

2) 環(huán)境試驗(yàn)鑒定要求

為了保證噴灑設(shè)備能夠在各種可預(yù)期的運(yùn)行條件下完成預(yù)定的功能，須對(duì)其進(jìn)行環(huán)境鑒定試驗(yàn)。環(huán)境試驗(yàn)要求及程序可參考RTCA/DO-160《機(jī)載設(shè)備環(huán)境條件和試驗(yàn)程序》進(jìn)行。環(huán)境試驗(yàn)鑒定要求分以下兩種：

① 影響直升機(jī)安全和設(shè)備功能正常的環(huán)境試驗(yàn)鑒定要求，包括：振動(dòng)、沖擊、電磁兼容、閃電和靜電防護(hù)、防火、阻燃等；

② 不影響直升機(jī)安全，但影響設(shè)備功能的環(huán)境試驗(yàn)鑒定要求，包括：高低溫、濕度、鹽霧、沙塵、霉菌等。

需對(duì)上述要求做相應(yīng)的設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)或借鑒相似同類(lèi)設(shè)備的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行類(lèi)比分析來(lái)驗(yàn)證符合環(huán)境要求，以保證農(nóng)林噴灑設(shè)備始終保持在適航安全的狀態(tài)下運(yùn)行。

3.2 農(nóng)林噴灑設(shè)備裝機(jī)的主要適航要求

直升機(jī)加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備后，經(jīng)分析研究總結(jié)出適用的主要適航條款、條款解析及建議的條款符合性驗(yàn)證方法如表2。

表2 CCAR27/29部中有關(guān)直升機(jī)加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備后的主要適航驗(yàn)證要求表[1，2]

續(xù)表2

3.3 加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備適航審定的附加考慮

直升機(jī)加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備還需要考慮旋翼航空器和外掛載重的組合型式，主要根據(jù)外掛載重是否可以自由移動(dòng)和是否可以應(yīng)急拋放來(lái)組合分類(lèi)成A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)、D級(jí)四種型式[2]。

典型的直升機(jī)加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備是設(shè)計(jì)安裝成不可自由移動(dòng)的，但可以設(shè)計(jì)成可應(yīng)急拋放(具有藥物應(yīng)急快速釋放能力，而沒(méi)有會(huì)危及直升機(jī)繼續(xù)安全飛行和著陸的拋放后的特性)或不可應(yīng)急拋放的型式。

根據(jù)不同的旋翼航空器和外掛載重的組合型式，選擇相適應(yīng)的外掛載重的合格審定要求，詳細(xì)內(nèi)容可參考CCAR29部MG12。

3.4 農(nóng)林噴灑作業(yè)直升機(jī)的使用運(yùn)行要求

直升機(jī)加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備后執(zhí)行農(nóng)林噴灑作業(yè)時(shí)，還需要滿(mǎn)足相應(yīng)的農(nóng)林作業(yè)飛機(jī)的使用運(yùn)行要求。包括：農(nóng)林直升機(jī)運(yùn)行適用范圍、飛行人員資質(zhì)和運(yùn)載人員要求、機(jī)組乘員訓(xùn)練、直升機(jī)適航安全要求、操作規(guī)則、飛行特性、作業(yè)飛行區(qū)域范圍限制、噴灑藥物限制、旋翼機(jī)與載荷組合的飛行手冊(cè)、運(yùn)行和維護(hù)記錄保存等要求。具體要求可參考CCAR91部《一般運(yùn)行與飛行規(guī)則》的M章(農(nóng)林噴灑作業(yè)飛行)和N章(旋翼機(jī)機(jī)外載荷作業(yè)飛行)。

4 結(jié)論

針對(duì)直升機(jī)機(jī)動(dòng)靈活、起降便利等特點(diǎn)，為增加直升機(jī)的功用，擬在直升機(jī)上加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備。同時(shí)，鑒于農(nóng)林作業(yè)飛機(jī)作為民用飛機(jī)需要滿(mǎn)足相應(yīng)的適航規(guī)章和環(huán)境要求，取得相應(yīng)的適航合格證才能投入運(yùn)營(yíng)，而且國(guó)內(nèi)對(duì)農(nóng)林飛機(jī)的適航取證技術(shù)研究還不是很成熟。本文對(duì)直升機(jī)上加裝農(nóng)林噴灑設(shè)備的典型構(gòu)型、取證方式、適航要求及符合性驗(yàn)證技術(shù)和方法、運(yùn)營(yíng)要求做了詳細(xì)的論述和建議，可為國(guó)內(nèi)同行研制新型農(nóng)用直升機(jī)或改裝農(nóng)用直升機(jī)適航取證提供重要的參考依據(jù)。

[1] 中國(guó)民用航空局.CCAR-27 R1 正常類(lèi)旋翼航空器適航規(guī)章[S].中國(guó)民用航空局. 2002.

[2] 中國(guó)民用航空局.CCAR-29 R1 運(yùn)輸類(lèi)旋翼航空器適航規(guī)章[S].中國(guó)民用航空局. 2002.

[3] 中國(guó)民用航空局.CCAR-21-R3 民用航空產(chǎn)品和零部件合格審定規(guī)定[S].中國(guó)民用航空局. 2007.4.15

[4] 沈明齋，王興銘，宋志民.Z9型直升機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)的研制[C].第19屆全國(guó)直升機(jī)年會(huì)論文，2003.

[5] Federal Aviation Administration. AC 27-1B Chg4 MG 5 Agricultural Dispensing Equipment Installation[S]. Federal Aviation Administration，2014.

The Consideration of Airworthiness Certificate for Helicopter Modified with Agriculture and Forestry Spray Equipment

WANG Xiaoming，XIN Bo

(China Helicopter Research and Development Institute，Jingdezhen 333001，China)

Helicopter has advantage of flight flexibly, take-off and landing easily compared with fixed-wing aircraft, so it has special-purpose in the field of Agriculture and Forestry. The most typical application was helicopter modified with spray equipment so as to execute spray tasks. The article described the typical configuration of helicopter modified with agriculture and forestry spray equipment, analyzed and summarized the airworthiness requirements of the modification, and then recommended the means of compliance for these airworthiness requirements. The article provided a reference for development and airworthiness certification to the future helicopter modified with agro-forestry spray equipment.

helicopter；agriculture and forestry spray equipment；airworthiness certification；means of compliance

2015-06-25 作者簡(jiǎn)介：王小明(1989-)，男，江西上饒人，碩士，助理工程師，主要研究方向：民用直升機(jī)型號(hào)適航取證與適航技術(shù)研究

1673-1220(2016)01-050-04

V221+.91

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