某型飛機應急救生技術適航審定要求研究與探討

項 勇 何鐘武 王春生

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

飛機的飛行事故嚴重地威脅著乘員的生命安全。根據美國NTSB（National Transportation Safety Boards）統計數據顯示1990 ～ 1999年通用航空發生事故20 000起，其中4 000多起是致命的。事實證明，無論飛機設計和制造得多么先進、可靠，由于各種不能完全準確預測的原因（設計、制造、維護、氣象以及人為差錯等），飛機發生災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，遇到的應急情況較其它通用飛機要復雜很多，因此最大程度保證特技類飛機乘員安全新型應急救生技術的應用正在成為一種趨勢。而該項技術正成為我國特技類飛機適航審定的難點。

1 國內發展現狀及國外發展趨勢分析

1.1 國內發展現狀

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，因此它們采用的應急救生技術都是23部適航規章已經包括的，主要滿足23.561、23.562應急著陸情況和23.805、23.807等應急出口的要求。通過機體結構，起落架，座椅靜、動強度設計和試驗來防護乘員的安全，驗證應急情況下的結構強度和系統的能力以保護乘員在碰撞沖擊環境免受嚴重損傷。其中座椅及其約束系統是保護乘員安全最重要的系統之一，普通的飛機座椅系統由座椅本身結構、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應急著陸動態要求是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。但從國內目前的技術來看，缺少做動態試驗的經驗，也缺乏這方面的試驗條件，據了解小鷹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急救生方式顯得尤為必要。

1.2 發展趨勢

隨著設計技術的發展，特技類飛機正朝著大過載、玻璃化座艙方向發展。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設計變得更加困難。

從提高飛機安全性角度來講現在主要有兩種發展趨勢。

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

由于應急降落傘系統已有SR–20飛機成功的適航審定經驗，因此本文不作重點論述。

圖1 飛機利用應急降落傘降落圖

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急情況遠沒有單發特技類飛機復雜。筆者認為這種應急降落傘系統應用在單發特技類飛機上還是需要進行認真地研究。由于應急降落傘在民機上已有成功經驗，本文不作詳細論述。

1.2.2 使用彈射座椅。典型的代表機型有Su–29飛機：安裝俄羅斯生產的彈射座椅，由彈射機構、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、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急離機。離機程序控制系統由彈射選擇機構、燃氣導管等組成。在應急情況下，啟動應急彈射救生系統，使乘員能安全降落。

2 某型特技類飛機應急救生適航技術探討

2.1 某型特技類飛機簡介

2.1.1 飛機技術特點和用途

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

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

2.1.2 適航要求。

飛機按CCAR–23申請特技類飛機型號合格證。根據型號實際情況，保證安全性應急救生采用超輕型彈射座椅。

目前民用適航規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非常復雜，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。

該項工作國內未開展過，特此研究與探討。

2.2 研究思路

2.2.1 美國FAA關于安裝彈射座椅適航要求

適航規章對應急情況有如下主要規定：

● 應急著陸情況：FAR 23.561和FAR 23.562。

● 應急出口：FAR 23.807：對于特技類飛機，應使每個乘員能在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計FAR23都沒有預見到。乘員在翻倒損壞飛機中的保護和逃離，以及在空中的應急逃離措施都應該在合格審定計劃中列出。

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

● 如果座艙蓋不可拋放，則應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，飛機能夠繼續安全飛行和著陸。并證明，不會因為疏忽操作而導致發生座艙蓋拋放。

● 當飛機翻倒停止時，可拋放艙蓋不可以堵塞。

根據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，FAA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準，也沒有專門的技術評價彈射座椅試驗；空軍體系的有關標準可作為最低安全標準。

● FAA只批準資料，而之前，資料必須經空軍審查并且同意彈射座椅滿足空軍有關標準的機組逃生、試驗和評定的要求。

● 如果選擇執行等效安全標準，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準也適用其他FAR 23.807（應急出口）、FAR 23.1309（安全性）。

2.2.2 中國民航關于小飛機安裝彈射座椅適航要求

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

● 在CCAR 23.562（e）中指出“如果在合理的基礎上得到驗證，某種替代方法亦可應用，但應達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）條的應急著陸動態試驗。因此，飛機上安裝了應急彈射座椅系統，而不做CCAR 23.562（b）、（c）條的應急著陸動態試驗是符合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。

● 在適航規章CCAR 21.21條中也指出“對于利用軍方使用經驗證明具有等效安全水平或者規定的使用限制保證飛行安全的，局方可以同意該產品不必符合會使申請人負擔過重的某些適航條款。”

以上所述的CAAC和FAA相關的適航規定，在根本上是一致的。總的來說，可以這樣認為：民機上安裝彈射座椅的方法可以作為滿足CCAR 23.562條應急著陸動態要求的替代方法；軍方的審查資料可以作為適航當局批準該條款的依據。

2.3 適航要求的確定過程

由于美國FAA發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實和快捷的方式。雖然彈射座椅在軍機上使用有幾十年經驗，如果在民機上使用按CCAR 21.16規定仍然屬于新穎或獨特的設計特點。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合格審定計劃以指導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審定基礎。筆者認為專用條件應明確以下幾點：

● 引用的規范；

● 座艙蓋設計要求；

● 座椅的試驗要求，并且指明試驗、資料已獲得軍方認可或按軍方規范要求進行有關設計和試驗工作，由適航當局監控；

● 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及其支撐結構必須按乘員體重至少97kg（215磅）進行設計。

● 安全性評估

如果有座艙蓋應急拋放系統，要明確座艙蓋應急拋放不會妨礙繼續安全飛行和著陸，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記信息；

● 必須明確向適航當局提交的資料文件；

● 約束系統設計必須滿足CCAR 23.561要求。

2.3.2 彈射座椅系統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，以指導飛機彈射座椅系統型號合格審定工作。彈射座椅系統合格審定計劃包括以下內容：

● 申請人名稱、申請日期、型號名稱；

● 系統描述：包括彈射座椅系統組成和系統功能；

● 審定基礎：包括23部有關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合格審定計劃完成后，局方和申請方根據雙方達成的審定基礎和審定計劃開展符合性驗證和審查工作。

3 結束語

一旦國內3 000m以下空域完全放開，通用航空市場會得到快速發展，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急救生技術的具體適航要求，形成法規性文件，指導飛機制造商取證，為新研飛機早日進入市場提供技術支持。