民用飛機救生筏儲存箱結構設計思路探討

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民用飛機救生筏儲存箱結構設計思路探討

Discussion of Design of Life Raft’ Storage of Civil Aircraft

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

(上海飛機設計研究院，上海 201210)

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

0引言

救生筏作為民用飛機水上迫降的應急設備，可以用于機上乘員的水上救生。中國民用航空規章第121部(CCAR121)[1]規定當飛機需要進行超過50n mile的跨水延伸飛行時，機上必須要配備有足夠數量的救生筏。

對于在艙內配備的全部應急設備，不管是機組人員使用的，還是旅客使用的，都必須有相應的存放設施。救生筏作為一種應急設備，當在飛機上配備時，就必須要相應地設計儲存箱來容納和安裝救生筏。救生筏在飛機上安裝時，可以借用其他設備來存儲，也可以單獨設計儲存箱來存儲。

1救生筏在飛機中的安裝位置

民用飛機的救生筏在飛機上的安裝主要有兩個位置：客艙行李箱、客艙頂部天花板。

1.1　行李箱安裝

當救生筏存放在行李箱里時，要盡量存放在離各個使用救生筏的應急出口(這些出口應該是通過水位計算后，確定在水上迫降時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，而導致其無法快速甚至不能取出的設計特征，并且也不能有使其意外損壞的設計特征，如尖銳突出物等。

救生筏存放在行李箱里能直接利用現成空間，節省額外設計專門存儲箱的相關成本。但救生筏占據了一些行李箱，犧牲了部分的可用行李箱空間。

1.2　客艙頂部天花板安裝

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

救生筏安裝在天花板上不需要占據行李箱空間，可以最大化地給乘客提供行李存放空間。但卻需要設計專門的儲存箱來存放，設計本身較為復雜，各種成本相應也會增加。

2救生筏布置的相關適航要求

中國民用航空規章第25部(CCAR25)[2]對救生筏有如下要求：

25.1411 安全設備總則

(a) 可達性：機組應急使用的安全設備必須易于接近。

(b) 存放設施：必須備有存放所需應急設備的設施，該存放設施必須滿足下列要求：(1)布置得使應急設備可以直接取用，而且其位置明顯易見；(2)能保護安全設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，在意外水上迫降時能夠通過該出口投出救生筏。

3救生筏儲存箱的相關適航要求

中國民用航空規章第25部-運輸類飛機適航標準(CCAR25)對救生筏儲存箱有如下要求：

25.301 載荷(a)；

25.303 安全系數；

25.305 強度和變形(a)、(b)、(c)；

25.307 結構符合性的證明(a)；

25.561 應急著陸情況總則(b1、b3)、(c)；

25.611 可達性措施(a)；

25.625 接頭系(a1、a2、a3)、(b1、b2)、(c)；

25.787 儲存艙(a)、(b)；

25.789 客艙和機組艙以及廚房中物件的固定(a)；

25.853 座艙內部設施(a)、(d)；

25.1541 標記和標牌總則(a)、(b)；

25.1557 其它標記和標牌(a)。

4救生筏儲存箱的設計思路

救生筏儲存箱是為儲存救生筏而設計的，所以首先需要確定救生筏在飛機上的安裝位置。

4.1　救生筏在飛機上的安裝位置

救生筏在飛機上的安裝位置應滿足CCAR25.1411安全設備總則中(a)可達性的要求。救生筏作為一種應急使用的安全設備應能夠讓機組人員易于接近，最好安裝在機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。

某型號飛機上安裝的救生筏安裝在后服務區的頂部天花板上，此位置靠近后乘務員座椅位置，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區天花板上也能滿足CCAR25.1411(d) 救生筏(2)的要求。后服務區天花板位置靠近后登機門和后服務門，滿足救生筏存放在出口附近的要求，在出現意外而作水上迫降時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安全設備總則(b)存放設施要求：必須備有存放所需應急設備的設施，該存放設施必須滿足下列要求：(1)布置得使應急設備可以直接取用，而且其位置明顯易見；(2)能保護安全設備免受無意中的損壞。

根據此要求，當把救生筏布置在后服務區天花板位置時，應專門設計儲存箱來儲存救生筏。儲存箱是一個可打開的封閉盒體，通過支架安裝在后服務區部位的機體結構上。此儲存箱設計有可開關的門，以方便救生筏的直接取用。將其設計成封閉的形式，可保護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，結合CCAR25.1541標記和標牌總則和CCAR25.1557其它標記和標牌的要求，在儲存箱上應設置相應的標記標牌使其能明顯易見。

除適航條款要求外，由于后服務區還布置著其他的系統及設備，因而儲存箱應與其他相鄰的系統及設備保持一定的距離，比如在某型號飛機上，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計的前提輸入。

4.4　救生筏存儲箱的載荷要求

CCAR25對救生筏儲存箱結構的要求包括：CCAR25.301(a) 載荷、CCAR25.303安全系數、CCAR25.305強度和變形、CCAR25.307結構符合性的證明、CCAR25.611可達性措施、CCAR25.625接頭系數等通用性要求。根據CCAR25.561應急著陸情況總則的要求，在應急著陸情況下，儲存箱(包括其接頭)應能承受以下極限慣性載荷:(i)向上，3.0g；(ii)向前，9.0g；(iii)側向，對于機身為3.0g；(iv)向下，6.0g；(v)向后，1.5g。

儲存箱(包括接頭)應滿足以上通用性要求及應急著陸時的載荷要求。在應急情況下，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而引發火災或傷害性的爆炸；(iii)使應急著陸后使用的任何撤離設施失效。因此通常要在儲存箱中設計綁帶，捆綁住救生筏，使其不能自由運動。

CCAR25.787儲存艙及25.789客艙和機組艙以及廚房中物件的固定也作了類似的要求，即應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閉時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

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

25.853(a)條款是關于材料阻燃試驗的，對于儲存箱的制造材料，應對其按CCAR25部附錄F第I部分《表明符合25.853 條或25.855 條的試驗準則和程序》進行60s垂直燃燒試驗。

25.853(d)條款針對材料熱釋放率試驗及煙密度試驗，對于儲存箱制造材料，應對其按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方法》進行熱釋放率試驗；同時對產生的煙霧按CCAR 25部附錄F第V部分《測定艙內材料發煙特性的試驗方法》進行煙密度試驗。

此外，根據一些民用飛機的設計要求，應進行煙霧毒性試驗。煙霧毒性試驗也有一些試驗標準，如HB7066《民機機艙內部非金屬材料燃燒產生毒性氣體的測定方法》[3]。

4.6　救生筏存儲箱門開關的耐久性要求

CCAR25.787儲存艙(b)中：如果用于客艙和機組艙中儲存艙的上述措施是帶鎖閂的門，其設計必須考慮到服役中預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，因而儲存箱設計有可以開關的門，此門通過鎖閂關閉。出于安全方面的考慮，在每一個飛行開始時，需要打開儲存箱門對救生筏進行安全檢查，因而門上的鎖閂需要考慮服役中預期的磨損和性能下降。在某型號民用飛機上，此門鎖閂的使用壽命要求等同于同一飛機上行李箱門鎖閂或盥洗室門鎖閂的使用壽命。

5某型號飛機上救生筏使用的人機功效及應急撤離分析

下面就以某型號飛機上的救生筏布置為例進行人機功效及應急撤離分析。

救生筏在某型號飛機上的布置位置如圖2所示。后服務區后面是后廚房，左前方和右前方是兩個后盥洗室，再往前部是客艙區域，救生筏布置在后服務區天花板上，此區域非常接近后登機門和后服務門。

圖2　救生筏存放位置

救生筏儲存箱門打開時可以朝向后廚房，也可以朝向客艙區域。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，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外面。但是當救生筏與后廚房位置比較小時，儲存箱門打開后，救生筏難以取出，此時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，一個乘務員打開救生筏儲存箱，儲存箱打開時最低點的高度距離地板為1 250mm。這樣，乘務員可較容易地打開儲存箱，取出救生筏。兩個乘務員在打開箱門后合力將救生筏抬出飛機。

圖3　救生筏取出狀態

6結論

本文介紹了民用飛機救生筏在飛機上的位置布置情況，分析了兩種布置的優缺點。同時結合具體的飛機型號，以天花板式救生筏儲存箱為例，結合民航相關法律法規的要求，詳細地闡述了救生筏儲存箱的結構設計要求及思路，可為其它飛機型號上救生筏存儲箱的設計提供一定的參考。

參考文獻：

[1]中國民用航空局.CCAR121-R4中國民用航空規章第121部：大型飛機公共航空運輸承運人運行合格審定規則[S].北京:中國民用航空局，2010.

[2]中國民用航空局.CCAR25-R3中國民用航空規章第25部：運輸類飛機適航標準[S].北京：中國民用航空局，2001.

[3]HB7066 民機機艙內部非金屬材料燃燒產生毒性氣體的測定方法[S].1994.

摘要：

民用飛機的救生筏是飛機應急著陸時使用的一種救生設備，需要有專門的儲存箱來存放。詳細地闡述了救生筏安裝的適航要求，同時結合具體型號，以客艙天花板式儲存箱為例，對救生筏儲存箱的設計思路進行了探討，并對其進行了人機功效分析。

關鍵詞：民用飛機；救生筏；存儲箱；設計思路

[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

文獻標識碼：A