運輸類飛機燃油系統點火源防護相關適航限制研究

毛文懿 李 濤 賈 洪 / Mao Wenyi Li Tao Jia Hong

(上海飛機設計研究院，上海 201210)

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運輸類飛機燃油系統點火源防護相關適航限制研究

毛文懿 李 濤 賈 洪 / Mao Wenyi Li Tao Jia Hong

(上海飛機設計研究院，上海 201210)

燃油箱爆炸對航空安全構成持續不斷的嚴重威脅。通過對運輸類飛機燃油系統點火源防護的適航限制相關條款要求、咨詢通告的分析、研究，梳理了燃油系統點火源防護相關適航限制的制定流程、考慮；并對典型機型的燃油系統點火源防護相關適航限制進行了分析。可為運輸類飛機燃油系統點火源防護相關適航限制的制定提供參考。

CCAR25.981(d)；燃油系統；適航限制；點火源防護

0 引言

多年來，燃油箱爆炸對航空安全構成持續不斷的嚴重威脅。從1960年起，已有十多架飛機由于燃油箱爆炸而損壞或損毀。調查研究發現：在大多數情況下，著火或爆炸與設計方法、維修措施或燃油系統的不當改型有關；還有一些事故是由于雷擊而引起的。1996年7月17日，一架具有25年機齡的波音747-100系列飛機，從紐約肯尼迪國際機場起飛后發生空中解體，導致230人喪生。經事故調查確認是因未知的點火源而導致中央翼燃油箱爆炸。[1]

2001年5月，FAA發布FAR25部第25-102修正案《運輸類飛機燃油箱系統設計評審，降低可燃性，以及維護和檢查要求》，以及FAR21部特別適航條例SFAR88《燃油箱系統故障容差評定要求》，要求型號合格證和補充型號合格證的持有人/申請人對在役飛機和新設計飛機進行深入評估，查明所有可能的點火源，并制定點火源防護相關的適航限制類維護、檢查和關鍵設計構型控制限制(CDCCL)；此外，初步提出了對燃油箱可燃環境控制的要求。2008年7月，FAA發布FAR25部第25-125號修正案《降低運輸類飛機燃油箱可燃性》，強化對燃油箱可燃環境的控制，明確提出了具體的量化指標；并擴展適航限制要求以防止燃油箱可燃暴露時間超標等。[1-5]本文主要對運輸類飛機燃油系統點火源防護相關適航限制進行研究。

1 條款要求及解析

1.1 條款要求

CCAR25-R4第25.981條燃油箱點燃防護要求等效于經第25-125修正案修訂后的FAR25部第25.981條。CCAR25.981(d)要求[6]：

必須建立必要的關鍵設計構型控制限制(CDCCL)檢查或其它程序，以防止：依照本條(a)的燃油箱系統內形成點火源；油箱可燃性暴露時間超過本條(b)的允許值；以及按照本條(a)或(c)采用的任何措施的性能和可靠性的降低。這些CDCCL、檢查和程序必須納入第25.1529條所要求的持續適航文件的適航限制部分。飛機上可預見的維修行為、修理或改裝會危及關鍵設計構型控制限制的區域內，必須設置識別這些關鍵設計特征的可視化措施(如用導線的顏色編碼識別隔離限制)。這些可視化措施也必須被認定為CDCCL。

此外，在CCAR/FAR25部附錄H中第H25.4條(a)款也要求在持續適航文件的適航限制部分必須規定：燃油箱系統依據第25.981條獲批準的每一強制性的更換時間、檢查時間間隔、有關的檢查程序以及所有關鍵設計構型控制限制。

1.2 條款要求解析

燃油系統包括處于燃油箱結構或燃油箱系統內的任何部件，及那些連接、穿透或位于燃油箱內的任何其它飛機結構或系統部件。燃油箱結構包括組成燃油箱的結構部件，包括蒙皮、維護口蓋、接頭、桁、肋、梁和相關的緊固件、支架、涂層、密封劑。燃油箱系統包括那些連接、穿透或位于燃油箱內的導管、部件、導線[7]。

為確保不會在維護、修理或更換中無意間違反燃油系統原始型號設計的完整性，需要制定關鍵設計構型控制限制(CDCCL)，以及如何保護CDCCL的指南。如果任何維修程序不能合適地處理，或者沒有使用合適的部件或材料，將會導致危害飛機安全運行的失效、故障或缺陷。

為確保點火源防護特征的可靠性，需要考慮老化、磨損和腐蝕等的影響。對于在飛機的整個壽命內預期會降級的點火源防護特征，需要制定必要的檢查和程序，以防止在燃油系統內形成點火源。

對于哪些設計特征需要有可視化措施，可參考如下示例進行理解：燃油量指示系統(FQIS)導線的設計或布置，可選擇將FQIS導線與大功率導線隔離，或選擇在FQIS導線上安裝瞬變抑制裝置。如果在FQIS導線上安裝瞬變抑制裝置，則不需將導線與其它大功率電源線隔離視為CDCCL，也不必進行可視化標識。如FQIS導線與大功率導線隔離屬于CDCCL，則要求設置可視化標識。對于這種情況的一種可接受符合方法是沿該導線按規定間隔安裝色標帶[3]。

2 點火源防護相關適航限制的制定

2.1 點火源防護相關適航限制制定流程

為滿足第25.981條燃油箱點燃防護的要求，參考FAA相關咨詢通告、政策備忘錄中給出了符合性驗證考慮等，結合型號研制經驗，總結出制定燃油系統點火源防護適航限制的流程如圖1所示。

2.2 維持CDCCL的相關指南

為了維持依據第25.981條所制定的關鍵設計構型控制限制(CDCCL)，需要制定如何保護CDCCL的指南。制定相關指南的示例包括[4]：

(1)維修人員更換具有CDCCL的燃油系統部件。假如燃油泵缺少電搭接線會破壞點火源防護設計特征，進而可能導致不安全的狀態。典型的保持CDCCL的方式是：任何時候，當維修人員更換燃油泵或進行影響到電搭接線的任何維修時，確保在燃油泵上重新安裝電搭接線。只有正確的安裝電搭接線(包括確認搭接完整性)，才能阻止不安全的狀態。因此，保持CDCCL的指南是：要求提供信息以確保合適的安裝電搭接線，而不是安裝或重新安裝整個燃油泵。

(2)燃油系統的特定構型被定義為對防止產生不安全狀態所必需的。假如隔離FQIS的外部導線對確保防止不安全的能量進入燃油箱是決定性的。保持CDCCL的指南是：確保FQIS導線與其它導線隔離。

(3)在出現某些特定故障時，燃油系統的特定特征會產生不安全狀態。如在燃油泵的修理或翻修時，燃油泵內的某些關鍵點火源防護特征沒有被安裝或未按照部件修理手冊(CMM)進行翻修。保持CDCCL的指南是：確保燃油泵的關鍵點火源防護特征將會按照CMM或其他經局方批準的程序進行適當的修理。

為了確保維修人員知曉需要考慮的CDCCL，需要在某些文件中插入交叉引用，來保持CDCCL。如上述(1)條提到的情形，設計批準持有人應該在飛機修理手冊(AMM)中對具有關鍵設計特征的組件或部件任務標識“警告”或“注意”；如上述(2)條提到的情形，設計批準持有人應該在標準實施手冊(如SWPM)中包含相關信息；如上述(3)條提到的情形，設計批準持有人應該制定適當的部件修理手冊(CMM)。此外，設計批準持有人應確保在CMM和AMM中插入部件按CDCCL控制的聲明。

2.3 與CDCCL相關的限制

對CDCCL的限制為[4]：

(1) CDCCL中列出的零部件的點火源的防護特征，必須與取證構型保持一致；

(2) CDCCL中列出的零部件的點火源的防護特征的修理和翻修，必須按照設計批準的營運人維護手冊或局方批準的標準進行；

(3)CDCCL中列出的零部件的點火源的防護特征的任何更改，均被認為是重要的更改，須經局方批準；

(4)當部件的點火源防護特征被確定后，任何測試設備和對其進行維修的工具必須按照CMM或局方批準的維修標準進行。

2.4 周期性維修、檢查或翻修

對于確定需要周期性維修、檢查或翻修的任何燃油系統部件，以維持系統完整性或維持排除災難性燃油箱點燃事故的防護特征，必須在持續適航文件(ICA)的限制部分定義和包括。需要周期性維修、檢查或翻修的示例包括[3]：

(1) 燃油管路接頭密封/O型圈的老化；

(2)泵襯套、軸承和密封的磨損；

(3)存在潛在失效模式的燃油泵保護特征；

(4)存在潛在失效模式的瞬態抑制/能量限制設備；

(5)電線的屏蔽、接地；

(6)可能需要檢查和測量以確保合適的接地的部件接地和導線；

(7)燃油箱維護面板/口蓋密封泄漏、電阻檢查；

(8)燃油泵連接器的腐蝕、磨損；

(9)燃油泵電源線路結構、密封的完整性。

此外，為確保燃油系統適航限制與其它相關文件的協調一致性，在制定維修和檢查指南時，需要對相關內容進行確認：持續適航文件中與所建議維修和檢查指南類似的內容、地面操作程序、MMEL和相關的維修/運行程序、飛行手冊中的機組操作程序等。

3 典型機型適航限制項目分析

為了更好地理解燃油箱點燃防護相關適航限制的要求，通過對已按照SFAR88《燃油箱系統故障容差評定要求》的追溯要求，制定適航限制的典型機型波音757飛機的維修計劃文件進行分析，可以獲得如下相關信息：波音757飛機的燃油箱系統適航限制(AWL)包括適航限制指南(ALI)和關鍵設計構型控制限制(CDCCL)。其中，適航限制指南(ALI)定義了必須執行的燃油箱點火源防護相關的檢查任務，以維持飛機運行壽命內的設計安全水平。對波音757飛機點火源防護相關適航限制的總結如表1所示[8]。

4 總結

本文研究了條款25.981與燃油箱點火源防護相關的持續適航要求、相關咨詢通告的要求；梳理了制定燃油箱系統適航限制的流程、考慮；并對典型機型的燃油系統點火源防護相關適航限制進行了分析。可為運輸類飛機燃油系統點火源防護相關適航限制的制定提供參考。

[1]FAA. Amendment 25-102: transport airplane fuel tank system design review, flammability reduction, and maintenance and inspection requirements[Z]. 2001-5.

[2]FAA. Amendment 25-125: Reduction of Fuel Tank Flammability in Transport Category Airplanes [Z]. 2008-7.

[3]FAA. AC 25.981-1C，Fuel Tank Ignition Source Prevention Guidelines[Z]. 2008-9．

[4]FAA. SFAR No. 88. Fuel Tank System Fault Tolerance Evaluation Requirements[S]. 2002-12.

[5]丁朱寅. SFAR88適航限制項目與持續適航文件制定方法研究[J]. 民用飛機設計與研究，2012增刊：57-60.

[6]中國民用飛機航空局.CCAR-25-R4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，2011.

[7]FAA. Notice NO.14-09 Transport Airplane Fuel Tank and System Lightning Protection [Z]. 2014-12.

[8]Boeing.Boeing 757 Maintenance Planning Data[Z].2009-5.

Airworthiness Limitation Study of Fuel System’s Ignition Source Prevention for Transport Category Airplane

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

Fuel tank explosions have been a constant serious threat with aviation safety. Based on the analysis and study of the requirements of regulation and advisory circular which are about the airworthiness limitation for transport category airplane fuel system’s ignition source prevention, this paper has given the flow chart on how to establish the airworthiness limitation. The paper also analyzes the airworthiness limitation for an typical transport airplane fuel system’s ignition source prevention. The research can provide guidance for establishing the airworthiness limitation for transport category airplane fuel system’s ignition source prevention.

CCAR25.981(d)；fuel system；airworthiness limitation；ignition source prevention

V228.1

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