運輸類飛機高強度輻射場防護發展

王樂意 陳潔 王永根

摘 要：當運輸類飛機遭遇高強度輻射場環境時，機載電子電氣系統可能受影響，嚴重的情況下將影響飛機的正常安全飛行和著陸。該文介紹了歐洲、美國、中國適航當局對于高強度輻射場防護適航要求，并介紹了ARJ21-700飛機高強度輻射場防護驗證的經驗。

關鍵詞：運輸類飛機 高強度輻射場 適航

中圖分類號：V328.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）07（a）-0011-02

1 HIRF環境的制定

源于雷達、無線電廣播、電視和其他陸基、船載以及機載射頻發射源的電磁波形成了高強度輻射場環境，該環境可能會影響機載電子電氣系統的正常工作。因為早期飛機多使用機械系統執行關鍵功能，因此高強度輻射場并未對當時的飛機造成危害。到了1970年代晚期，民用飛機開始使用電子飛控系統、電子顯示系統和電子發動機控制系統，這些執行關鍵功能的電子系統在實驗室中和飛行過程中發現的敏感現象引起了適航當局對于關鍵系統的HIRF防護關注。

隨后數年間，由于下列原因使航空界對HIRF防護的關注度迅速提高。

（1）飛機涉及持續安全飛行和著陸的關鍵功能更加依賴于電子電氣系統。

（2）飛機更多的使用復合材料機身，降低了機身電磁屏蔽效能。

（3）數據總線和處理器速率提高、越趨復雜的電路設計等原因增加了電子電氣系統的敏感性。

（4）更多頻段，特別是1 GHz以上的頻段的使用。

（5）射頻發射源的數量和功率的增加，使空間HIRF環境更復雜。

（6）一些飛機在遭遇HIRF環境時產生了敏感現象。

歐洲適航當局在空客A320飛機的HIRF防護專用條件中，制定了首個審定HIRF環境。1987年美國FAA開始著手制定美國HIRF環境。1988年FAA和JAA要求SAE和EUROCAE為HIRF防護制定可接受的符合性方法和指南。1990年代早期，FAA和JAA同意HIRF防護審定要求需要在得到國際更多認可后再行正式發布。

1992年12月11日，FAA和JAA合作建立了EEHWG，并要求其制訂HIRF審定要求，EEHWG將美國和歐洲的HIRF環境進行融合，新的HIRF環境適用于FAR/JAR-23、25、27、29部的飛機。EEHWG同時編制了AC/AMJ草案和JAA HIRF NPA以及FAA HIRF NPRM草案。

1997年11月，在經過FAA、EASA以及工業界的認可后，EEHWG公布了四類不同的HIRF環境，即固定翼飛機的嚴酷HIRF環境、審定HIRF環境、正常HIRF環境和旋翼飛機的嚴酷HIRF環境。EEHWG制定的HIRF環境以電場強度標示，覆蓋頻段范圍為10 kHz～40 GHz。

2 HIRF適航要求的發展

2.1 FAA/EASA對運輸類飛機HIRF防護的要求

在正式的適航規章發布之前，各國適航當局會針對具體型號發布專用條件，對某一具體問題提出適航要求。

FAA發布的HIRF防護專用條件中，針對關鍵系統提供了兩種適航符合性方法，第一種方法是申請人需要表明關鍵系統（即A級系統）在10 kHz～18 GHz頻段范圍內100 V/m的場強環境下能夠不夠不利影響；第二種方法是申請人需要標明關鍵系統在飛機遭遇審定HIRF環境時能夠不受不利影響。在FAA的專用條件中沒有對B/C級系統的HIRF防護進行要求。

EASA發布的HIRF防護專用條件與現在的HIRF防護正式條款基本一致，對A/B/C級系統分別進行了要求。

2007年FAR25部在125修正案中增加了FAR25.1317高強度輻射場防護條款，2015年CS25部17號修正案中增加了CS25.1317高強度輻射場防護條款。FAR25.1317相對于CS25.1317主要差別在于多了（d）條款。FAA在FAR25.1317條款的經濟性評估中表示，在該條款正式發布之前，25部運輸類飛機制造商為了滿足出口的要求，已經按照EASA的HIRF專用條件進行適航認證。而23部、27部和29部存在少部分飛機僅在美國國內使用，僅滿足FAA的HIRF專用條件，為了照顧這部分制造商，FAA特意增加了（d）條款。所以對于25.1317來說，（d）條款基本不存在實際意義。

2.2 CAAC對運輸類飛機HIRF防護的要求

CAAC針對ARJ21-700飛機首次發布了HIRF防護專用條件SC SE001，該專用條僅對A級系統提出了適航要求。CCAR25部在最新的R4版中增加了25.1317“高強輻射場（HIRF）防護”條款，該條款的要求與FAR25.1317一致，目前C919飛機適航取證基礎即為CCAR25 R4。

3 ARJ21-700飛機HIRF驗證

ARJ21-700飛機于2014年12月30日獲得中國民用航空局頒發的型號合格證，也標志著國內首款飛機滿足了HIRF防護適航要求。在ARJ21-700飛機項目初期，CAAC發布了HIRF防護專用條件SC SE001，該專用條件僅對A級系統提出了適航要求，與FAA對HIRF的專用條件一致。

ARJ21-700飛機在早期階段基于供應商的信息支持，制定了高于SC SE001要求的HIRF防護適航驗證計劃，其要求與后來發布的FAR25.1317以及CCAR25.1317一致。因此后來發布的FAR25.1317和CCAR25.1317對于ARJ21-700飛機的HIRF防護設計沒有產生影響。

4 展望

ARJ21-700民用客機是國內第一次完全自主設計并制造的支線客機。采用“異地設計、異地制造”的全新運作機制和管理模式。ARJ21-700項目研制采取廣泛國際合作的模式。采用了大量國際成熟先進技術和機載系統，發動機、航電、電源等系統全部通過競標在全球范圍內采購，其中有許多系統零部件、產品在中國生產制造。ARJ21-700飛機雖然在HIRF防護上取得了成功，但離不開國際一流供應商體系的支持。

與ARJ21-700飛機相比，C919飛機機載系統供應商多為中外合資企業，中方企業大都為軍工企業，主要為軍用飛機生產機載系統，而民用飛機相對于軍用飛機，在設計和驗證的流程上要求更加嚴格。C919飛機部分機載系統的HIRF防護驗證工作由合資企業承擔，對于缺少民用飛機機載設備研發經驗的國內企業，可以想見其中的困難與挑戰，但是這對于國內航空設備制造廠商來說也是一次絕佳的機會，通過C919項目，提升企業的研發實力，完整走完適航流程，進而進入國際機載設備市場。

如果說ARJ21-700飛機讓國內的全機HIRF防護設計驗證與國際接軌，那么C919飛機將使中國機載設備廠商設備級/系統級HIRF防護設計驗證與國際接軌。

參考文獻

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[4] SAE ARP 5583A， Guide to Certification of Aircraft in a High Intensity Radiated Field （HIRF） Environment [S].2010.