基于DO—313的民機客艙電子電氣系統適航要求和符合性方法分析

陸曦

【摘 要】民用飛機的客艙中的電子電氣系統和設備的數量龐大、種類繁多。本文在DO-313的基礎上，結合國內民機客艙電子電氣系統適航的實踐，對民機客艙電子電氣系統適航要求和符合性方法進行了分析。

【關鍵詞】客艙電子電氣系統；適航；符合性方法

0 引言

民用飛機的客艙中的電子電氣系統和設備的數量龐大、種類繁多，如客艙管理、機載娛樂、客艙照明等。2008年，RTCA于2008年發布了DO-313《Certification Guidance For Installation Of Non-Essential， Non-Required Aircraft Cabin Systems & Equipment》。但是，DO-313中的內容是基于FAA的適航要求和FAA認可的符合性方法，并不能完全移植到國內對于民機客艙電子電氣系統的適航取證。因此，本文在DO-313的基礎上，結合國內民機客艙電子電氣系統適航的實踐，對民機客艙電子電氣系統適航要求和符合性方法進行進一步的分析。

1 客艙電子電氣系統的范疇和特點

客艙電子電氣系統廣義地說就是在客艙內的用電系統，主要為客艙內的乘員提供舒適的機上環境、機上服務和娛樂等功能。本文所分析的客艙電子電氣系統包括以下系統和設備：客艙管理系統、客艙呼叫燈和諧音、乘客電源系統、音視頻娛樂系統、客艙、廚房照明及控制組件（非應急照明）、客艙移動蜂窩網絡、客艙無線網絡、客艙數據中繼鏈路（衛通或ATG）、廚房內電子電氣設備、盥洗室內電子電氣設備、電動座椅等。

2 客艙電子電氣系統適航要求的原則

客艙內電子系統一般遵循fail-safe的設計理念，即系統故障或功能喪失也不影響飛行安全。因此，對于通過系統安全性分析得出沒有功能危險性的系統或設備，可以通過最低限度的鑒定試驗來證明該系統或設備的正常工作模式、非正常工作模式以及所有的故障模式都不會對飛機的安全運行和安全裕度、重要系統的正常工作以及乘員的安全造成不利影響。

3 客艙電子電氣系統適航通用要求

3.1 電氣要求

根據25.1431（b）（c）、25.1353（a）和25.1351的要求，客艙電子電氣系統不能對其他涉及飛機安全飛行的系統和設備產生不利影響。為此，需對客艙電子設備進行如下設計[1]：

a）電源關斷。機組應能夠在任何時間手動切斷客艙電子電氣系統的電源，且不會增加過多的工作負擔。

b）匯流條的選擇。客艙電子設備對安全的影響大多很小，因此建議由普通匯流條供電，在緊急情況下也可以迅速地卸載電源。

c）客艙釋壓。客艙里的某些設備可能存在高壓，如老式的CRT顯示器、LCD的背光、以及普遍存在的115VAC交流電源供電。當出現客艙釋壓時，應自動切斷這些設備的電源，以避免產生電弧危及人員安全。另一種方法是，通過DO-160的釋壓試驗證明設備在釋壓環境下不會產生電弧。

d）電氣負載分析。根據25.1351的要求，必須通過電氣負載分析來證明電氣負載不會超過發電系統的容量。

3.2 可燃性要求

為滿足25.853（a）的要求，客艙電子設備應通過以下兩種方法表明符合性。一是將設備設計成一個六面金屬材質、不通風的殼體；二是按照25部附錄F的要求進行燃燒試驗。對于一些尺寸較小的部件可不適用于燃燒試驗。

3.3 結構及墜撞要求

客艙電子設備的安裝靠近乘組和乘客，因此必須保證在應急著陸等極限條件下，設備不會受到損壞或松脫以危及乘員安全。相關的條款要求有25.561（b）和25.789（a）。一種可以接受的符合性驗證方法是進行DO-160第7.3節的墜撞試驗。

3.4 電磁兼容要求

對于電磁兼容主要有25.1431（c）和25.1353（a）條款進行約束。對于一般的客艙電子設備，通過進行DO-160第21章射頻發射試驗以及全機EMC地面試驗來判斷客艙電子設備的工作是否對其他系統產生影響。而特別地對于客艙內射頻發射裝置，有一些額外的適航符合性要求，見4.3節。

4 一些特殊的考慮

4.1 玻璃品

客艙內的玻璃制品（例如觸摸屏或顯示器）由于其易碎性必須進行專門的驗證，以表明對25.561和25.789條款的符合性。對于大于15英寸的玻璃品，需要進行靜態濫用載荷試驗和動態球沖擊試驗。

對于靜態濫用載荷試驗，玻璃屏必須承受300磅的載荷而不會破裂或移位，隨后再承受25.561條款所規定的慣性載荷，驗證其本身及連接機構不會發生破裂或移位。對于動態球沖擊試驗，DO-313建議玻璃屏在承受動態球沖擊后再承受25.561條款所規定的慣性載荷。具體對于動態球沖擊試驗，使用直徑40mm，重260g的鋼制圓球，以鐘擺的形式撞擊玻璃屏且玻璃屏上每隔40mm都必須收到撞擊[2]。

4.2 射頻裝置

隨著無線通信技術的發展和在航空領域應用的拓展，無線射頻裝置在民用飛機客艙內的應用越來越多。比如提供乘客無線上網的無線接入點、機上手機移動通信的微蜂窩基站、乘客自己攜帶的便攜式電子設備，因此必須驗證這些射頻信號的存在不會對飛機的正常運行產生不利影響，表明對25.1431（c）以及25.1353（a）條款的符合性。

對此，業界已形成了一套比較成熟的方法。AC21.91C引用了DO-294和DO-307A兩份規范，對于雜散發射的前門耦合以及有意發射的后門耦合制定了驗證方法。概括地說，對于雜散發射產生的前門耦合，OEM開展飛機級的干擾路徑損耗（IPL）試驗，若IPL測量值滿足規范要求，說明飛機及其機載無線電收發機具備了抗前門耦合干擾的能力，反之將通過增加干擾路徑損耗的方法進行更正；對于有意發射產生的后門耦合干擾，由設備供應商對機載設備進行射頻敏感性試驗以驗證其符合性。此外，在DO-313中還規定了飛機級的后門耦合機上地面試驗。試驗中運行客艙電子電氣系統，并進行正常的機載系統操作，同時觀察機載系統是否收到了電磁干擾。若某些操作無法在地面實現，可能還需要進行飛行試驗。

4.3 座椅視頻系統

若運營經驗表明座椅視頻系統的某些設計可能導致危險，FAA推薦按照SAE ARP 5475A《座椅可收放視頻系統濫用載荷試驗》進行試驗。此外，25.807和25.813條款要求飛機的應急出口應具備足夠的空間方便乘員撤離，這就要求位于應急出口附近的扶手式顯示能夠進行正常收放而不會產生意外卡阻。對此，DO-313建議通過以下2個途徑來間接表明座椅視頻系統對這兩個條款的符合性：

a）按照25.789（a）的要求進行試驗，驗證扶手式顯示器在應急著陸的最大載荷工況下，不會因移動而造成危險；

b）按照25.785（k）的要求進行設計，對于在正常飛行中可能傷害機內坐著或走動的人員的每個凸出物（如扶手式顯示器）進行包墊處理。

5 結論

用電設備在民用飛機的客艙里有著非常廣泛的應用，這些設備大多直接為乘組或乘員使用，因此在設計中必須在電氣、可燃性、結構墜撞、電磁兼容等方面予以特殊考慮以滿足相關適航條款的要求。同時，客艙內還具備一些特殊電子電氣設備，如玻璃品、射頻裝置等，也需要通過分析計算、試驗室試驗、機上試驗等方法驗證其符合性。只有在設計及驗證過程中將這些因素綜合考慮，才能設計出既以人為本、又安全可靠的民用飛機客艙產品。

【參考文獻】

[1]RTCA，DO-313 Certification Guidance For Installation Of Non-Essential，Non-Required Aircraft Cabin Systems & Equipment[S].U.S.A：RTCA，2008.

[2]UL.61965 Mechanical safety of cathode ray tubes[S].U.S.A：UL，2004.

[責任編輯：田吉捷]endprint