機載航空電子設備安全性評估研究

張二虎，顧仁碗

（中國飛行試驗研究院，陜西 西安 710089）

近幾十年來，隨著機載航空電子設備等各項技術的不斷發展和運行環境的不斷完善，自身的余度等安全性設計也不斷提高，然而人為因素則已成為制約航空安全水平的首要環節。據統計數字顯示，近70%的事故由人為原因導致，該原因則成為制約航空安全的最大障礙。

安全性評估是飛機安全性工程中的一項重要內容，其目的是通過安全性風險分析與評估，識別、評價系統存在的危險，并根據危險的程度提出消除或控制危險的措施，避免重大的安全事故的發生。工程階段的安全評估技術產生于20世紀60年代初期英美等工業發達國家，并于20世紀80年代逐步引入我國，通過吸收、消化國外安全檢查表和安全性分析方法，逐步在航天、化工及核工業等行業開始應用相應的分析評價方法。航空領域于20世紀80年代中期已逐步推行安全檢查表等安全性分析方法。但是在航空領域，安全性分析方法主要應用在裝備研制階段，而且因為缺少全面的安全性設計標準和相應的評估檢查方法，裝備的安全性工作停留在較低層次。隨著對安全性的逐步重視，越來越多的安全性工作方法得到了推廣和應用，如何實現對裝備安全性工作狀態的有效控制，已經成為各個行業關注的重點。因此，如何有效地評估裝備安全性狀態成為急需解決的問題之一。

目前，從航空裝備安全性分析與評估專業領域來看，在型號立項論證階段，依然缺乏全面的安全性設計標準，缺少全面、完備的安全性指標，難以實現對安全狀態的描述，以至于在驗證階段，無法建立適用的安全性評估模型和評估準則，評估僅僅停留在對具體定性要求的滿足率考核上，難以對型號當前狀態下的安全性狀態進行全面、準確、快速的評估。另外，由于飛機安全性評估是一個復雜的多因素決策分析問題，主要包括飛機系統、各類人員、外部環境3個方面，且各因素及相互之間存在著極大的不確定性，造成各因素教練關系復雜，變化趨勢難以確定，狀態評估工作難以開展。

1 問題的解決方案

為了更全面、系統地給出航空電子設備與飛機和人員之間相互的安全影響，通過研究，將“人-機-環境”系統理論應用到機載航空電子設備的安全性評估中。“人-機-環境”系統工程的研究可用圖1來形象地描述，它包括人本身特性、機器特性、環境特性、人-機器之間關系、人-環境之間關系、機器-環境之間關系、人-機器-環境之間關系共7項內容的研究。

圖1 人-機-環境系統工程研究范疇示意圖

設備對人的安全性要求體現在維修安全性方面。隨著機載航空電子設備的不斷發展和應用，設備的功率越來越大，設備的材料也越來越復雜。而飛機航程和時間的大幅增加也導致人員接觸飛行的時間越來越長。設備對人的安全影響主要體現在人身傷害方面。A-10雷電攻擊機是一種十分結實且火力非常強的攻擊機，其厚重的裝甲造就了其優秀的防護能力，但據統計，A-10攻擊機的飛行員多發癌癥。在給敵方留下“海灣戰爭綜合癥”的同時，貧鈾彈也給己方造成了不可磨滅的傷害。據調查，A-10攻擊機座艙下部安裝了一門GAU-8型30 mm機炮，由于它使用貧鈾彈，且未采取相應的防護措施，對飛行員和維護人員的人身安全也造成了威脅。

通過分析和研究，確定了相關的設備對人的安全性評估要求，具體如下：①設備插頭或插座脫離后的電壓（電連接器的選擇與設計應保證不會誤接，或者即使誤接也不會造成傷害）不得超過24 V；②電連接器結構應防止接入其內的裸線傳出連接器，并不會與人體直接接觸；③電子設備產生的輻射值不得超過規定的人體所能接受的安全輻射值；④材料應避免對人體生理產生傷害，如果達不到這一要求，必須采取安全技術措施和提示性安全措施；⑤配電裝置（配電線路）內超過安全低電壓的全部接點，必須加以防護，保證在設備運行或停止供電時人體各部分都不能觸及；⑥設備所有外露的零部件邊緣應倒圓到半徑不小于1 mm，露出的棱角應倒圓到半徑不小于4 mm，對其他零部件的邊緣也應倒角、去毛刺；⑦對于可運動設備的齒輪、扇葉和其他運動、傳動機構（如皮帶、連桿等）應加防護措施，在正常工作時使人員身體各部位均不能觸及；⑧對于可轉動的大型天線、天線轉臺與操作控制部分不在一起的設備，應采取的措施為設備警鈴或其他告警措施，在轉動天線前向附近人員發出轉動警報，如果把手、旋鈕或操縱桿等松動會給人員帶來危險，則要以可靠的方式固定，使它們在正常使用中不會松動。

以上述①“設備插頭或插座脫離后的電壓不得超過24 V”此項要求為例，研究形成了專項實驗的要求，具體如下：

試驗對象：對某型機載設備在插頭（座）分離情況下的插針（共676項）帶電安全性進行檢查。

試驗條件：①飛機狀態良好并按停放要求可靠接地，設備狀態良好，無故障；②三級計量單位定標吻合的電壓表。

試驗要求：①測試時，機上所有系統或設備均不開機；②測量殘余電壓時，儀器探頭的觸點應靠近零件或組合件的結合處，距結合處應不大于20 mm。

試驗程序：產品上電后按順序依次對676根插針的帶電情況進行測量，并根據試驗進度進行3 min循環供電，在完成所有的測量后進行統計評估。

本次試驗的結果為：電壓為0 V的有376根插針，0～0.1 V的之間有229根插針，0.1～1 V的有71根插針，測量結果均滿足GJB 358—1987《軍用飛機電搭接技術要求》。

2 結論及結束語

上述方法是針對航空裝備在研制階段中碰到的安全性問題，充分考慮了設備對人的安全性影響，形成了機載航空電子設備對人的安全性評估要求。以殘余電壓為例，研究形成了此項要求的考核方法，其中包含了試驗條件、要求及程序，并通過某型設備在試驗過程中的具體操作流程及試驗結果，最終以國軍標為標準對方法的可行性和準確性進行了考核。考核結果表明，本文建立的設備對人的安全性要求真實地反映了裝備使用過程中的維修安全問題，建立的安全性專項試驗方法即可為殘余電壓此項要求的安全性評估驗證提供操作規范及依據，也可為其他要求的安全性評估提供參考，最終為機載航空電子設備的安全性評估奠定基礎。

［1］浙江省質檢院.JB/T 11726—2013機床電氣控制系統·殘余電壓試驗規范［S］.北京：中國標準出版社，2013.

［2］美國運輸部聯邦航空局.AC25-7A運輸類飛機合格審定飛行試驗指南［S］.北京：航空工業出版社，1998.

［3］美國聯邦航空局.AC20-151關于機載防撞系統（TCASⅡ）7.0版本和S模式應答機的咨詢通告［S］.［出版地不詳］［出版年不詳］.

［4］孫長華.飛行安全中人的因素［J］.國際航空，1996（3）.

［5］［作者不詳］.1991—2000年西方制造的大型民用噴氣式飛機事故統計［J］.國際航空，2002（2）.