民用直升機(jī)應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)的適航驗證方法研究

李 雯

（中國直升機(jī)設(shè)計研究所，景德鎮(zhèn) 333001）

1 引言

應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)（Emergency Locator Transmitter，ELT）為航空器機(jī)載應(yīng)急設(shè)備，具有自動向衛(wèi)星發(fā)送地點(diǎn)信號的功能，可用于航空器發(fā)生事故后的應(yīng)急定位，有助于開展搜救救援。我國民航規(guī)章《一般運(yùn)行和飛行規(guī)則》（CCAR 91部）91.435條規(guī)定，在2008年7月1日后，任何批準(zhǔn)載客19人以上的所有飛機(jī)必須至少裝備1臺自動應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)或2臺任何類型的應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)；批準(zhǔn)載客19人或以下的飛機(jī)至少裝備1臺任何類型的應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)。因此，為確保ELT在各種使用環(huán)境中能良好地實(shí)施其預(yù)定功能，本文通過對ELT相關(guān)適航標(biāo)準(zhǔn)和咨詢通告進(jìn)行研究，給出了一種可供參考的適航驗證方法，為后續(xù)民用直升機(jī)ELT的合格審定工作提供支持。

2 應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)系統(tǒng)描述

2.1 ELT工作頻率

2009年2月1日，《一般運(yùn)行和飛行規(guī)則》（CCAR 91部）R2版本明確規(guī)定：2010年1月1日之后航空器裝配的ELT必須同時具有121.5MHz和406 MHz的發(fā)射頻率，243 MHz頻率為可選項，其中121.5/243 MHz為現(xiàn)場人員搜救信標(biāo)頻率，406 MHz為衛(wèi)星應(yīng)急定位無線信標(biāo)地對空方向的專用頻率。

2.2 ELT工作原理

正常情況下，應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)處于待機(jī)模式，當(dāng)發(fā)生緊急情況后，ELT觸發(fā)功能。有3種觸發(fā)形式可供選擇，一是人工觸發(fā)，將ELT的遙控面板或發(fā)射機(jī)面板的開關(guān)撥到“ON”位置激活ELT功能；二是撞擊觸發(fā)，當(dāng)航空器的加速度大于12g時觸發(fā)系統(tǒng)啟動；三是浸水觸發(fā)，當(dāng)ELT接觸淡水或海水時能自動觸發(fā)。ELT功能激活后，發(fā)射相應(yīng)頻率的信號，衛(wèi)星系統(tǒng)接收處理信號，并將位置發(fā)送給地面工作人員，供搜尋救護(hù)團(tuán)隊作業(yè)。

2.3 ELT 分類

ELT按照其安裝形式和觸發(fā)方式，分為以下4類：

（1） 自動固定式ELT（AF）：用于在墜撞前后永久固定在旋翼航空器上，由墜撞沖擊自動觸發(fā)設(shè)備啟動，旨在定位墜機(jī)位置。

（2） 自動便攜式ELT（AP）：用于在墜撞前剛性地連接到旋翼航空器上，由墜撞沖擊自動觸發(fā)設(shè)備啟動，但是在墜撞之后可以很容易地從旋翼航空器上移除。如果ELT未使用整體式安裝天線，則可以將其與安裝在旋翼航空器上的天線斷開，采用輔助天線（預(yù)先置于ELT外殼中），進(jìn)而將ELT拆卸下來拴在幸存者或救生筏上，旨在找到墜機(jī)現(xiàn)場和幸存者。

（3） 幸存式ELT（S）：通常利用手動方式進(jìn)行激活，但也可以自動激活（如浸水激活），且當(dāng)電源開啟時有聽覺或視覺提示（或兩者都有）。此類ELT分為有浮力和無浮力兩種類型，幸存式ELT（有浮力）可以很容易地從航空器上移除，由墜機(jī)幸存者拿出并激活，可以拴在救生筏或幸存者身上，此類設(shè)備能夠在淡水或海水中漂浮，并在無風(fēng)條件下自動復(fù)位，以便將天線設(shè)置在其指定位置；幸存式ELT（無浮力）應(yīng)與航空器內(nèi)的浮力裝置（如救生筏或其他救生設(shè)備）一體化，由墜機(jī)幸存者啟動和激活。

（4）自動展開式ELT（ADELT）：用于在發(fā)生墜撞之前剛性連接到旋翼航空器上，在墜撞傳感器確定發(fā)生墜撞或ELT上配置的靜壓傳感器激活后自動展開，此類ELT應(yīng)能夠漂浮在水中并發(fā)射求救信號和位置信息。

3 應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)的適航驗證研究

3.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)的設(shè)計和驗證應(yīng)符合下述標(biāo)準(zhǔn)要求，內(nèi)容包含設(shè)備的功能、性能、軟件、硬件、環(huán)境適應(yīng)性等方面。

（1）CTSO/TSO/ETSO -C126b 406 MHz應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)（ELT）。

（2）EUROCAE ED-62A 航空器應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)最低運(yùn)行性能標(biāo)準(zhǔn)為406 MHz 和121.5 MHz（243 MHz選裝）。

（3）RTCA DO-182 應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)（ELT）設(shè)備安裝和性能。

（4）RTCA DO-204A 406 MHz應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)最低運(yùn)行性能標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)的適航驗證方法

3.2.1 合格審定流程

為向適航當(dāng)局表明應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)的設(shè)計和安裝符合適航相關(guān)條款規(guī)定，需對其進(jìn)行適航驗證，包含設(shè)備自身批準(zhǔn)和安裝批準(zhǔn)，其合格審定流程如圖1所示。

圖1 應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)合格審定流程

3.2.2 符合性方法

AP-21-AA-2011-03-R4《航空器型號合格審定程序》規(guī)定通常采用的符合性驗證方法有以下10種，見表1。

表1 符合性驗證方法表

應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)可采用MC1、MC2、MC3、MC4、MC5、MC6、MC7、MC9等驗證方法來表明機(jī)上配置ELT的符合性。

（1）MC1說明性文件：在ELT系統(tǒng)的設(shè)計說明性文件、安裝圖紙、飛行手冊、維修手冊中應(yīng)注明系統(tǒng)的安裝方式、安裝位置、使用方法、維護(hù)措施等內(nèi)容。設(shè)計上自動固定式和便攜式ELT不能采用搭扣式緊固件，其他類型的ELT若采用搭扣式緊固件，應(yīng)在維護(hù)手冊中定義其維護(hù)方法和更換間隔，以確保其在使用過程中不會脫離。

1）ELT的安裝位置應(yīng)選擇能夠最大限度地減少因撞擊、火災(zāi)或與乘客、行李或貨物接觸而無意中激活或損壞的可能性。理想情況下，自動固定式和便攜式ELT發(fā)射機(jī)單元應(yīng)安裝在民用直升機(jī)主承重結(jié)構(gòu)上，如桁架、艙壁、縱梁、翼梁或橫梁上；ELT（S）根據(jù)其類別應(yīng)安裝或存放在有明顯標(biāo)記且易于接近的位置，或者應(yīng)與漂浮裝置設(shè)計為一體；ADELT建議安裝在尾梁的大部件接頭前方，手動展開ADELT的方式應(yīng)位于駕駛艙內(nèi)，并加以保護(hù)，以最大限度地減少無意中手動操作的風(fēng)險，用于自動展開的靜壓傳感器應(yīng)安裝在水上迫降或水上降落后能夠在短時間內(nèi)浸入水中的位置，但在預(yù)期的民用直升機(jī)運(yùn)行中不會暴露于水中。

2）對于ELT上配置的具有特定安裝方向需求的墜撞傳感器，應(yīng)在說明文件中進(jìn)行強(qiáng)調(diào)，以指示正確的安裝方向。

3）ELT外置天線的安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離其他天線，以確保民用直升機(jī)正常飛行狀態(tài)下能夠與軌道上的COSPAS-SARSAT衛(wèi)星具有空線視界。理想情況下，對于121.5MHz ELT天線，距離接收甚高頻通信和導(dǎo)航數(shù)據(jù)的天線應(yīng)至少2.5m，對于406MHz ELT天線，應(yīng)距離接收甚高頻通信和導(dǎo)航數(shù)據(jù)的天線至少0.8m，以盡量減少干擾；內(nèi)置天線應(yīng)盡可能靠近ELT單元安裝，并與金屬窗框絕緣，天線的安裝位置應(yīng)使其垂直伸出的部分暴露在射頻透明窗口內(nèi)。

（2）MC2分析/計算：應(yīng)對ELT安裝支架、緊固件等結(jié)構(gòu)部分的強(qiáng)度進(jìn)行計算分析，必要時結(jié)合相關(guān)靜力試驗進(jìn)行驗證，分析結(jié)果應(yīng)表明：當(dāng)在最靈活的方向上向支架施加450N的力時，安裝支架的最大靜態(tài)局部偏差應(yīng)不大于2.5mm；就外部天線的安裝來說，其安裝表面應(yīng)能承受相當(dāng)于沿民用直升機(jī)縱軸在天線安裝支座上施加100倍的天線質(zhì)量的靜載荷。

（3）MC3安全評估：應(yīng)對ELT系統(tǒng)及其安裝進(jìn)行安全性評估，包含功能危險性評估、失效模式及影響分析、安全性分析等工作。評估結(jié)果應(yīng)表明ELT的設(shè)計保證等級為D，系統(tǒng)失效僅會對民用直升機(jī)產(chǎn)生較小的影響。

墜撞加速度傳感器的安裝方式不良可能會導(dǎo)致諸如有害觸發(fā)、觸發(fā)失敗和展開失敗等問題，因此，系統(tǒng)失效模式及影響分析應(yīng)充分考慮這些情況，分析其對ELT系統(tǒng)和整機(jī)安全產(chǎn)生的影響。

（4）MC4試驗室試驗：應(yīng)在試驗室對ELT系統(tǒng)的功能、性能指標(biāo)進(jìn)行驗證，同時考慮到應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)主要在緊急環(huán)境下工作，因此，應(yīng)充分考核系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性，按照DO160標(biāo)準(zhǔn)要求，對應(yīng)其設(shè)備類別，完成適用的試驗項目，如溫度-高度、防火、防水性、振動、鹽霧等，分別測試系統(tǒng)的功能、性能情況。

對于ADELT，應(yīng)通過試驗表明該設(shè)備浸入水中之后依然能夠正常工作。假設(shè)直升機(jī)墜入水中或水上迫降，水不僅可以浸沒為此設(shè)計的信標(biāo)和靜壓傳感器，還會浸沒其他電子元件，如電纜和電源等，因此，應(yīng)采用合適的試驗方法對系統(tǒng)在這種復(fù)雜環(huán)境下的工作情況進(jìn)行驗證。

（5）MC5地面試驗：ELT系統(tǒng)安裝后，應(yīng)進(jìn)行相關(guān)試驗以驗證其在機(jī)上能夠完成預(yù)定功能，還能與機(jī)上其他系統(tǒng)兼容工作，系統(tǒng)裝機(jī)后，應(yīng)檢查所安裝的外部天線在所有工作頻率下的電壓駐波比。

（6）MC6飛行試驗：此處驗證的重點(diǎn)主要是針對手動觸發(fā)的ELT系統(tǒng)，設(shè)計有ELT控制面板，分遠(yuǎn)程遙控和近距離操作等2種，故而要對其操作進(jìn)行機(jī)組評估，以確保不會被無意激活，考核的因素應(yīng)包含控制面板的位置、防護(hù)措施等。

（7）MC7航空器檢查：主要是對ELT系統(tǒng)的安裝進(jìn)行檢查，檢查內(nèi)容根據(jù)ELT系統(tǒng)分類的不同而定。例如，ELT的安裝應(yīng)使得指示電池有效期的標(biāo)簽清晰可見，而無需從機(jī)上拆下設(shè)備或其他部件。

（8）MC9設(shè)備合格性：供應(yīng)商應(yīng)提供設(shè)備的合格證明文件，以表明ELT系統(tǒng)的適航符合性，例如，應(yīng)提交設(shè)備的CTSOA、TSOA、VDA證明文件等，否則，應(yīng)通過系統(tǒng)的設(shè)計和性能聲明（DDP）表明設(shè)備的符合性，證明其能夠滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

4 適航符合性驗證工程案例

此處以國內(nèi)某型民用直升機(jī)選裝應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)為例，描述了ELT系統(tǒng)的符合性驗證過程，以表明其適航性。

4.1 ELT系統(tǒng)設(shè)備級驗證

選裝的ELT系統(tǒng)為自動固定式，工作頻率為121.5MHZ和406MHZ，可以自動或手動觸發(fā)，由主機(jī)、天線、開關(guān)組成，使用的電源為最低5年壽命的鋰電池，設(shè)計符合TSO C126標(biāo)準(zhǔn)要求，為TSOA產(chǎn)品，供應(yīng)商按要求提供了相關(guān)的證明文件。

4.2 裝機(jī)符合性驗證工作

為表明ELT系統(tǒng)的裝機(jī)符合性，申請人進(jìn)行了如表2所述的驗證工作，該型號ELT得到了局方批準(zhǔn)，可將其納入整機(jī)構(gòu)型中，并在民用直升機(jī)上實(shí)施。

表2 ELT裝機(jī)符合性驗證工作清單

5 結(jié)束語

應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)在民用直升機(jī)應(yīng)急救援工作中發(fā)揮著重要作用，是運(yùn)行規(guī)章所要求必須配置的設(shè)備，其設(shè)計和驗證需符合相關(guān)適航規(guī)章的要求，安裝使用必須得到相關(guān)民航部門批準(zhǔn)。本文通過對ELT相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究，結(jié)合型號設(shè)計經(jīng)驗，提出了一種應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)的適航驗證方法，旨在為其他機(jī)型配置應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)的合格審定工作提供參考，同時，為后續(xù)民機(jī)運(yùn)行過程中應(yīng)急救援工作的順利開展奠定基礎(chǔ)。