高高原機場校驗飛機運行風險與維修安全

連喜賀

(中國民用航空飛行校驗中心 機務部，北京 100621)

0 引言

根據《航空承運人高原機場運行管理規定》(AC-121)中的定義高原機場包括一般高原機場和高高原機場兩類，其中，海拔高度在1500 m(4922 ft)及以上，但低于2438 m(8000 ft)的機場為一般高原機場；而海拔高度在2438 m(8000 ft)及以上的機場稱之為高高原機場[1]。

高高原機場首先面臨機場周邊地形更為復雜的問題，如圖1所示為我國某高高原機場部分周邊地形。地形復雜導致的結果就是高高原機場周圍凈空條件比較差，導航設施安裝困難，飛機正常起降及復飛操縱難度大。除此之外，高高原機場還面臨備降機場少等實際問題。為了提高高高原機場運營的安全性，研究人員對高高原機場的特殊條件下的飛行器特性進行了較為廣泛研究[2-7]。

圖1 我國某高高原機場的部分周邊環境

雖然高高原機場與平原機場同樣都承載著飛機起降的功能，但是與平原機場相比較而言，除了機場跑道長、周邊環境差、凈空條件差等不利條件外，高高原機場還存在氣候復雜多變等諸多不利因素。因此，高高原機場運營管理方面的研究對于航空運輸安全而言極為重要。從目前來看，專門針對高高原機場運營方面的研究還比較有限，且高原機場和高高原機場運營方面的研究主要集中在航空公司的航線運行管理[8-10]。

高高原機場安全運行，其中一個非常重要的環節是飛行校驗，使用機載專用校驗設備在飛行過程中對機場導航設施進行校驗取值，對地面無線電導航設備和助航燈光設施性能參數進行校準和檢測的一種手段，目的是保障通信、導航、雷達等設施設備符合運行標準，保障飛行安全。因此，飛行校驗的穩定性對于高高原機場的運行具有重要意義。劉朋等[11]以甘孜/格薩爾機場為例從應急程序、飄降程序、起飛性能、著陸性能對高高原機場校驗飛機飛行性能進行分析。總體而言，目前針對高高原機場飛行校驗方面的研究還比較少。本文基于長期的飛機適航維修管理與安全管理工作，以低空作業特性的飛行校驗作業飛機為例，分析了高高原機場的運行條件，提出了針對性的維修方案設計與安全管理思路，旨在為高高原機場校驗飛機的安全運行提供一些幫助。

1 我國高高原機場校驗飛機飛行環境分析

我國是世界上高高原機場比較多的國家，擁有的高高原機場數量超過世界總量的三分之一，且我國的高高原機場主要分布在地形復雜的西部地區，尤其是地形極其復雜的云貴高原和青藏高原地區。我國的高高原機場海拔最高的是西藏那曲機場，海拔高達4436 m；海拔最低的高高原機場是神農架機場，海拔為2580 m。除了引言部分提到的問題外，高高原機場的環境溫度、空氣壓力和空氣密度都與平原機場都不同。而環境溫度、空氣壓力和空氣密度等與飛行器飛行密切相關的重要參量可以根據海報高度進行估算[12]。其中，溫度隨海拔高度的變化關系為

(1)

式中：T0為平均海平面的溫度；h為海拔高度。國際民航組織(ICAO)的規定，平均海平面的溫度為15 ℃。根據(1)式計算所得的環境溫度隨海拔高度的變化關系示于圖2。圖2中的陰影區域為我國高高原機場的溫度分布區間。由圖2可知，我國高高原機場的溫度范圍在-1.5～-14 ℃之間，明顯低于平原機場。

圖2 環境溫度隨海拔高度的變化關系

空氣壓力隨海拔高度的變化關系為

(2)

式中，p0為平均海平面的壓力，ICAO規定其值為101325 Pa。根據(2)式計算所得的空氣壓力隨海拔高度的變化關系示于圖3。圖3中的陰影區域為我國高高原機場所處區域。由圖3可知，我國的高高原機場的空氣壓力范圍介于58000～75000 Pa之間，壓力較平均海平面壓力下降了26.0%～42.8%。氣壓偏低會導致飛機液壓系統出現液壓死穴，引起局部液壓沖擊，不僅會產生噪聲和振動，還會引起汽蝕，使得飛機液壓元件的工作性能變差，壽命縮短。

圖3 環境溫度隨海拔高度的變化關系

空氣密度隨海拔高度的變化關系為

(3)

式中：R為普適氣體常數；TK為熱力學溫度(TK=T+273.15)。ICAO規定平均海平面的空氣密度為1.225 kg/m3。根據(3)式計算所得的空氣壓力隨海拔高度的變化關系示于圖4。圖4中的陰影區域為我國高高原機場所處區域。由圖4可知，我國的高高原機場的空氣密度范圍介于之間0.780～0.960 kg/m3，較平均海平面密度下降了21.6%～36.3%。

圖4 空氣密度隨海拔高度的變化關系

基于上述分析可知，我國高高原機場的溫度低、空氣壓力為平均海平面的57.2%～74.0%，空氣稀薄含氧量只有平均海平面的63.7%～78.4%，這會導致校驗飛機發動機的熱效率降低，飛機發動機的推力將明顯減小，空氣動力性變差，易引起發動機啟動時產生高溫。在飛機降落時，飛機發動機的反推效率降低，剎車組件溫升變高，對起落架系統及輪胎要求相應提高。

此外，飛行校驗多在場高比較低的低空飛行。圖5所示為正在執行校驗飛行的飛機，由圖5可知，因校驗飛行高度低，向陽和背陰的近地面空氣受熱不均，加之復雜地形對風的變向變速作用，易形成亂流，加劇校驗飛機飛行時的振動和顛簸，使機體承受的載荷增加，金屬結構材料易出現疲勞。此外，高高原地區相對濕度大，容易引起起落架等發生腐蝕。

2 我國高高原機場校驗飛機的維修安全

如前所述，高高原機場校驗飛機的飛行環境較為惡劣，維修對于校驗飛機的安全運行更為重要。如何能夠保障高高原機場校驗飛機的維修安全兼顧優質、高效的問題值得探討。根據多年飛機維修工作實踐，我國高高原機場校驗飛機的維修應結合前述的校驗飛機飛行環境分析可以從人員培訓、管理職責和維修規范三個方面加強校驗飛機的維修安全工作。

2.1 人員培訓

人是高高原機場校驗飛機維修的根本，嚴謹細致、認真負責的維修技師是飛機維修工作的骨干，一定要重視維修人員資質組合優化。高高原機場校驗飛機的維修保障工作繁重，人員責任重大，必須保證維修相關人員具備較強的綜合能力。為此，維修人員必須樹立風險意識和紅線意識，踐行“五個到位”，確保從業人員素質，必須要建立健全相關人員專項培訓體系，強化各種專項實踐。

實施高高原機場校驗維修相關人員需參加培訓制度。通過參加培訓，相關人員應掌握高高原機場運行的基本要求、維護標準、控制要求與維修要求和規范，熟知本崗位的職責及工作范圍須達到的要求，能獨立完成本崗工作。參加培訓人員只有取得授權后才能從事相關工作。此外，上述人員應每隔一段時間應進行復訓。

2.2 管理職責

強化風險管理，要穩步推進安全管理建設，細化維修方案，完善工作程序。為此，高高原機場校驗飛機的維修安全管理除相關人員參加培訓滿足從業要求外，與校驗飛機密切相關的職能部門也需各司其責。在高高原機場，與校驗飛機維修安全工作密切相關的主要有三個職能部門：質量管理部、工程技術部和維修部。每個職能部門應明確管理職責，具體如圖6所示。

圖6 校驗飛機維修管理有關職能部門與職責

2.3 維修規范

民航局AC-121對高高原機場及飛機適航性保障與維修提出了總體規范與要求[1]。2014年，西南地區管理局發布了《高高原機場運行飛機維修指導意見》，對高高原機場運行飛機的構型要求、維修組織以及執行高高原飛行的不同機型的關鍵系統、特檢單等都提出了較為詳細的標準和依據[13]。以《高高原機場運行飛機維修指導意見》為基礎，高高原機場校驗飛機的維修既要兼顧規范的準則，也要保障校驗飛行的效率，有利于機場的常態化運行。高高原機場校驗飛機維修重點需結合自身運行特殊性，細化檢查方案，排除隱患完善安全管理，制定高高原機場維修標準規范，且這些標準規范是不可逾越的紅線[14]。高高原校驗飛機的維修實踐表明，維修規范所涉及的十五個方面，如圖7所示。

圖7 高高原機場校驗飛機維修規范

根據前述校驗飛機飛行環境的分析可知，高高原機場校驗飛機發動機的推力減小，動力性變差，易引起高溫，反推效率降低，剎車組件溫升變高，對起落架系統及輪胎要求相應提高，因此，高高原機場校驗飛機維修應重視發動機、輪胎和起落架的維修安全工作。

為保證高高原機場校驗飛機發動機維修質量，應對發動機參數進行實時監控，其目的在于提前發現隱患，排查風險源。通過對發動機參數的實時監控，分析評估當前參數，提前發現潛在的問題，相應的采取維修措施，可有效地提高發動機安全使用效率。此外，高高原機場校驗飛機發動機運行環境復雜，性能易出現衰減，除了常規檢查與定檢維修，應適時進行發動機除鹽深度清洗與性能恢復清洗，以提高發動機的性能，延長循環壽命。在發動機定檢維修時，應組建專業的校驗飛機發動機維修團隊，團隊成員各司其職，提高維修效率。圖8所示為高高原機場發動機維修團隊在對校驗飛機的發動機進行檢修。

圖8 高高原機場校驗飛機發動機維修團隊進行檢修

高高原機場校驗飛機維修時應適當提高起落架系統減震支柱壓縮標準、剎車輪轂指示及輪胎磨損量標準。圖9所示為維修人員在檢查校驗飛機的起落架與輪胎。在高高原機場進行校驗飛機的維修不能存在僥幸心理。除目視檢查外，特定區域配備輔助工具檢查，務求細致周到，不容忽視任何異常情形。

圖9 高高原機場維修人員認真檢查校驗飛機起落架與輪胎

高高原機場校驗飛機維修對于重復性故障應建立跟蹤記錄，對于重要系統、部件，要建立故障記錄備案表，做好相關的統計、分析評估、匯總提醒，必要時增加檢查頻次或擴大檢查范圍。

此外，預測性維修是航空器維護的國際趨勢，相關的配套技術的推廣將帶來飛機維修行業的革新[15]。高高原機場校驗飛機的維修也應順應時代的發展，將飛機維修的概念內涵加以拓展，將維修的工作以校驗飛機實時數據的采集、傳輸和分析為基礎的預測性維修技術已成為業界的發展趨勢。

3 結論

高高原機場對飛機的維修安全保障要求高、難度大，建立針對性的維修方案設計與安全管理體系，十分必要，其核心思想是預防為主、關口前移。結合多年飛機維修方面的工作，以低空作業的飛行校驗作業飛機為實例，分析了我國高高原機場的運行條件，從人員培訓、管理職責和維修規范三個方面對高高原機場校驗飛機的維修管理進行分析，提出了針對高高原機場校驗飛機的維修方案設計與安全管理思路，旨在探索高高原機場校驗飛機的適航與維修安全的可行性。