旋翼航空器應急撤離適航要求及符合性驗證技術研究

王小明

(中國直升機設計研究所，江西 景德鎮 333001)

0 引言

隨著航空工業的快速發展，旋翼航空器正朝著高速、重載、多客的方向進步。旋翼航空器發展至今，其安全性也已得到了大幅提高。然而由于旋翼航空器本身及其飛行環境的復雜性，在飛行過程中常常會出現難以預測的故障，在旋翼航空器迫降成功后，特別是對于載客量大的旋翼航空器，應急撤離作為安全的最后一道關卡就顯得尤為重要。

ICAO的統計數據顯示，在1998-2007年間世界范圍內發生的飛機事故中，約90%的乘客(約8萬人)借助應急撤離的方式脫險生還[1]。雖然統計的絕大部分是固定翼民機的應急撤離數據，但可以看出航空器應急撤離能力的重要性。

目前，針對旋翼航空器的應急撤離研究主要是設計單因素(比如出口位置、出口高度、出口標記、過道寬度、應急通路等)和功能性試驗(出口的開啟鎖緊、撤離輔助設備性能，應急拋放、應急照明系統等)兩方面。在固定翼民機還進行了應急撤離演示試驗來研究客艙布置、撤離環境、撤離方案、撤離行為等因素對撤離效率的影響，旋翼航空器的應急撤離驗證可以借鑒固定翼民機的相適應的研究成果。為了獲得較為全面的撤離數據，一些學者提出使用計算機對航空器應急撤離進行仿真作為滿足應急撤離適航要求的方法[2]，仿真結果雖沒有得到FAA認可，但對撤離演示試驗方案和航空器概念設計具有重要的指導優化價值。

1 應急撤離相關適航條款要求

FAA和CAAC在運輸類旋翼航空器相應的適航規章中對影響撤離的航空器設計因素進行了限制要求[3-4]，如應急出口類型和數量、應急出口標記、應急照明、應急出口通路、主過道寬度等，并要求客座量在44座以上或符合CCAR29.803(d)(2)條要求的密集型內部布置的小型旋翼航空器須按CCAR29部附件D的要求進行應急撤離演示試驗。本文梳理了運輸類旋翼航空器應急撤離相關的適航要求，涉及的主要條款和基本要求見表1。

表1 應急撤離涉及的主要條款和基本要求

2 應急撤離適航符合性驗證方法與思路

2.1 符合性驗證方法

結合以往國內外運輸類旋翼航空器的適航取證經驗，分析研究CCAR29部之應急撤離相關適航規章條款[3]，給出建議的符合性驗證方法，見表2。

2.2 符合性驗證思路

通過對CCAR29部適航規章的解析，結合航空器的研制流程，總結出旋翼航空器的應急撤離適航驗證工作大致可分為三個階段：設計分析符合性階段、工程驗證試驗符合性階段、演示試驗符合性階段。

1) 設計分析符合性階段

設計分析符合性階段指在旋翼航空器初步設計時對其上每個機組成員和旅客的區域的應急撤離措施的總體布置做設計說明，主要包括應急出口的組成、類型、數量、布置、標記、開啟方法，撤離輔助設施，應急照明系統，應急出口通路、主過道寬度等。

首先，根據旋翼航空器的總體方案、乘客數、內部布置確定應急出口的類型和數量，并考慮在其起落架放下和收上墜撞著陸(傾倒在一側，應急出口不便于使用)和申請水上構型(水上迫降時，水和漂浮裝置不得阻礙應急出口的使用)情況，確定應急出口的布置位置，也可以把滿足應急出口相關要求的客艙門、機組艙門和服務艙門作為應急出口。

表2 應急撤離主要條款符合性驗證方法

然后，針對確定的應急出口及其開啟方法進行標記，包括字體、顏色、背景、對比度、亮度和簡要操作說明等。對于陸基航空器，需根據乘客數、航空器著陸姿態、出口門檻離地高度、出口是否與地板平齊等信息判斷是否必須配備撤離輔助設施(滑梯或繩索)。如果申請A類旋翼航空器，還須配備應急照明系統，并對應急照明系統的控制方式、電源系統、照明亮度進行設計。

最后，對旅客艙進行布局設計，確保每條通向Ⅰ和Ⅱ型應急出口的通路、每條過道至Ⅲ和Ⅳ型出口的通路必須滿足CCAR29.813條的無阻礙和寬度要求。座椅之間的旅客主過道寬度必須等于或大于CCAR29.815條中規定的最小值，對于不規則座椅布局和座椅的特征，除圖紙外還需機上實際測量確定。

2) 工程驗證試驗符合性階段

工程驗證試驗符合性階段主要是對旋翼航空器的結構、機載設備、應急照明系統等進行功能性驗證，包括航空器檢查、設備級和裝機后驗證試驗、機上地面試驗等。需從以下幾方面進行驗證：

① 應急出口的標記的檢查：應急出口位置和開啟方式的標記的可見度、字體、顏色、對比度、亮度，開啟方式的說明；

② 應急出口的功能試驗驗證：在航空器上對應急出口的開啟方式、開啟力，應急拋放出口的拋放和拋放力(如存在)進行驗證，應急出口的鎖緊裝置在設備級驗證試驗中驗證防意外或損壞而打開；

③ 應急撤離輔助設施設備級和裝機驗證：如有撤離輔助設施(滑梯或繩索)，須對滑梯的功能和性能進行試驗驗證，包括自動展開功能、展開時間、展開和充氣試驗，對繩索進行靜載計算分析和試驗，最終須配合完成應急撤離演示試驗；

④ 水上迫降應急出口的使用功能驗證：如果旋翼航空器申請水上迫降構型，對應急出口和漂浮裝置的相對位置(收藏和展開)進行分析評估或通過入水試驗來表明所有水上迫降構型出口不會受到收藏的和展開的應急漂浮裝置的影響；

⑤ 應急照明系統功能驗證：對應急照明系統(A類旋翼航空器)的控制裝置功能、電源系統獨立性、照明時間和亮度進行功能試驗確認；

⑥ 應急出口通路和主過道寬度檢查：對應急出口通路和主過道寬度進行機上檢查和實際測量核實。

3) 演示試驗符合性階段

當旋翼航空器應急撤離相關的結構、設備、系統都已完成功能及安裝驗證工作，客座量超過44座以上或符合CCAR29.803(d)(2)條要求的密集型內部布置的小型旋翼航空器，還須按CCAR29部附件D的要求進行應急撤離演示試驗。

撤離演示試驗是在人為制造的撤離場景下研究應急撤離及其各種因素的影響規律。應急撤離演示試驗必須遵照嚴格的試驗準則和程序進行。主要模擬條件有：航空器所處環境和狀態、參試人員性別和年齡比例、參試人員的職業限制、客艙環境、出口數量限制、撤離狀況等因素。

但應急撤離演示試驗周期長，費用高，參試人員多且易受到傷害。為了彌補上述缺陷，在進行大量撤離影響因素試驗的基礎上，可通過計算機對應急撤離過程進行仿真研究。國內外已有學者對應急撤離模擬仿真進行了研究，并大力推進應急撤離的仿真研究在撤離適航演示試驗中的方案優化和指導作用。

應急撤離試驗的研究成果，對航空器的應急撤離措施設計和應急撤離方案起到很大的改進和優化作用，使航空器的安全性有了很大的提高。

3 型號取證實例分析

實際型號取證過程中，對于應急撤離的驗證工作，應按照以上的驗證要求和相應的驗證方法來進行。下面以CCAR29部審定的某型機為例分析應急撤離相關條款符合性驗證的具體應用。

某型機是按CCAR29部規章進行審定的，針對應急撤離只需要驗證滿足CCAR29.803至CCAR29.815條款的要求。主要通過設計圖紙(圖1、2所示)、應急出口功能性試驗、應急通路和主過道寬度機上檢查、應急照明系統接線圖和地面試驗等方法進行驗證。

圖1 某型機應急出口布置(左側)

圖2 某型機應急撤離通道示意圖

4 結論

旋翼航空器正向大型化、復雜化、高速化不斷發展。應急撤離技術作為安全的最后防線必須得到充分的驗證。本文主要總結分析了運輸類旋翼航空器應急撤離相關適航要求，給出了相應的符合性驗證思路和方法建議，并結合實例進行了應急撤離的驗證應用。可為旋翼航空器新型號研制或改型的應急撤離驗證提供參考和指導，同時也為旋翼航空器頂層概念階段的設計和運營商制定應急撤離程序、訓練方案給予幫助。