翼身融合體飛機客艙布局適航符合性問題探討

摘 要：該文主要目的是探究翼身融合構(gòu)型下，民用飛機客艙潛在的安全性缺陷，明確其與現(xiàn)行適航條例的偏離，并嘗試找到可行的解決辦法，以提高客艙安全性。本文基于BW-11飛機客艙布置，通過分析客艙各個參數(shù)，進行適航條款要求符合性驗證，以期能夠得到在BWB構(gòu)型下客艙的適航偏離項目。同時通過審閱適航條款的發(fā)展歷史以及FAA和EASA發(fā)布的AC通告、偏離批準等資料，明確相關(guān)條款要求的真正目的，從而提出相關(guān)解決問題。

關(guān)鍵詞：BWB 客艙布局 BW-11 適航安全性

中圖分類號：V211.3 文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2015）08（b）-0137-03

翼身融合體飛機（BWB Blended-Wing-Body）是一種非常適合超大型載客和載貨的飛機。由于翼身融合，所以可以在提供超過同級別常規(guī)布局飛機15%～30%的載客量，同時降低使用成本。其特點是的整個飛機都提供升力，使得其氣動效率大大提高。在20世紀八九十年代，針對日益高漲的燃油費用和對環(huán)境保護意識的加強，各大航空器制造商和研發(fā)機構(gòu)都對BWB飛機開展研究，并推出了眾多概念設(shè)計方案。但是由于其遠遠不同常規(guī)圓筒形飛機，一系列的技術(shù)難點和適航風(fēng)險，使得大部分的制造商和研發(fā)機構(gòu)都中止了相關(guān)研究。然而近年來經(jīng)濟的發(fā)展，發(fā)展中國家對民用航空需求的日益增加，BWB飛機具備的巨大潛力使得其有可能成為下一代超大型運輸飛行器，因此對其存在的相關(guān)風(fēng)險也是值得我們?nèi)パ芯康摹?/p>

1 BW-11飛機客艙布局

BW-11客艙布置

BW-11是克萊菲爾德大學(xué)飛行器設(shè)計專業(yè)2011級的團隊設(shè)計項目。作為A380的競爭機型，BW-11采用翼身融合構(gòu)型和渦槳發(fā)動機。作為新一代超高載客量和主航線飛機，BW-11飛機可以以360kts的速度巡航9200nm。目標投入運營時間是2020—2030年[1]。BW-11全經(jīng)濟級和混合級客艙布置如圖1、圖2所示。該文的適航符合性主要針對全經(jīng)濟級布局中的上層客艙進行。

相關(guān)客艙數(shù)據(jù)如表1所示。

2 BWB飛機適航難題

由于BWB飛機客艙的不同與傳統(tǒng)飛機，基于現(xiàn)有適航條款進行符合性驗證時，將會面臨諸多問題。能否解決這些問題將是飛機能否取得TC的關(guān)鍵。

2.1 出口的均勻性

適航條例25.807（e）條規(guī)定，考慮旅客區(qū)域，客艙出口的分布應(yīng)盡可能的均勻。[2]根據(jù)FAA AC25.807-l的解釋，該條款的主要目的是在應(yīng)急撤離時，提供合理的撤離途徑抵達出口。因此，在設(shè)計客艙布局時應(yīng)仔細斟酌旅客的分布，出口的位置和出口的類型。[3]

由于BWB飛機特殊構(gòu)型，機身中段被機翼占用，后部經(jīng)常布置發(fā)動機和其他設(shè)備，所以合適的出口基本只能布置在機身前段。

但是根據(jù)FAA AC推薦的計算方法計算BW-11客艙均勻性，后部旅客區(qū)域的旅客人數(shù)大大超過了出口限制人數(shù)，同時后部出口的偏離度為24.8%～27.3%，超過適航限定的15%。

因為現(xiàn)有條款都是基于傳統(tǒng)長條形機身的飛機，因此，在計算原則和計算方法都是適用于傳統(tǒng)構(gòu)型飛機。對于BWB構(gòu)型的飛機，其長度與寬度基本相同，因此很難符合現(xiàn)有條款。

根據(jù)AC，該條款主要是為了避免由于旅客的不均勻，旅客擁堵在出口導(dǎo)致撤離時間過長。因此如果BWB構(gòu)型能夠證明有足夠的措施保證撤離的高效，那么適航就有可能對此進行更改計算方法或者批準偏離。

2.2 出口間距離

25.807 f（4）條款于1989年第一次引入，但是在25-88號修正案中被刪除，然而在1998年25-94號修正案中又重新引入。[4]

根據(jù)1987年B747的報告，該條款主要目的是防止一些航線和運營商拆除一對應(yīng)急出口以減輕重量。FAA認為這個更改將會降低某些情況下飛機的安全等級，因為更長的應(yīng)急出口距離將會增加撤離時間和乘客受傷的可能性。因此在征求了公眾和行業(yè)內(nèi)的意見，這條要求被重新引入。[5]

在EASA批準的對公務(wù)機偏離符合報告中，EASA解釋該條目可以是旅客不能被安置在離最近的出口超過30 feet的地方[6]。在傳統(tǒng)的飛機構(gòu)型，兩個要求是基本一致的。

在BWB飛機構(gòu)型，即使出口之間距離不超過60 feet，由于客艙寬度增加，當(dāng)坐在一邊的乘客要使用另一邊的出口時，客艙寬度將大大增加乘客與出口的距離，使其超過30feet。在BW-11飛機構(gòu)型中，乘客離其最近的出口的距離最遠可以到60 feet。因此在BWB飛機構(gòu)型想要取證適航證，必須證明其客艙安全。

其中一個辦法是在任何情況下，飛機可以使用全部的應(yīng)急出口撤離，這樣就使的客艙一側(cè)的旅客不需要跨過整個客艙進行撤離，使得撤離距離大大降低，同時也由于旅客分流，整個撤離時間將會極大的降低。但是這不符合適航假設(shè)的，在應(yīng)急撤離情況下，只有50%的應(yīng)急出口可用。飛機制造商必須證明，其設(shè)計可以滿足在所有極端的情況下，出口都是安全可用的，但是這對整個艙門系統(tǒng)將是極大的考驗。

另一個辦法是提高旅客在客艙行進的速度，降低其撤離時間，使其更快的到達出口撤離。更寬的過道和其他輔助撤離設(shè)施的運用也許可以達到這一點。

由于現(xiàn)有適航條例的限制，對BWB飛機該條款偏離符合性審查肯定是一個嚴峻的考驗，由于沒有先例可循，所需時間和金錢也是難以估計的。

2.3 應(yīng)急出口通路

在1992年，該條款第一次引入修正案25-67中。條款要求當(dāng)客艙有多于一個的主通道，應(yīng)設(shè)計一個20 inch無阻礙的橫向通道，直接通往各Type A or B出口[2]。橫向通道的主要目的是為了幫助乘客從一個主通道移動到另一個主通道。以維持兩條人流通往出口。

但是針對BWB構(gòu)型，客艙出口大部分集中在客艙前段，如果依照適航要求，橫向通道會將客艙前段劃成碎片，如圖4所示，造成客艙利用率很低。

橫向通道的主要目的是維持雙通道飛機撤離時，乘客都是先沿主通道撤離，然后通過橫向通道通往撤離出口，維持撤離時的雙通路。因此在BWB飛機構(gòu)型中，合并相鄰的橫向通道，使其可以承受1股以上的撤離人流，讓旅客接近出口后再分離，已達到原來多個橫向通道同樣的撤離效率。同樣，乘組的指揮和清除的指示牌也可以幫助提高撤離速度。這個偏離同樣需要通過實驗證明，并且需要適航當(dāng)局的批準。

2.4 90s應(yīng)急撤離

1965年，應(yīng)急撤離的要求第一次引入適航要求FAA 121部。條款要求公司在接收一個新型號飛機或者客艙構(gòu)型時，必須在全尺寸地面試驗中，展示飛機的撤離能力。開始時，時間限制是120s，幾年后降為了90s并且增加了一些細節(jié)要求，例如撤離者的年紀和性別要求，環(huán)境亮度等。同時，制造商在申請新飛機TC時，必須進行完整的應(yīng)急撤離試驗演示。1989年，F(xiàn)AA提供了一份90s應(yīng)急撤離演示實驗的指南，幫助制造商確定是否進行分析或者試驗。在25部中，附錄J介紹了整個試驗的流程。[4]

該條款只是要求申請TC的新飛機，都必須完成90s撤離演示，無論是傳統(tǒng)飛機還是BWB構(gòu)型。但是由于前面提到的BWB構(gòu)型的不利因素，都將影響最后90s試驗的結(jié)果。航空業(yè)內(nèi)也普遍認為90s撤離是BWB的一大挑戰(zhàn)。

客艙安全一直都是適航當(dāng)局重關(guān)注點和不會妥協(xié)的項目。但是全尺寸撤離演示實驗是一項花費頗巨且危險的實驗。空客花費了4年時間和幾百萬美元在A380的應(yīng)急撤離演示上[7]。一旦試驗失敗，將極大地影響項目進度和造成破壞性的影響，因此軟件模擬撤離應(yīng)運而生。軟件模擬將幫助設(shè)計師在飛機被制造前就可以模擬試驗過程，找出潛在風(fēng)險進行修正，避免飛機在最后時刻的失敗。

3 結(jié)論

在仔細分析BW-11客艙適航符合性時，由于客艙特殊性，導(dǎo)致一系列的適航條款需要進行偏離符合性論證，這其中的風(fēng)險也是進行BWB飛機研發(fā)前需要仔細考慮和斟酌。該文所提出的一些解決措施，只是一些前期設(shè)想，還需要進一步模擬和試驗才能真正用于型號適航驗證。

參考文獻

[1]P. H. Smith.Advanced Blended Wing Body High Capacoty Airliner BW-11 Project Specification[M].Department of Aerospace Engineering， Cranfield University， 2011.

[2]EASA， Certification Specifications and Acceptable Means of Compliance for Large Aeroplanes CS-25 Amendment 14[S].European Aviation Safety Agency， 2013.

[3]FAA.AC 25.807-1 - Uniform Distribution of Exits[EB/OL].（2014-02-21）[2014-06-30].http：//www.faa.gov/regulations_policies/advisory_circulars/index.cfm/go/document.information/documentID/22318.

[4]FAA.Transport Airplane Cabin Interiors Crashworthiness Handbook[EB/OL].（2009-05-18）[2014-08-12].http：//www.faa.gov/regulations_policies/advisory_circulars/index.cfm/go/document.information/documentID/74596.

[5]T. TAYLOR.latimes.com[EB/OL].（1987-12-13）[2014-06-20].http：//articles.latimes.com/1987-12-13/travel/tr-28328_1_jet-passengers.

[6]EASA.Proposed Deviation for Distance between emergency exits Applicable to Large Aircraft Transport Category –VIP cabin configuration[J]. EASA， 2008.

[7]A. Fanchannel.“Youtube，” Airbus[EB/OL].（2012-03-25）[2014-05-25]http：//www.youtube.com/watch？v=FhWVZaQbWD8.