直升機加裝農林噴灑設備的適航審定考慮

王小明，辛 勃

(中國直升機設計研究所，江西 景德鎮 333001)

直升機加裝農林噴灑設備的適航審定考慮

王小明，辛 勃

(中國直升機設計研究所，江西 景德鎮 333001)

直升機與固定翼機相比具有飛行靈活、起降方便等優點，因此其在農林業領域具有特殊的用途，最典型的就是在直升機上加裝噴灑設備，以實現噴灑農藥等作業。介紹了直升機加裝農林噴灑設備的典型構型，對加裝后的適航要求進行分析和總結，并針對這些適航要求給出了建議的符合性驗證方法。該文章對未來直升機加裝農林噴灑設備的研制和適航審定提供借鑒。

直升機；農林噴灑設備；適航審定；符合性方法

0 引言

在世界范圍內，飛機已經成為農林業生產必不可少的工具。使用農業飛機作業有很多優點，如成本低、反應快、效率高。而直升機用于農林作業則相對較晚，但因直升機有著固定翼飛機無法比擬的優點，因此在農林作業領域發展迅速，尤其是在執行農林噴灑任務時，具有以下優點：

1) 運營成本較低，可執行大范圍的農林噴灑任務；

2) 反應快，作業靈活，轉場半徑小；

3) 效率高，適用范圍廣，起降方便，對起降場地要求低；

4) 噴灑速度和范圍可靈活調整；

5) 噴灑質量好，直升機旋翼產生的下洗氣流可加速藥液沉降，提高霧滴的滲透性。

目前，使用直升機執行農林噴灑作業任務的主要集中在美國、俄羅斯等航空業發達國家，而我國在這方面相對落后，主要原因是直升機研發技術水平與歐美相比有差距，缺乏直升機加裝農林噴灑設備的適航驗證工作經驗。因此，本文在參考國內外部分直升機加裝農林噴灑設備的研制情況的基礎上，總結了直升機加裝農林噴灑設備的典型構型，并對加裝農林噴灑設備研制過程中的適航要求以及適航驗證要求進行分析、總結，并針對適航要求給出了建議的符合性驗證方法，為我國未來直升機加裝農林噴灑設備的研制和驗證提供借鑒。

1 直升機加裝農林噴灑設備的典型構型

直升機加裝農林噴灑設備時，重點考慮加改裝工作對直升機重量、重心、及可靠性等因素的影響。通常情況下，為保證直升機的穩定性，避免重心有較大偏移，噴灑設備的安裝盡量考慮相對于機身對稱中心面保持對稱。

在直升機上加裝農林噴灑設備主要有兩種形式：一是集成式，即加裝農林噴灑設備后，農林噴灑設備作為直升機的一部分，是不可拆卸的，直升機只能用作農林噴灑作業；二是便攜式，即加轉農林噴灑設備后，是可以隨時拆卸改作它用的。

無論直升機加裝噴灑設備的設計是集成式還是便攜式的，其典型的構型均為：噴灑吊艙安裝采取機

腹下掛式或機身兩側加掛式，噴射架設計為垂直機身對稱中心面向機身兩旁伸展，但要使直升機著陸與停放時吊艙和噴射架不觸及地面。噴灑系統的控制盒(包含顯示器和控制板)可安裝在副駕駛座位旁，由一名操作員操作。例如：歐直AS350和H425型直升機都采用過這種構型，如圖1所示。

圖1 直升機加裝農林噴灑設備的典型構型

2 適航取證策略

直升機加裝農林噴灑設備可以采取不同的取證策略，主要有兩種形式：

1)構型納入直升機型號設計，隨直升機型號合格審定完成適航取證。這種方式又可以細分為兩種：

① 直升機加裝農林噴灑設備后(噴灑設備只能作為直升機固定構型控制)作為限用類航空器進行型號設計取證，滿足相關適航要求并且獲批后可取得型號設計批準書(TDA)，在單機營運取證時取得限用類特殊適航證；

② 直升機加裝農林噴灑設備后(噴灑設備可作為直升機固定構型或選裝構型控制)作為正常類航空器進行型號設計取證，滿足相關適航要求并且獲批后可取得型號合格證(TC)，在單機營運取證時取得標準適航證。

這兩種不同隨機取證策略及其優缺點見表1。

表1 加裝農林噴灑設備隨機取證的兩種方式比較

2)直升機完成型號取證后，在取證構型的基礎上申請加裝噴灑設備的設計更改，完成相關的適航要求的符合性驗證工作后，作為直升機的固定構型或選裝構型使用。

3 直升機加裝農林噴灑設備后適用的適航要求

根據直升機加裝農林噴灑設備的典型構型，參考CCAR-27《正常類旋翼航空器適航規定》和CCAR-29《運輸類旋翼航空器適航規定》，對直升機加裝農林噴灑設備適用的適航要求進行分析，主要包括以下四方面。

3.1 農林噴灑設備的適航要求

根據CCAR27/29部1309條(a)要求，即凡旋翼航空器適航標準對其功能有要求的設備、系統及安裝，其設計和安裝必須保證在各種可預期的運行條件下能完成預定功能。因此直升機加裝的農林噴灑設備需要滿足自身的功能和性能、環境鑒定要求。

1) 功能、性能要求

功能要求即農林噴灑設備能夠正常完成農林噴灑作業任務。性能要求則包括：噴灑藥箱的容積尺寸、氣動外形、壓力限制、藥量監測、過濾裝置等要求；噴灑裝置的動力泵功率、用電負載、藥物噴灑速度和方向、霧滴直徑、有效噴幅等要求；控制系統的布置界面、電氣負載、調節裝置等要求；噴灑設備的整體的標記標示、使用說明、注意事項的要求。

可通過裝機地面試驗和噴灑飛行試驗來驗證功能和性能要求。

2) 環境試驗鑒定要求

為了保證噴灑設備能夠在各種可預期的運行條件下完成預定的功能，須對其進行環境鑒定試驗。環境試驗要求及程序可參考RTCA/DO-160《機載設備環境條件和試驗程序》進行。環境試驗鑒定要求分以下兩種：

① 影響直升機安全和設備功能正常的環境試驗鑒定要求，包括：振動、沖擊、電磁兼容、閃電和靜電防護、防火、阻燃等；

② 不影響直升機安全，但影響設備功能的環境試驗鑒定要求，包括：高低溫、濕度、鹽霧、沙塵、霉菌等。

需對上述要求做相應的設備環境試驗或借鑒相似同類設備的試驗結果進行類比分析來驗證符合環境要求，以保證農林噴灑設備始終保持在適航安全的狀態下運行。

3.2 農林噴灑設備裝機的主要適航要求

直升機加裝農林噴灑設備后，經分析研究總結出適用的主要適航條款、條款解析及建議的條款符合性驗證方法如表2。

表2 CCAR27/29部中有關直升機加裝農林噴灑設備后的主要適航驗證要求表[1，2]

續表2

3.3 加裝農林噴灑設備適航審定的附加考慮

直升機加裝農林噴灑設備還需要考慮旋翼航空器和外掛載重的組合型式，主要根據外掛載重是否可以自由移動和是否可以應急拋放來組合分類成A級、B級、C級、D級四種型式[2]。

典型的直升機加裝農林噴灑設備是設計安裝成不可自由移動的，但可以設計成可應急拋放(具有藥物應急快速釋放能力，而沒有會危及直升機繼續安全飛行和著陸的拋放后的特性)或不可應急拋放的型式。

根據不同的旋翼航空器和外掛載重的組合型式，選擇相適應的外掛載重的合格審定要求，詳細內容可參考CCAR29部MG12。

3.4 農林噴灑作業直升機的使用運行要求

直升機加裝農林噴灑設備后執行農林噴灑作業時，還需要滿足相應的農林作業飛機的使用運行要求。包括：農林直升機運行適用范圍、飛行人員資質和運載人員要求、機組乘員訓練、直升機適航安全要求、操作規則、飛行特性、作業飛行區域范圍限制、噴灑藥物限制、旋翼機與載荷組合的飛行手冊、運行和維護記錄保存等要求。具體要求可參考CCAR91部《一般運行與飛行規則》的M章(農林噴灑作業飛行)和N章(旋翼機機外載荷作業飛行)。

4 結論

針對直升機機動靈活、起降便利等特點，為增加直升機的功用，擬在直升機上加裝農林噴灑設備。同時，鑒于農林作業飛機作為民用飛機需要滿足相應的適航規章和環境要求，取得相應的適航合格證才能投入運營，而且國內對農林飛機的適航取證技術研究還不是很成熟。本文對直升機上加裝農林噴灑設備的典型構型、取證方式、適航要求及符合性驗證技術和方法、運營要求做了詳細的論述和建議，可為國內同行研制新型農用直升機或改裝農用直升機適航取證提供重要的參考依據。

[1] 中國民用航空局.CCAR-27 R1 正常類旋翼航空器適航規章[S].中國民用航空局. 2002.

[2] 中國民用航空局.CCAR-29 R1 運輸類旋翼航空器適航規章[S].中國民用航空局. 2002.

[3] 中國民用航空局.CCAR-21-R3 民用航空產品和零部件合格審定規定[S].中國民用航空局. 2007.4.15

[4] 沈明齋，王興銘，宋志民.Z9型直升機農藥噴灑系統的研制[C].第19屆全國直升機年會論文，2003.

[5] Federal Aviation Administration. AC 27-1B Chg4 MG 5 Agricultural Dispensing Equipment Installation[S]. Federal Aviation Administration，2014.

The Consideration of Airworthiness Certificate for Helicopter Modified with Agriculture and Forestry Spray Equipment

WANG Xiaoming，XIN Bo

(China Helicopter Research and Development Institute，Jingdezhen 333001，China)

Helicopter has advantage of flight flexibly, take-off and landing easily compared with fixed-wing aircraft, so it has special-purpose in the field of Agriculture and Forestry. The most typical application was helicopter modified with spray equipment so as to execute spray tasks. The article described the typical configuration of helicopter modified with agriculture and forestry spray equipment, analyzed and summarized the airworthiness requirements of the modification, and then recommended the means of compliance for these airworthiness requirements. The article provided a reference for development and airworthiness certification to the future helicopter modified with agro-forestry spray equipment.

helicopter；agriculture and forestry spray equipment；airworthiness certification；means of compliance

2015-06-25 作者簡介：王小明(1989-)，男，江西上饒人，碩士，助理工程師，主要研究方向：民用直升機型號適航取證與適航技術研究

1673-1220(2016)01-050-04

V221+.91

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