淺談民用飛機(jī)燃油箱點(diǎn)火源防護(hù)適航條款

李大海

【摘 要】針對適航規(guī)章中對于燃油箱點(diǎn)火源相關(guān)的適航要求，本文梳理了燃油箱點(diǎn)火源的25.981（a）適航條款進(jìn)行了解析，列出了設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的要素；梳理了針對25.981（a）條款的適航符合性驗(yàn)證思路及符合性方法，提出了審查方可能的關(guān)注點(diǎn)，可為燃油箱點(diǎn)火源的適航符合性驗(yàn)證提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】燃油箱；點(diǎn)火源；點(diǎn)燃防護(hù)；適航

0 引言

多年來，燃油箱爆炸對航空安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。自1960年以來，全球已有18架飛機(jī)由于燃油箱爆炸而由于燃油箱爆炸而損壞或損毀，共造成542人遇難。經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)情況下燃油箱爆炸由燃油箱空余空間可燃蒸氣性被點(diǎn)火源點(diǎn)燃引起。美國聯(lián)邦航空局（FAA）對此高度重視，提出了同時(shí)消除燃油箱點(diǎn)火源的措施和采用降低燃油箱可燃性的措施，并對此頒發(fā)了多個(gè)修正案在14 CFR PART25（FAR 25）中增加、修訂了25.981燃油箱點(diǎn)燃防護(hù)條款，以保障燃油箱的安全性。歐洲航空安全局也持續(xù)跟進(jìn)，對其審定規(guī)范（CS 25）對應(yīng)的CS 25.981燃油箱點(diǎn)燃防護(hù)條款進(jìn)行了多次修訂，但與FAR 25.981條款在降低可燃性的要求上存在一定的差異。

在國外適航當(dāng)局不斷完善燃油箱點(diǎn)燃防護(hù)條款的同時(shí)，中國民用航空局（CAAC）也十分重視燃油箱可燃性的問題，在CCAR-25的修訂中也增加了燃油箱點(diǎn)燃防護(hù)的相關(guān)要求。

1 適航規(guī)章的演變及解析

1.1 適航規(guī)章歷史

1967年5月5日，F(xiàn)AA通過頒布Amdt.25-11修正案在運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)FAR25部中引入25.981：燃油箱溫度。

2001年4月18日FAA頒發(fā)修正案Amdt.25-102：運(yùn)輸類飛機(jī)燃油箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)評審：降低易燃性，以及對維修和檢查的要求（2001年6月6日生效），修改25.981條款，要求演示驗(yàn)證在失效狀態(tài)下，燃油箱內(nèi)不會出現(xiàn)點(diǎn)火源、列出至關(guān)安全性的所有維修工作并采取措施，以盡量減少燃油箱內(nèi)產(chǎn)生可燃油汽發(fā)生燃燒時(shí)引起災(zāi)難性損傷。

2008年7月21日，為了進(jìn)一步提高飛機(jī)燃油箱系統(tǒng)的安全性，在修正案Amdt.25-102的基礎(chǔ)上，F(xiàn)AA頒發(fā)修正案Amdt.25-125：降低運(yùn)輸類飛機(jī)燃油箱易燃性，再次對25.981條款進(jìn)行修改，為運(yùn)輸類飛機(jī)上燃油箱防爆制定一項(xiàng)新標(biāo)準(zhǔn)，為運(yùn)輸類飛機(jī)的持續(xù)適航提供安全性標(biāo)準(zhǔn)。

FAR 25.981條款修訂情況可概括如表1：

CS 25 和FAR 25 之間關(guān)于25.981條款存在較大差異，主要體現(xiàn)在降低可燃性的要求上。

目前，CCAR 25 R4版與FAR 25 截至Amdt.25-125對于25.981款的要求一致。

1.2 燃油箱點(diǎn)火源的適航規(guī)章要求

CCAR25.981 燃油箱點(diǎn)燃防護(hù)

（a）在可能由于燃油或其蒸氣的點(diǎn)燃導(dǎo)致災(zāi)難性失效發(fā)生的燃油箱或燃油箱系統(tǒng)內(nèi)的任一點(diǎn)不得有點(diǎn)火源存在。必須通過以下表明：

（1）確定燃油箱或燃油箱系統(tǒng)的最高溫度低于預(yù)期燃油箱內(nèi)燃油的最低自燃溫度，并留有安全裕度。

（2）證實(shí)其內(nèi)的燃油可能被點(diǎn)燃的每個(gè)油箱內(nèi)，任何一處的溫度不會超過本條（a）（1）確定的溫度。如果某些部件的工作、失效或故障可能提高油箱內(nèi)部的溫度，則必須在每一部件所有可能的工作、失效和故障條件下驗(yàn)證本條。

（3）證實(shí)點(diǎn)火源不會由每個(gè)單點(diǎn)失效、每個(gè)單點(diǎn)失效與每個(gè)沒有表明為極小可能的潛在失效條件的組合或者所有沒有表明為極不可能的失效組合引起。必須考慮制造偏差、老化、磨損、腐蝕以及可能的損傷的影響。

1.3 相關(guān)解釋

最低自燃度：在不存在外部點(diǎn)火源的情況下，可燃蒸氣與空氣按照一定的比例混合后自動就能點(diǎn)燃的最小溫度。

概率極小：發(fā)生概率小或等于10-7且大于10-9的事件，此類

件大大降低飛機(jī)功能或安全裕度，可能使少數(shù)旅客或座艙機(jī)組人員遭受重傷或致命傷害，并可能造成飛行機(jī)組身體痛苦，過度工作負(fù)荷降低執(zhí)行任務(wù)能力。

極不可能：發(fā)生概率小或等于10-9的事件，此類事件可能造成機(jī)毀人亡的災(zāi)難性后果。

最大表面允許溫度：燃油箱（油箱壁板，擋板或任何部件）內(nèi)的表面溫度必須在所有正常或失效條件下提供一個(gè)安全裕度，至少低于經(jīng)批準(zhǔn)的燃油的預(yù)期自燃溫度50°F（27.8°C）。

由于眾多的因素（環(huán)境溫度，停留時(shí)間、燃油類型等），燃油的自燃溫度是變化的。對于煤油，如Jet A，被FAA接受而不需要進(jìn)一步證明的值為在靜止海平面條件下是450°F（232.2°C）。這就導(dǎo)致受影響的部件表面的最大允許表面溫度為400°F（204.4°C）。

2 燃油箱可能的點(diǎn)火源及設(shè)計(jì)考慮

2.1 燃油箱可能出現(xiàn)的點(diǎn)火源

FAA發(fā)布的咨詢通告AC25.981-1C認(rèn)為可能引起燃油箱內(nèi)燃油蒸汽點(diǎn)燃的基本的現(xiàn)象主要有五種，第一是電弧和電火花，第二是燃油箱內(nèi)旋轉(zhuǎn)設(shè)備機(jī)械接觸而產(chǎn)生的摩擦火花，第三是熱表面的點(diǎn)燃或自燃，第四是細(xì)絲加熱電流，第五是靜電。可能出現(xiàn)的點(diǎn)火源分布如表2 所示：

AC25.981-1C中列出了通過服務(wù)經(jīng)驗(yàn)確定的導(dǎo)致燃油箱系統(tǒng)安全性特征降低的設(shè)計(jì)特征、故障、失效、維修或操作相關(guān)的動作的摘要。AC25.981-1C（AMC25.981（a）也有類似表述）中列出了包括：燃油泵體；燃油泵導(dǎo)線；燃油泵插頭；燃油質(zhì)量指示系統(tǒng)（FQIS）導(dǎo)線；燃油質(zhì)量指示系統(tǒng)探頭；閥門作動器；浮控開關(guān)系統(tǒng)；燃油管、通風(fēng)管、導(dǎo)管、液壓管線；發(fā)電機(jī)供電電纜；電搭接；氣動系統(tǒng)失效；靜電積累的共計(jì)12類設(shè)計(jì)特征，上述12類特征對應(yīng)著51小項(xiàng)的具體的不足或異常。

2.2 燃油箱點(diǎn)火源的設(shè)計(jì)考慮

燃油箱點(diǎn)火源最小化的可接受的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是使飛機(jī)燃油箱內(nèi)可能因失效導(dǎo)致點(diǎn)火源的部件和系統(tǒng)的數(shù)量最小化，包括：

1）進(jìn)入燃油箱的線纜的數(shù)量應(yīng)盡量減少；

2）燃油箱外布線可考慮安裝失效安全支架；

3）對于燃油泵線纜應(yīng)布置得使泵的供電線路應(yīng)該位于燃油箱的外面，且電源供應(yīng)的失效不會在燃油箱中產(chǎn)生熱點(diǎn)或向燃油箱中產(chǎn)生電弧；

4）燃油泵入口的位置應(yīng)使得燃油泵在飛行包線內(nèi)的任意時(shí)間運(yùn)行時(shí)，都會被燃油覆蓋，或采用其他方法防止火焰從燃油泵進(jìn)入燃油箱，如在燃油箱進(jìn)口安裝火焰抑制器；

5）對于燃油箱中或燃油箱附近的線纜和電路：需考慮將其與飛機(jī)上其他的線纜和電路進(jìn)行有效隔離和屏蔽，并阻止不可預(yù)期的電流進(jìn)入油箱，同時(shí)可采用電弧/接地故障保護(hù)；

6）考慮使用高能線纜；

7）線路的絕緣層、非金屬導(dǎo)管的使用；

8）限制在燃油箱內(nèi)使用銀、使用鋼絲刷等；

9）對于線路的特定要求和進(jìn)一步的指導(dǎo)還可以參考EWIS相關(guān)規(guī)章及相關(guān)的咨詢通告中電線安裝和設(shè)計(jì)的要求。

3 燃油箱點(diǎn)火源要求的符合性驗(yàn)證

3.1 燃油箱點(diǎn)火源要求的符合性驗(yàn)證思路

在驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的運(yùn)輸類飛機(jī)符合相應(yīng)的適航規(guī)章要求時(shí)，申請方需要和審查方針對已確定的運(yùn)輸類飛機(jī)的審定基礎(chǔ)詳細(xì)討論，確認(rèn)各適用條款的符合性驗(yàn)證方法，通過完成所確定的符合性方法對應(yīng)的驗(yàn)證工作，來表明設(shè)計(jì)的飛機(jī)滿足適航規(guī)章的要求。

為了表明對于燃油箱點(diǎn)火源相關(guān)適航條款要求的符合性，根據(jù)中國民航局頒發(fā)的AP-21-03《航空器型號合格審定程序》中規(guī)定的適航符合性驗(yàn)證方法分類，對于25.981（a），建議采用的符合性方法為MC1（說明性文件）、MC2（分析/計(jì)算）、MC3（安全評估）MC4（試驗(yàn)室試驗(yàn)）、MC7（航空器檢查）、MC9（設(shè)備合格性）。

對于25.981（a）（1）款：

MC1：通過系統(tǒng)描述文件等說明燃油箱和燃油箱系統(tǒng)內(nèi)可能出現(xiàn)的最高溫度在各種情況下燃油箱或燃油箱系統(tǒng)的最高溫度不超過要求的最大溫度（通常為400℉），滿足溫度限制要求。

對于25.981（a）（2）款：

MC1：通過系統(tǒng)描述文件等說明燃油系統(tǒng)在工作和故障狀態(tài)下溫度不會超過要求的最大溫度。

MC2：當(dāng)燃油箱周圍部件在正常工作、失效、故障等狀態(tài)導(dǎo)致的溫度升高超過本條（a）（1）要求的最大溫度的情況下，分析/計(jì)算部件可達(dá)到的最大溫度對燃油箱壁面的加熱影響，驗(yàn)證不會導(dǎo)致燃油箱存在熱表面點(diǎn)火源。

MC3：分析各種可能導(dǎo)致燃油箱溫度高于本條（a）（1）規(guī)定的最大溫度的故障及故障組合的失效概率，確保其滿足安全性目標(biāo)。

MC9：部件鑒定試驗(yàn)表明設(shè)備故障狀態(tài)下溫度不會超過（a）（1）要求的最大溫度。

對于25.981（a）（3）款：

MC1：通過系統(tǒng)描述文件等說明燃油系統(tǒng)防護(hù)的設(shè)計(jì)特征，如電搭接形式、設(shè)備管路的安裝間隙等表明為極不可能的失效組合不會導(dǎo)致燃油系統(tǒng)產(chǎn)生點(diǎn)火源。

MC2：分析燃油系統(tǒng)在上述各種故障狀態(tài)及故障狀態(tài)組合不會導(dǎo)致點(diǎn)火源。

MC3：分析各種可能導(dǎo)致點(diǎn)火源的故障及故障組合的失效概率，確保其滿足安全性目標(biāo)。

MC4：通過試驗(yàn)室試驗(yàn)驗(yàn)證燃油箱內(nèi)燃油系統(tǒng)的部件和典型安裝不會出現(xiàn)點(diǎn)火源。考慮因閃電產(chǎn)生的點(diǎn)火能量導(dǎo)致燃油箱點(diǎn)燃，并考慮各種可能導(dǎo)致點(diǎn)火源的故障及故障組合。

MC7：檢查所有與燃油箱點(diǎn)火源防護(hù)相關(guān)的設(shè)計(jì)特征及其安裝，確認(rèn)與用于表明條款符合性的設(shè)計(jì)特征的一致性，且不存在不安全狀態(tài)。

MC9：對飛機(jī)燃油箱系統(tǒng)內(nèi)及其周圍部件進(jìn)行鑒定試驗(yàn)，確認(rèn)部件不會因工作、故障、失效等導(dǎo)致點(diǎn)火源。

3.2 審查方關(guān)注要點(diǎn)

審查方在審定時(shí)關(guān)注的要點(diǎn)如下：

25.981（a）（1）：確定燃油箱或燃油系統(tǒng)的最大表面允許溫度（最大溫度通常不超過400℉）；

25.981（a）（2）：任意部件在正常工作、失效或故障時(shí)均不會使燃油箱內(nèi)的任意位置的溫度高于25.981（a）（1）規(guī)定的最大溫度；

25.981（a）（3）：

每個(gè)單點(diǎn)失效不會導(dǎo)致燃油箱內(nèi)產(chǎn)生點(diǎn)火源；

每個(gè)單點(diǎn)失效加每個(gè)沒有表明為概率極小的潛在失效不得導(dǎo)致燃油箱內(nèi)產(chǎn)生點(diǎn)火源；

所有沒有表明為極不可能的失效組合不得導(dǎo)致燃油箱內(nèi)出現(xiàn)點(diǎn)火源；

制造偏差、老化、磨損、腐蝕和可能的損傷是否可能導(dǎo)致燃油箱內(nèi)出現(xiàn)點(diǎn)火源。

4 結(jié)束語

隨著對燃油箱點(diǎn)火源的認(rèn)識的不斷提高，適航規(guī)章中對于燃油箱點(diǎn)火源相關(guān)的適航要求越來越嚴(yán)格。本文首先介紹了燃油箱點(diǎn)火源的適航條款（25.981條款）的演變，并著重對25.981（a）款進(jìn)行了解析，然后列出了25.981（a）條款在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的要素；最后梳理了針對25.981（a）條款的適航符合性驗(yàn)證思路及符合性方法，并提出了審查方可能的關(guān)注點(diǎn)，可為燃油箱點(diǎn)火源的適航符合性驗(yàn)證提供一定的參考。

【參考文獻(xiàn)】

[1]CCAR 25 R4 運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn).

[2]14 CFR PART25 Airworthiness Standards： Transport Category Airplanes.

[3]Amdt.25-102 Transport Airplane Fuel Tank System Design Review， Flammability Reduction，and Maintenance and Inspection Requirements.

[4]Amdt.25-125 Reduction of Fuel Tank Flammability in Transport Category Airplanes.

[5]25.981-1C Fuel Tank Ignition Source Prevention Guidelines.

[6]25.981-2A Fuel Tank Flammability Reduction Means.

[責(zé)任編輯：田吉捷]