民用飛機起落架未放下著陸風險分析研究

劉會星

【摘 要】民用飛機起落架未放下著陸是飛機在受控的情況下在有鋪面跑道上緊急著陸，可能對機體結(jié)構(gòu)和乘員安全造成重大的影響。本文分析了適航條款產(chǎn)生的安全性要求，初步確定了起落架未放下著陸的失效模型和影響范圍。

【關(guān)鍵詞】民用飛機；起落架未放下著陸；特定風險分析；安全性

0 前言

起落架未放下著陸是指飛機在受控的情況下，以一個或多個起落架不能正常放下的狀態(tài)在有鋪面跑道上著陸。本文根據(jù)ARP 4761[1]的分析流程，對起落架未放下著陸的相關(guān)適航要求和影響范圍進行研究。

1 適航條款分析

中國民用航空規(guī)章CCAR 25部和CS 25部中，起落架未放下著陸風險分析相關(guān)的適航條款如表1所示。

根據(jù)條款，將起落架未放下著陸風險分析的安全性設(shè)計要求總結(jié)如下：

1） 保護乘客

根據(jù)25.561條款，設(shè)計應(yīng)保證設(shè)備不會直接傷及乘員或阻擋（包括起火）任何應(yīng)急撤離設(shè)備。

2）防止火災(zāi)

（1）根據(jù)25.561和25.721條款，應(yīng)避免因結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)損壞引起任何可燃液體（燃油、液壓油等）泄漏，以防止飛機內(nèi)部或下部發(fā)生持久的火災(zāi)。

（2）為減少燃油泄漏，25.994等條款和AC 25.994-1對燃油系統(tǒng)提出了設(shè)計要求。

（3）必須減小摩擦產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致燃油箱內(nèi)部起火和爆炸的潛在危險。應(yīng)評估因著陸時油箱表面溫度升高并點燃汽油蒸汽的潛在危險。此外，還須評估在機身和地面摩擦時產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至燃油導(dǎo)管并將其點燃的潛在危險。

（4）燃油和電子系統(tǒng)和組件的設(shè)計和安裝應(yīng)避免燃油泄漏至潛在起火源（包括高溫的發(fā)動機表面等）。

（5）為減小氧氣設(shè)備的破壞，氧氣壓力源、壓力源與切斷裝置之間的管路必須置于墜撞著陸中發(fā)生破裂的概率和危害性最小的部位。

3）保護乘員和應(yīng)急撤離

設(shè)計應(yīng)保證結(jié)構(gòu)和設(shè)備的變形不會直接傷及乘員或阻擋（包括起火）任何撤離設(shè)施。為實施應(yīng)急撤離，還應(yīng)確定各個出口離地面的最小高度。對于離地高度超過1.83米的出口，必須有設(shè)施協(xié)助乘員下地。

2 影響范圍

為了根據(jù)適航要求進行安全性設(shè)計，需確定失效模型和影響范圍。

2.1 失效模型

由于起落架可以緩沖初始撞擊能量并延遲機體接地，工程上一般利用所有可用的起落架著陸。對于翼吊吊掛和前三點式起落架的常規(guī)布局而言，根據(jù)前起落架和左（右）主起落架的收放狀態(tài)，起落架未放下著陸共有七種失效組合，可簡化為五種典型失效模型。不同起落架失效的接地位置和影響區(qū)域如表2所示。

2.2 影響范圍

確定失效模型后，須定義受影響區(qū)域用以檢查受影響的系統(tǒng)和組件。1999年FAA技術(shù)中心開展了典型機身框段墜撞試驗以評估輔助燃油箱的結(jié)構(gòu)完整性[5]。在試驗中，將波音737-200飛機的典型中機身段（長3.048m，重3970kg）吊起至4.27m空中并釋放，以獲得9.144m/s的撞地速度。墜撞后最大和最小的變形量分別為53.3cm和26.7cm。

國內(nèi)相關(guān)機構(gòu)開展過農(nóng)林型飛機和直升機的縱向墜撞試驗。根據(jù)相關(guān)的數(shù)值模擬結(jié)果[6]，在墜撞初始墜撞速度為12.81m/s時，帶油箱結(jié)構(gòu)的機身框段最大垂向位移為33cm至49cm（對應(yīng)油箱裝水量117.9L至942.7L）。

CS 25.721定義起落架未放下著陸的垂直墜撞速度為1.52m/s（5ft/s）。結(jié)合相關(guān)事故分析和工程經(jīng)驗，初步將起落架未放下著陸的影響范圍確定為機體底部以上20cm范圍。

3 結(jié)論

本文分析了起落架未放下著陸相關(guān)適航條款的安全性要求，初步確定了影響范圍，有助于促進起落架未放下著陸的安全性分析與設(shè)計工作。

【參考文獻】

[1]Guidelines and methods for conducting the safety assessment process on civil airborne systems and equipment， SAE ARP 4761[S].US，1996.

[2]Edwin L. Fasanella， Karen E. Jackson， Yvonne T. Jones， Gary Frings and Tong Vu.Crash Simulation of a Boeing 737 Fuselage Section Vertical Drop Test[R].DOT/FAA/AR-02/62.August2002.

[3]何歡，陳國平，張家濱.帶油箱結(jié)構(gòu)的機身框段墜撞仿真分析[J].航空學報，2008，29（3）：627-633.

[責任編輯：朱麗娜]endprint