閆惠芳
摘? 要:文章主要研究了美國民用航空規章(FAR)——運輸類旋翼航空器適航標準第29.1309條“設備、系統及安裝”的適航條款,結合歷次修正背景、修改原因與內容,深入研究29.1309條的起源與歷次修正案,使設計人員準確把握適航條款本質要求,為適航技術人員提供工作參考與審查依據,保證適航標準有要求的設備、系統與安裝符合適航要求。
關鍵詞:航空規章;設備、系統及安裝;修正案;追蹤
中圖分類號:V241 文獻標志碼:A 文章編號:2095-2945(2019)05-0060-02
美國聯邦航空局(FAA)是迄今為止最先進和成熟的國家航空管理部門之一,許多國家的民航管理機構均是效仿FAA構建。FAA制定的航空規章(FAR)也是廣泛征求整個工業部門的意見之后發布,之后的修訂伴隨航空技術的發展,民用航空的實踐,尤其是以空難事故調查結果為背景。中國民航規章(CCAR)參照FAR制定,并按FAR修正案進行相應修訂,因此,跟蹤和研究FAR相應修正案,將有利于深入理解其背后的安全意圖,針對性開展適航驗證技術要求。所以本文選取FAR29.1309條“設備、系統及安裝”,深入研究本條款與歷次修正案,為民用直升機設計人員和適航人員提供參考。
1 條款要求與起源
1958年美國聯邦航空局(FAA)成立,其前身是美國商務部航空司,由于機構上的改動,1964年FAA發布NPRM 64-30,考慮將CAR7的條款要求重新編制成FAR29。1965年,FAA頒布了Final Rule 5084,用FAR29替代CAR7,作為運輸類旋翼航空器適航審定標準。1965年2月1日,FAR29正式生效時,將設備、系統及安裝由CAR7.606條編制成29.1309條[1],并糾正了一些明顯的書寫錯誤。
2 條款的發展
FAR29.1309已歷經4次修訂,現行有效版本是修正案29-53。下面詳細分析歷次修訂的修訂背景和原因以及修訂結果分析。
2.1 FAR 29.1309第29-14修正案(生效日期1977.09.
01)
2.1.1 修訂背景及原因
修正案29-14之前的29.1309對A類旋翼航空器發生下列電源失效狀態下要求能夠向重要負載供能:(1)雙發或三發旋翼航空器上的任何一臺發動機失效。(2)四發或更多發旋翼航空器上的任何兩臺發動機失效。
這就意味著:三發旋翼航空器上的電源在其中兩臺發動機失效后,不需要向重要負載供電,也就是在剩余三分之一的動力情況下,旋翼航空器不能維持飛行。一般來說,三發旋翼航空器在一臺發動機工作的情況下仍具有可觀的性能,而控制飛行所需的重要負載必須在單發工作的情況下獲得電力供應。因此,有建議者提出修改上述要求,規定三發旋翼航空器上的兩臺發動機失效后,重要負載必須能夠獲得電力供應。FAA認為這個建議對于旋翼航空器是合理的,將確保三發旋翼航空器在喪失兩臺發動機情況下至少能向控制航空器下降到安全著陸的必要負載供電,FAA采納了這則建議。
2.1.2 修訂結果分析
1977年9月1日,修正案29-14正式生效。本次修正案的發布針對29.1309的d(3)做了如下修訂[2]:(1)雙發旋翼航空器上的任何一臺發動機失效,能夠向重要負載供能。(2)三發或更多發旋翼航空器上的任何兩臺發動機失效,能夠向重要負載供能。
2.2 FAR 29.1309第29-24修正案(生效日期1984.12.
06)
2.2.1 修訂背景及原因
(1)細化了失效-安全的設計原則
使用經驗表明,在由許多部件組成的復雜系統中,同一次飛行期間,可出現多個部件故障。A類運輸類旋翼航空器正在采用的在現有法規難以分析到的復雜系統,這種系統功能完全喪失將是災難性的。所以必須考慮由共因導致的故障組合和多重故障,以保證充足的可靠性、冗余度和隔離,使其與機體一樣不可能造成災難性系統失效。
此外,有些失效可能導致飛行特性嚴重降低、機組人員工作量大幅增加或者應急程序難以實施,如果這類情況與不利的運行條件組合,也可能產生危險。因此,應通過提供關鍵性系統足夠的可靠性或冗余度來將發生這樣故障的次數減至最小。由適當試驗支持的全面系統性故障分析對于確保滿足安全性目標是十分必要的。
使用經驗還表明,適當考慮警告提示、系統控制以及操作程序對于將機組人員誤差減至最小十分必要。同時建議采用合適的測試方法來支持全面的系統失效分析,這可以確保實現安全目標。
(2)增加旋翼航空器雷擊保護
在修正案頒布前,旋翼航空器主要在目視飛行規則下運行,但使用經驗表明,旋翼航空器不僅在儀表飛行規則下會遭遇雷擊,在目視飛行規則下同樣也會遭遇雷擊。FAA注意到:一個1980年獲得合格證的美國制造的直升機系列,到現在為止遭遇過四次雷擊。這個系列的直升機數量非常有限,主要運行在比正常的不利氣象環境更差些的環境條件下。雷擊僅造成輕微的損害,因為直升機制造商自愿采用了好的閃電防護設計并通過適用的適航規章審查,而當時的適航規章并無閃電防護要求。
FAA預測到2000年旋翼航空器機群規模將翻倍,接近20000架。另外,旋翼航空器安裝更復雜、全儀表飛行是一個大的趨勢,這將導致直升機將更多的運行在不利的天氣條件下,包括結冰,且更容易遇到雷擊。
新技術在旋翼航空器上的應用也是需要考慮閃電防護的一個原因。旋翼航空器結構使用復合材料將成為一種趨勢。這些材料是不導電的,必須增加預防措施確保形成適當的閃電電路通道,以便保持結構的完整性并對安裝的系統提供保護。許多25部飛機遭受過雷擊,但幾乎沒有導致過災難性失效。因此,FAA決定將25部標準延伸到旋翼航空器,以便遭遇雷擊時,旋翼航空器與固定翼航空器具有相同的安全水平。
2.2.2 修訂結果分析
1984年12月6日,修正案29-24正式生效。本次修正案的發布針對29.1309做出如下修訂[3]:
(1)29.1309(a)刪除冗余文字“功能和可靠性”。
(2)修訂了29.1309(b)安全性要求分類,按A類和B類旋翼航空器區分,增加(b)(1)和(b)(2)。
(3)新增29.1309(c),要求增加提供告警信息。
(4)新增29.1309(d),要求通過分析或必要的試驗來表明滿足(b)(2)的要求。
(5)修訂了29.1309(g)的要求,要求電氣系統和設備通過環境試驗、計算分析或參考其他航空使用經驗來表明滿足(a)(b)的要求。
(6)新增29.1309(h),要求依據29.610條來考慮閃電的影響。
2.3 FAR 29.1309第29-40修正案(生效日期1996.08.
08)
(1)修訂背景及原因
29.1309(h)引用了29.610條來要求防止由于雷擊而造成災難性系統故障。29.1309(h)適用于系統和設備的雷擊防護,而29.610適用于結構雷擊防護,所以不需要引用適用于結構雷擊防護的29.610。因此建議將刪除29.1309(h)中對29.610的引用。FAA采納了建議。
(2)修訂結果分析
1996年8月8日,修正案29-40正式生效。本次修正案的發布針對29.1309做出如下修訂[4]:
修訂了29.1309(h)的要求,刪除“依據29.610條”等文字。
2.4 FAR 29.1309第29-53修正案(生效日期2011.08.
08)
(1)修訂背景及原因
美國聯邦航空局(FAA)根據25部合格審定的飛機上安裝的電子電氣系統的雷擊防護規定,對23部、27部和29部合格審定的航空器上安裝的電子電氣系統創建新的雷擊防護規定來修訂現有的閃電防護標準。新標準根據系統功能失效的后果(災難性的后果,將妨礙航空器繼續安全飛行和著陸;危險或嚴重后果,將降低航空器的性能或飛行機組應對不利運行狀態的能力)為航空器系統建立兩級雷擊防護。新的適航標準為電子和電氣系統建立一致的雷擊防護要求。
FAA將頒布新的閃電防護要求條款,即29.1316,其他相關條款包括29.1309條也要做適用性更改。
(2)修訂結果分析
2011年8月8日,修正案29-53正式生效。本次修正案的發布刪除了29.1309(h)款[5]。
3 結束語
文章選取FAR 29.1309,對條款進行了深入的追蹤研究,以各次修正案為條款發展節點,深入剖析了各次修正案的背景、修改內容和修改原因。通過分析,可以看出新的修正案大大提高了運輸類旋翼航空器的安全水平。跟蹤和研究FAR29.1309相應修正案,將有利于深入理解FAR29.1309及其背后的安全意圖,為現在或將來新研制的民用運輸類旋翼航空器的設計、生產和相關適航工作提供了指導,保證新機型能夠順利通過適航審查。
參考文獻:
[1]Amendment No. 29-0, Part 29-Airworthiness Standards: Transport Category Rotorcraft [New].FAA, 1964.12.
[2]Amendment No. 29-14, Aiworthiness Review Program,Amendent NO.5;Equipment and system Amendents. FAA, 1977.7.
[3]Amendment No. 29-24, Rotorcraft Regulatory Review Program;Amendent NO.2. FAA, 1984.11.
[4]Amendment No. 29-40, Airworthiness Standards; Transport Category Rotorcraft Performance. FAA, 1996.5.
[5]Amendment No. 29-53, Airworthiness Standards; Electrical and Electronic System Lightning Protection;FAA, 2011.6.