民用直升機應急定位發射機的適航驗證方法研究

李 雯

（中國直升機設計研究所，景德鎮 333001）

1 引言

應急定位發射機（Emergency Locator Transmitter，ELT）為航空器機載應急設備，具有自動向衛星發送地點信號的功能，可用于航空器發生事故后的應急定位，有助于開展搜救救援。我國民航規章《一般運行和飛行規則》（CCAR 91部）91.435條規定，在2008年7月1日后，任何批準載客19人以上的所有飛機必須至少裝備1臺自動應急定位發射機或2臺任何類型的應急定位發射機；批準載客19人或以下的飛機至少裝備1臺任何類型的應急定位發射機。因此，為確保ELT在各種使用環境中能良好地實施其預定功能，本文通過對ELT相關適航標準和咨詢通告進行研究，給出了一種可供參考的適航驗證方法，為后續民用直升機ELT的合格審定工作提供支持。

2 應急定位發射機系統描述

2.1 ELT工作頻率

2009年2月1日，《一般運行和飛行規則》（CCAR 91部）R2版本明確規定：2010年1月1日之后航空器裝配的ELT必須同時具有121.5MHz和406 MHz的發射頻率，243 MHz頻率為可選項，其中121.5/243 MHz為現場人員搜救信標頻率，406 MHz為衛星應急定位無線信標地對空方向的專用頻率。

2.2 ELT工作原理

正常情況下，應急定位發射機處于待機模式，當發生緊急情況后，ELT觸發功能。有3種觸發形式可供選擇，一是人工觸發，將ELT的遙控面板或發射機面板的開關撥到“ON”位置激活ELT功能；二是撞擊觸發，當航空器的加速度大于12g時觸發系統啟動；三是浸水觸發，當ELT接觸淡水或海水時能自動觸發。ELT功能激活后，發射相應頻率的信號，衛星系統接收處理信號，并將位置發送給地面工作人員，供搜尋救護團隊作業。

2.3 ELT 分類

ELT按照其安裝形式和觸發方式，分為以下4類：

（1） 自動固定式ELT（AF）：用于在墜撞前后永久固定在旋翼航空器上，由墜撞沖擊自動觸發設備啟動，旨在定位墜機位置。

（2） 自動便攜式ELT（AP）：用于在墜撞前剛性地連接到旋翼航空器上，由墜撞沖擊自動觸發設備啟動，但是在墜撞之后可以很容易地從旋翼航空器上移除。如果ELT未使用整體式安裝天線，則可以將其與安裝在旋翼航空器上的天線斷開，采用輔助天線（預先置于ELT外殼中），進而將ELT拆卸下來拴在幸存者或救生筏上，旨在找到墜機現場和幸存者。

（3） 幸存式ELT（S）：通常利用手動方式進行激活，但也可以自動激活（如浸水激活），且當電源開啟時有聽覺或視覺提示（或兩者都有）。此類ELT分為有浮力和無浮力兩種類型，幸存式ELT（有浮力）可以很容易地從航空器上移除，由墜機幸存者拿出并激活，可以拴在救生筏或幸存者身上，此類設備能夠在淡水或海水中漂浮，并在無風條件下自動復位，以便將天線設置在其指定位置；幸存式ELT（無浮力）應與航空器內的浮力裝置（如救生筏或其他救生設備）一體化，由墜機幸存者啟動和激活。

（4）自動展開式ELT（ADELT）：用于在發生墜撞之前剛性連接到旋翼航空器上，在墜撞傳感器確定發生墜撞或ELT上配置的靜壓傳感器激活后自動展開，此類ELT應能夠漂浮在水中并發射求救信號和位置信息。

3 應急定位發射機的適航驗證研究

3.1 設計標準

應急定位發射機的設計和驗證應符合下述標準要求，內容包含設備的功能、性能、軟件、硬件、環境適應性等方面。

（1）CTSO/TSO/ETSO -C126b 406 MHz應急定位發射機（ELT）。

（2）EUROCAE ED-62A 航空器應急定位發射機最低運行性能標準為406 MHz 和121.5 MHz（243 MHz選裝）。

（3）RTCA DO-182 應急定位發射機（ELT）設備安裝和性能。

（4）RTCA DO-204A 406 MHz應急定位發射機最低運行性能標準。

3.2 應急定位發射機的適航驗證方法

3.2.1 合格審定流程

為向適航當局表明應急定位發射機的設計和安裝符合適航相關條款規定，需對其進行適航驗證，包含設備自身批準和安裝批準，其合格審定流程如圖1所示。

圖1 應急定位發射機合格審定流程

3.2.2 符合性方法

AP-21-AA-2011-03-R4《航空器型號合格審定程序》規定通常采用的符合性驗證方法有以下10種，見表1。

表1 符合性驗證方法表

應急定位發射機可采用MC1、MC2、MC3、MC4、MC5、MC6、MC7、MC9等驗證方法來表明機上配置ELT的符合性。

（1）MC1說明性文件：在ELT系統的設計說明性文件、安裝圖紙、飛行手冊、維修手冊中應注明系統的安裝方式、安裝位置、使用方法、維護措施等內容。設計上自動固定式和便攜式ELT不能采用搭扣式緊固件，其他類型的ELT若采用搭扣式緊固件，應在維護手冊中定義其維護方法和更換間隔，以確保其在使用過程中不會脫離。

1）ELT的安裝位置應選擇能夠最大限度地減少因撞擊、火災或與乘客、行李或貨物接觸而無意中激活或損壞的可能性。理想情況下，自動固定式和便攜式ELT發射機單元應安裝在民用直升機主承重結構上，如桁架、艙壁、縱梁、翼梁或橫梁上；ELT（S）根據其類別應安裝或存放在有明顯標記且易于接近的位置，或者應與漂浮裝置設計為一體；ADELT建議安裝在尾梁的大部件接頭前方，手動展開ADELT的方式應位于駕駛艙內，并加以保護，以最大限度地減少無意中手動操作的風險，用于自動展開的靜壓傳感器應安裝在水上迫降或水上降落后能夠在短時間內浸入水中的位置，但在預期的民用直升機運行中不會暴露于水中。

2）對于ELT上配置的具有特定安裝方向需求的墜撞傳感器，應在說明文件中進行強調，以指示正確的安裝方向。

3）ELT外置天線的安裝位置應遠離其他天線，以確保民用直升機正常飛行狀態下能夠與軌道上的COSPAS-SARSAT衛星具有空線視界。理想情況下，對于121.5MHz ELT天線，距離接收甚高頻通信和導航數據的天線應至少2.5m，對于406MHz ELT天線，應距離接收甚高頻通信和導航數據的天線至少0.8m，以盡量減少干擾；內置天線應盡可能靠近ELT單元安裝，并與金屬窗框絕緣，天線的安裝位置應使其垂直伸出的部分暴露在射頻透明窗口內。

（2）MC2分析/計算：應對ELT安裝支架、緊固件等結構部分的強度進行計算分析，必要時結合相關靜力試驗進行驗證，分析結果應表明：當在最靈活的方向上向支架施加450N的力時，安裝支架的最大靜態局部偏差應不大于2.5mm；就外部天線的安裝來說，其安裝表面應能承受相當于沿民用直升機縱軸在天線安裝支座上施加100倍的天線質量的靜載荷。

（3）MC3安全評估：應對ELT系統及其安裝進行安全性評估，包含功能危險性評估、失效模式及影響分析、安全性分析等工作。評估結果應表明ELT的設計保證等級為D，系統失效僅會對民用直升機產生較小的影響。

墜撞加速度傳感器的安裝方式不良可能會導致諸如有害觸發、觸發失敗和展開失敗等問題，因此，系統失效模式及影響分析應充分考慮這些情況，分析其對ELT系統和整機安全產生的影響。

（4）MC4試驗室試驗：應在試驗室對ELT系統的功能、性能指標進行驗證，同時考慮到應急定位發射機主要在緊急環境下工作，因此，應充分考核系統的環境適應性，按照DO160標準要求，對應其設備類別，完成適用的試驗項目，如溫度-高度、防火、防水性、振動、鹽霧等，分別測試系統的功能、性能情況。

對于ADELT，應通過試驗表明該設備浸入水中之后依然能夠正常工作。假設直升機墜入水中或水上迫降，水不僅可以浸沒為此設計的信標和靜壓傳感器，還會浸沒其他電子元件，如電纜和電源等，因此，應采用合適的試驗方法對系統在這種復雜環境下的工作情況進行驗證。

（5）MC5地面試驗：ELT系統安裝后，應進行相關試驗以驗證其在機上能夠完成預定功能，還能與機上其他系統兼容工作，系統裝機后，應檢查所安裝的外部天線在所有工作頻率下的電壓駐波比。

（6）MC6飛行試驗：此處驗證的重點主要是針對手動觸發的ELT系統，設計有ELT控制面板，分遠程遙控和近距離操作等2種，故而要對其操作進行機組評估，以確保不會被無意激活，考核的因素應包含控制面板的位置、防護措施等。

（7）MC7航空器檢查：主要是對ELT系統的安裝進行檢查，檢查內容根據ELT系統分類的不同而定。例如，ELT的安裝應使得指示電池有效期的標簽清晰可見，而無需從機上拆下設備或其他部件。

（8）MC9設備合格性：供應商應提供設備的合格證明文件，以表明ELT系統的適航符合性，例如，應提交設備的CTSOA、TSOA、VDA證明文件等，否則，應通過系統的設計和性能聲明（DDP）表明設備的符合性，證明其能夠滿足技術標準規定。

4 適航符合性驗證工程案例

此處以國內某型民用直升機選裝應急定位發射機為例，描述了ELT系統的符合性驗證過程，以表明其適航性。

4.1 ELT系統設備級驗證

選裝的ELT系統為自動固定式，工作頻率為121.5MHZ和406MHZ，可以自動或手動觸發，由主機、天線、開關組成，使用的電源為最低5年壽命的鋰電池，設計符合TSO C126標準要求，為TSOA產品，供應商按要求提供了相關的證明文件。

4.2 裝機符合性驗證工作

為表明ELT系統的裝機符合性，申請人進行了如表2所述的驗證工作，該型號ELT得到了局方批準，可將其納入整機構型中，并在民用直升機上實施。

表2 ELT裝機符合性驗證工作清單

5 結束語

應急定位發射機在民用直升機應急救援工作中發揮著重要作用，是運行規章所要求必須配置的設備，其設計和驗證需符合相關適航規章的要求，安裝使用必須得到相關民航部門批準。本文通過對ELT相關標準的研究，結合型號設計經驗，提出了一種應急定位發射機的適航驗證方法，旨在為其他機型配置應急定位發射機的合格審定工作提供參考，同時，為后續民機運行過程中應急救援工作的順利開展奠定基礎。