美國FAR-25部第139號修正案解讀分析研究

韓澎

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2011-5640-3763

摘? 要：本文在對美國FAR139號修正案適航標(biāo)準(zhǔn)翻譯研究的基礎(chǔ)上，與國內(nèi)現(xiàn)行有效的CCAR-25-R4版相關(guān)條款內(nèi)容進(jìn)行了差異性對比分析，對FAR139號修正案的最新要求進(jìn)行了重點(diǎn)解讀，提出了國內(nèi)大型運(yùn)輸類飛機(jī)滿足該修正案要求的相關(guān)設(shè)計(jì)建議，供飛機(jī)設(shè)計(jì)制造廠商設(shè)計(jì)研制時(shí)參考。

關(guān)鍵詞：139號修正案? FAR-25部? CCAR-25部? 適航標(biāo)準(zhǔn)? 運(yùn)輸類飛機(jī)

中圖分類號：V271-65? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2021）01（c）-0001-03

Interpretation and Analysis of the US FAR -25 Amendment? ?No. 139

HAN Peng

（AVIC XAC Commercial Aircraft Co.， Ltd.， Xi'an， Shaanxi Province， 710089 China ）

Abstract： Based on the research on the translation of the airworthiness standard of FAR 139 amendment， this article compares and analyzes the differences with the relevant provisions of the current effective CCAR-25-R4 version in China， and focuses on the interpretation of latest requirements of FAR 139 amendment， and put forward relevant design suggestions for domestic large-scale transportation aircraft to meet the requirements of the amendment， for reference by aircraft design manufacturers during design and development.

Key Words： Amendment No.139; FAR-25; CCAR-25; Airworthiness standards; Transport airplane

近些年，國內(nèi)民用飛機(jī)設(shè)計(jì)研制產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，為了更好地與世界飛機(jī)設(shè)計(jì)水平接軌，適應(yīng)國際航空產(chǎn)業(yè)市場要求，國內(nèi)飛機(jī)設(shè)計(jì)制造廠商在飛機(jī)設(shè)計(jì)過程中，所采用的相關(guān)適航審定標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)僅局限于中國的民用航空規(guī)章，也應(yīng)更多的關(guān)注國際適航審定標(biāo)準(zhǔn)的最新要求[1]。在國際上比較完善的民航審定體系主要有以美國聯(lián)邦航空局（FAA）和歐洲民用航空局（EASA）主導(dǎo)的兩大體系，而中國民用航空管理局（CAAC）制定的大型運(yùn)輸機(jī)適航審定標(biāo)準(zhǔn)CAAR-25部，更多地與FAA制定的FAR-25部類似。美國FAR-25部審定標(biāo)準(zhǔn)是以頒布修訂案的形式進(jìn)行更新完善的，當(dāng)前已頒布了第146號修正案。而中國民用航空規(guī)章CCAR-25部《運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)》（首次頒布時(shí)間為1985年12月31日）現(xiàn)行有效版本是CCAR-25-R4，只相當(dāng)于FAR-25部及其25-1至25-125號和25-128號修正案的同等要求水平[2]。

1? FAR-25部修訂案國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)對FAR-25部修正案研究發(fā)表的文章不多，經(jīng)查閱，溫文才發(fā)表的《飛機(jī)燃油箱可燃性評估方法研究》中，結(jié)合FAR-25部第125號修正案對飛機(jī)燃油箱可燃性提出的新要求，對飛機(jī)燃油箱可燃性評估方法進(jìn)行了分析研究，提出了飛機(jī)燃油箱的可燃性評估思路[3];李盼發(fā)表的《FAR25第129號修正案對結(jié)冰探測系統(tǒng)的影響研究》中，對FAR-25部的第129號修正案進(jìn)行了解析，提出了滿足FAR-25-129修正案相關(guān)條款的符合性驗(yàn)證方法，給出了國內(nèi)運(yùn)輸類飛機(jī)結(jié)冰探測方式的驗(yàn)證建議[4];田斌發(fā)表的《FAR25部最新頒布的修正案》中，對截止2014年7月30日頒布的25-126號至25-138號進(jìn)行了總體分析，對重點(diǎn)修正案，包括25-129號防/除冰相關(guān)修正案以及2013年以后頒布的25-137號和25-138號修正案的相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行分析;尹金鴿發(fā)表的《SLD水滴碰撞過程粒徑變化的機(jī)理及模型研究》論文中，對FAR-25部的第140修正案中提出的過冷大水滴（SLD）環(huán)境以及結(jié)冰環(huán)境云霧粒徑分布曲線等適航符合性驗(yàn)證要求進(jìn)行了解讀和分析，給出了模擬驗(yàn)證思路[5]。

2? 第139號修正案修訂背景及內(nèi)容

2.1 修訂背景

美國和歐洲制定的運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)基本類似，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)適航標(biāo)準(zhǔn)要求方面存在個(gè)別條款不一致的情況。為了解決這些細(xì)微差別，美國聯(lián)邦航空局（FAA）通過載荷與動力協(xié)調(diào)工作組（LDHWG）和通用結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)工作組（GSHWG），要求航空規(guī)章制修訂咨詢委員會（ARAC）審查現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)相關(guān)適航規(guī)章并提出修訂建議，以消除美國和歐洲適航標(biāo)準(zhǔn)之間的差異。LDHWG和GSHWG通過對比分析后共同制定了修訂建議，歐洲EASA方面已對其進(jìn)行了一些更改，并納入歐洲的CS-25適航標(biāo)準(zhǔn)中。FAA同意已被歐洲EASA采納的ARAC建議，并將通過頒布FAR139號修正案的形式，將這些內(nèi)容修訂完善至FAR-25部中，以消除CS-25和FAR-25的上述結(jié)構(gòu)適航標(biāo)準(zhǔn)差異[6]。

2.2 主要修訂內(nèi)容

第139號修正案主要對FAR-25部的25.307（a）、25.621、25.683、25.721、25.787（a）、25.963（d）以及25.994等條款內(nèi)容進(jìn)行了修訂。提出了當(dāng)分析不可靠時(shí)要進(jìn)行結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的新要求;闡明了關(guān)鍵和非關(guān)鍵鑄件的質(zhì)量控制、檢驗(yàn)和試驗(yàn)要求;增加了對控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變形和振動載荷的要求;擴(kuò)展了有關(guān)應(yīng)急著陸和起落架失效條件下的燃油箱結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求;增加了一項(xiàng)當(dāng)過載導(dǎo)致發(fā)動機(jī)安裝架失效時(shí)，不得造成危險(xiǎn)量的燃油泄露的要求;刪除了“取消飛機(jī)上所有乘員座椅下方與前方的儲存艙”的內(nèi)容，進(jìn)而修訂了儲存艙慣性力要求。

3? 條款修訂前后差異分析

在“25.307結(jié)構(gòu)證明”條款中，增加了對于不能用結(jié)構(gòu)分析方法表明非同類結(jié)構(gòu)，必須通過試驗(yàn)驗(yàn)證充分表明其結(jié)構(gòu)特性滿足第25.305條規(guī)定載荷的相關(guān)內(nèi)容，在原規(guī)章中未明確提出該項(xiàng)具體要求，但實(shí)際驗(yàn)證工作是一致的。

在“25.621鑄件系數(shù)”條款中，對關(guān)鍵鑄件增加了可以采用1.0-1.25鑄件系數(shù)時(shí)的相關(guān)要求，在當(dāng)前CCAR-25-R4中是不允許鑄件系數(shù)小于1.25的[7]。經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)，對于鑄件系數(shù)大于1.5的關(guān)鍵鑄件，在修正案中增加了“必須用一個(gè)鑄件樣品進(jìn)行靜力試驗(yàn)”的相關(guān)要求，這在CCAR-25-R4中是沒有的，其它的修訂內(nèi)容與當(dāng)前R4版規(guī)章內(nèi)容一致。

在“25.683操作試驗(yàn)”條款中，增加了“結(jié)構(gòu)變形”和“振動載荷”的相關(guān)要求，當(dāng)控制系統(tǒng)在出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形的情況下，必須通過分析或試驗(yàn)來表明不會出現(xiàn)卡阻，過度摩擦，斷裂或永久性損壞，并且在正常飛行和地面運(yùn)行的振動載荷下，不會發(fā)生控制系統(tǒng)與相鄰元件的干擾或接觸而導(dǎo)致的危險(xiǎn)。增加的內(nèi)容，需要在飛機(jī)操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)對剛度予以考慮。

在“25.721起落架——總則”條款中，對（a）條目，增加了要考慮內(nèi)側(cè)和外側(cè)作用的側(cè)向載荷與向上向后的共同作用的要求;對（b）條目，明確了5英尺每秒下沉速度時(shí)的沖擊要求，增加了地面滑行時(shí)的偏航內(nèi)容;對（c）條目，增加了發(fā)動機(jī)短艙可能與地面接觸構(gòu)型的飛機(jī)要考慮的發(fā)動機(jī)支架設(shè)計(jì)要求。本條款從“側(cè)向載荷”、“下沉速度”以及“發(fā)動機(jī)短艙構(gòu)型”等多個(gè)方面補(bǔ)充明確了起落架失效情況的相關(guān)防火要求，在進(jìn)行起落架系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要予以考慮。

在“25.787儲存艙”條款中，刪除了“位于機(jī)內(nèi)全體乘員之下或之前的隔間不需考慮應(yīng)急著陸情況所規(guī)定的力”的相關(guān)要求。因此在對“機(jī)內(nèi)全體乘員之下或之前的隔間（艙室）”進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，也要如同其它部位艙室一樣，考慮飛行載荷情況、地面載荷情況和第25.561（b）（3）條的應(yīng)急著陸情況所對應(yīng)的最大載荷內(nèi)容。

在“25.963燃油箱：總則”條款中，對應(yīng)急著陸情況下燃油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了具體要求，對位于機(jī)身壓力邊界內(nèi)外，機(jī)身附近或發(fā)動機(jī)附近的燃油箱定義了燃油箱壓力載荷，明確了不同載荷條件下，機(jī)體不同部位燃油箱燃油壓力P值的計(jì)算方法，明確了燃油箱固體邊界條件，在評估油箱結(jié)構(gòu)完整性時(shí)，要考慮起落架收上著陸以及起落架和發(fā)動機(jī)支架故障時(shí)的情況。此條款（d）條目修訂后的內(nèi)容，為燃油箱結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提出了明確和具體的要求，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要逐一進(jìn)行計(jì)算分析[8]。

在“25.994燃油系統(tǒng)部件”條款中，明確了發(fā)生“25.721（b）”條目規(guī)定條件下的著陸情況時(shí)，燃油系統(tǒng)部件的防火要求。此處只是對原條款“機(jī)輪收起著陸”考慮內(nèi)容明確到25.721（b）條款，設(shè)計(jì)要求未發(fā)生實(shí)質(zhì)性變化。但由于本修正案對25.721（b）條款內(nèi)容同時(shí)進(jìn)行了修訂，燃油系統(tǒng)部件設(shè)計(jì)時(shí)要一并考慮。

4? 驗(yàn)證思路及建議的符合性方法

在發(fā)布此最終規(guī)章同時(shí)，F(xiàn)AA發(fā)行了三份新AC，為該修正案所采用的法規(guī)提供指導(dǎo)材料。其中針對25.561、25.721和25.963這三個(gè)條款，發(fā)布了AC 25-30《急著陸條件下的燃油箱強(qiáng)度》，為飛機(jī)燃油箱結(jié)構(gòu)完整性要求驗(yàn)證提供指導(dǎo);針對25.307條款，發(fā)布了AC 25.307-1《結(jié)構(gòu)符合性的證明》;針對25.621條款，發(fā)布了AC 25.621-1《鑄件系數(shù)》。其中涉及燃油箱結(jié)構(gòu)的25.561、25.721和25.963 三個(gè)條款采用計(jì)算分析、試驗(yàn)或者二者結(jié)合的方法進(jìn)行符合性驗(yàn)證;對于25.307條款屬于同類結(jié)構(gòu)的可采用計(jì)算分析的符合性方法，對于非同類的結(jié)構(gòu)，必須通過試驗(yàn)的方法來證明滿足25.305條規(guī)定載荷水平。25.621條款鑄件系數(shù)條款，主要采用試驗(yàn)手段，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算分析。對于一個(gè)具體的工程來說，沒有通用的方法去決定合適的符合性方法。一個(gè)合適符合性方法的選擇或者很多不同方法的聯(lián)合取決于工程的具體因素。

5? 結(jié)語

第139號修正案共對7個(gè)條款進(jìn)行了修訂，經(jīng)過與CCAR-25-R4的條款對比分析，修訂后每個(gè)條款在具體要求上進(jìn)行了明確或增加，其中25.621鑄件系數(shù)條款，放寬了申請人的選用范圍，可根據(jù)需要選用1.0-1.25的鑄件系數(shù)，但對于大于1.5的關(guān)鍵鑄件要進(jìn)行靜力試驗(yàn)驗(yàn)證;在25.683操作試驗(yàn)條款中，增加了“結(jié)構(gòu)變形”和“振動載荷”的要求;在25.721起落架條款中，增加了“側(cè)向載荷”、“下沉速度”以及“發(fā)動機(jī)短艙構(gòu)型”等多個(gè)方面的防火驗(yàn)證要求;在25.787儲存艙條款中，增加了機(jī)內(nèi)全體乘員之下或之前的儲存艙應(yīng)急著陸載荷要求;25.963燃油箱和25.994燃油系統(tǒng)部件條款，提出了評估油箱結(jié)構(gòu)完整性的更具體計(jì)算分析要求。近些年國內(nèi)迅速發(fā)展的民用飛機(jī)產(chǎn)業(yè)[9]，例如中國商飛設(shè)計(jì)研制的C919、ARJ21渦扇飛機(jī)以及西飛民機(jī)在研的MA700渦槳飛機(jī)等，均按照CCAR-25部大型運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)制造的。結(jié)合上述解讀分析，第139號修正案中以上幾處新增結(jié)構(gòu)適航標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，在當(dāng)前CCAR-25-R4版規(guī)章中是沒有要求的，如果國內(nèi)飛機(jī)設(shè)計(jì)制造廠商未來有尋求開拓歐美國際市場計(jì)劃，在飛機(jī)研發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，可提前將該修訂案的適航審定要求納入飛機(jī)設(shè)計(jì)中，以符合歐美的FAR-25部的最新適航規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)。

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