國(guó)內(nèi)外運(yùn)輸類飛機(jī)鳥撞適航條款及其修訂背景研究分析

1、    國(guó)內(nèi)外運(yùn)輸類飛機(jī)鳥撞適航條款及其修訂背景研究分析    顧晨軒+蘇艷+王輝摘 要：鳥撞問題是目前民航飛機(jī)飛行安全的重大威脅之一，世界上主要的適航當(dāng)局都針對(duì)鳥撞問題進(jìn)行了研究并制定了一系列措施。該文比較分析了國(guó)內(nèi)外運(yùn)輸類飛機(jī)鳥撞的適航條款的差異，研究了國(guó)內(nèi)外鳥撞適航條款的修訂背景和修訂依據(jù)，對(duì)我國(guó)未來鳥撞適航條款的修訂具有一定的參考意義。關(guān)鍵詞：鳥撞 適航條款 faa easa caac：v271.2 ：a ：1674-098x（2017）03（a）-0247-03鳥撞是一種突發(fā)性和多發(fā)性的飛行事故，一旦發(fā)生，往往會(huì)造成災(zāi)難，直接威脅到空勤人員及旅

2、客的生命安全，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失1。隨著全世界范圍內(nèi)鳥類種群和飛機(jī)航班數(shù)量的增長(zhǎng)，鳥撞事件對(duì)民航業(yè)帶來的威脅日益突出。針對(duì)鳥撞問題，世界各國(guó)適航部門組織開展了大量的研究工作，并制定了一系列適航標(biāo)準(zhǔn)在飛機(jī)的設(shè)計(jì)和制造過程中增加飛機(jī)對(duì)鳥撞的抵抗能力。隨著我國(guó)大飛機(jī)計(jì)劃工作的全面開展，對(duì)我國(guó)運(yùn)輸類飛機(jī)的適航審定標(biāo)準(zhǔn)提出了更高的要求，要求我國(guó)具有條款修訂能力。但是我國(guó)民用飛機(jī)型號(hào)設(shè)計(jì)和制造經(jīng)驗(yàn)相對(duì)缺乏，對(duì)民用飛機(jī)鳥撞問題的研究起步較晚，目前我國(guó)鳥撞適航規(guī)章的建立和修訂是跟隨美國(guó)對(duì)應(yīng)的適航規(guī)章而形成的，鳥撞條款修訂方面缺少經(jīng)驗(yàn)。研究分析歐美鳥撞適航條款及其修訂背景，對(duì)我國(guó)未來鳥撞適航條款的修訂有一定的參

3、考意義。金鐳等2介紹了歐美運(yùn)輸類飛機(jī)鳥撞適航規(guī)章的內(nèi)容和差異。張柱國(guó)等3概述了歐美運(yùn)輸類飛機(jī)鳥撞適航規(guī)章的演變歷史。該文根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范對(duì)比了國(guó)內(nèi)外鳥撞適航條款的差異和存在的原因，通過收集的修正案等歷史文件詳細(xì)地介紹了國(guó)內(nèi)外鳥撞適航條款的修訂背景及其修訂依據(jù)，并跟蹤了目前國(guó)外鳥撞適航規(guī)章的修訂趨勢(shì)。1 國(guó)內(nèi)外鳥撞適航條款差異民用航空器適航規(guī)章給出了航空器的最低安全標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際上目前主要有兩大民用航空器適航規(guī)章體系，分別為美國(guó)聯(lián)邦航空管理局（federal aviation administration，faa）的聯(lián)邦航空條例（federal aviation regulations，fars

4、）和歐洲航空安全局（european aviation safety agency，easa）的審定規(guī)范（certification specifications，css）。電子聯(lián)邦法規(guī)網(wǎng)站提供了最新的fars規(guī)章，easa的適航規(guī)章也可以在其官網(wǎng)上獲得。中國(guó)、巴西等其他的主要飛機(jī)制造國(guó)家使用的是faa的適航規(guī)章，這些國(guó)家的適航規(guī)章與faa適航規(guī)章存在的差異為度量單位上的區(qū)別。對(duì)于大型運(yùn)輸類飛機(jī)，美國(guó)的適航規(guī)章far25部中的25.571條損傷容限、25.631條鳥撞損傷、25.775條風(fēng)擋和窗戶等對(duì)飛機(jī)的抗鳥撞能力提出了要求4。目前在easa的大型飛機(jī)審定規(guī)范cs-25中對(duì)運(yùn)輸類飛機(jī)鳥撞問題

5、做出了較為詳細(xì)的說明5。鑒于中國(guó)、巴西等其他主要飛機(jī)制造國(guó)家使用的適航規(guī)章與faa適航規(guī)章相同，該文研究分析faa和easa的鳥撞適航條款的差異。對(duì)于大型運(yùn)輸類飛機(jī)，faa與easa的鳥撞適航條款都主要集中在適航規(guī)章25.571條損傷容限、25.631條鳥撞損傷、25.775條風(fēng)擋和窗戶等條款上。但easa和faa鳥撞適航條例在內(nèi)容上存在一定的差異，區(qū)別主要存在于25.631條鳥撞損傷中，faa的適航條款far25.631條和easa 的適航條款cs25.631在適用范圍和鳥撞重量等關(guān)鍵要求上都存在著不同，見表1。faa曾成立一般結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)工作組（general structures harmo

6、nization working group，gshwg）試圖協(xié)調(diào)far25.631和jar25.631（現(xiàn)為cs25.631）的內(nèi)容，但是由于在“鳥的質(zhì)量”和“減速”的觀點(diǎn)上雙方存在分歧，所以最終沒有達(dá)成統(tǒng)一意見6。從25.571條損傷容限來看，faa在全機(jī)結(jié)構(gòu)損傷容限的要求基礎(chǔ)上，對(duì)飛機(jī)尾翼結(jié)構(gòu)的抗鳥撞能力提出更高的要求。此外，在25.775條風(fēng)擋和窗戶上，目前faa和easa的鳥撞適航要求是相同的。但是有文件表明針對(duì)目前駕駛艙穿透事故，faa認(rèn)為25.775（b）款，要求的4磅鳥以及vc撞擊條件可能不太充分，建議提高鳥的重量要求。easa卻認(rèn)為當(dāng)前的4磅/vc要求是充分的7。2 國(guó)內(nèi)外鳥

7、撞適航條款修訂背景2.1 faa鳥撞適航條款修訂背景作為世界上適航的權(quán)威機(jī)構(gòu)，faa很早就意識(shí)到鳥類對(duì)飛機(jī)帶來的風(fēng)險(xiǎn)并研究制定了一系列規(guī)章提高飛機(jī)對(duì)鳥撞的抵抗力。faa對(duì)于適航規(guī)章的制定有一套較為完善的程序。通常在最后的修訂案文件生效之前，faa會(huì)發(fā)布擬議規(guī)定通知（notice of proposed rulemaking，nprm）向各界征求最后的修訂意見。通過對(duì)faa鳥撞適航條款制定背景的研究，有助于我們更好地理解鳥撞條款的內(nèi)容及含義。faa在線的規(guī)章和指南電子圖書館提供了fars細(xì)節(jié)改變的歷史，其中包括最終的修正案文件和相應(yīng)的nprm文件。該文收集并分析far25部中鳥撞相關(guān)條款的修正案

8、，研究給出鳥撞適航條款far25.571、far25.631、far25.775的修訂歷程及修訂依據(jù)。2.2 far25.571條結(jié)構(gòu)的損傷容限和疲勞評(píng)定修訂歷程及修訂依據(jù)far25.571條款經(jīng)過了多次修訂，其中跟鳥撞適航條款相關(guān)的有3次修訂，對(duì)應(yīng)的修正案分為是far25-45、far25-72和far25-96。在far25-45修正案發(fā)布前，申請(qǐng)人只需表明飛機(jī)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)具有足夠的疲勞強(qiáng)度或足夠的破損安全強(qiáng)度。但是飛機(jī)的使用經(jīng)驗(yàn)表明，根據(jù)原適航標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的飛機(jī)結(jié)構(gòu)仍然在使用過程中出現(xiàn)疲勞裂紋、腐蝕或意外損傷。隨著斷裂力學(xué)理論的發(fā)展和應(yīng)用和一些航空事故的分析總結(jié)，人們?cè)陲w機(jī)結(jié)構(gòu)上提出了損傷

9、容限結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想。1976年faa發(fā)布運(yùn)輸類飛機(jī)疲勞評(píng)定修正案全面修訂了25.571條。faa認(rèn)為有必要將運(yùn)輸類飛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成能抵抗鳥體或從螺旋槳等高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械飛出的碎片的沖擊。其中對(duì)損傷容限（離散源）評(píng)定的要求：faa決定對(duì)運(yùn)輸類飛機(jī)增加鳥撞、風(fēng)扇葉片、發(fā)動(dòng)機(jī)和高能旋轉(zhuǎn)機(jī)械碎片等離散源損傷評(píng)定要求。要求飛機(jī)在遭受撞擊后，能夠承擔(dān)飛行中的預(yù)定靜載荷，并且能夠安全地完成飛行任務(wù)。修正案中提到有評(píng)論者認(rèn)為該條的要求和現(xiàn)行的far25.631和far25.775不一致，建議它們保持一致。faa認(rèn)為這個(gè)建議可能有一定的優(yōu)點(diǎn)，但是當(dāng)時(shí)沒有足夠的信息可以支持這樣的修改。 1990年，修正案far25-7

10、2正式生效，該修正案的目的是讓far25部能更加適合中小型運(yùn)輸類飛機(jī)的型號(hào)合格審定。根據(jù)審定實(shí)踐，far25對(duì)中小型運(yùn)輸類飛機(jī)較為嚴(yán)格，且取證周期長(zhǎng)、費(fèi)用高。為此faa研究修改far25部以便適合中小型運(yùn)輸類飛機(jī)的型號(hào)合格審定。此次修訂更改了far25.571（e）的非包容性撞擊要求。far25.571（e）（1）原本要求在最高到8 000英尺高度上，在可能的運(yùn)行速度下，承受4磅鳥的撞擊；現(xiàn)在明確的規(guī)定以海平面vc速度來進(jìn)行撞擊，以便和far 25.631和far 25.775條的鳥撞要求相協(xié)調(diào)。1998年生效的修正案far25-96中對(duì)原來的鳥撞要求有了一個(gè)新的定義。far 25-72為了協(xié)

11、調(diào)其他鳥撞標(biāo)準(zhǔn)，該條款修訂為“在海平面vc”。但在此之后，有飛機(jī)制造商企圖繞過條款的安全意圖，采用一個(gè)較低的海平面vc。為此，修正案far25-96將far25.571（e）（1）進(jìn)一步修訂為“相對(duì)速度取海平面vc或8 000英尺高度0.85 vc，兩者中較嚴(yán)重者”。2.3 far25.631條鳥撞損傷修訂歷程及修訂依據(jù)運(yùn)輸類飛機(jī)經(jīng)常與候鳥發(fā)生撞擊。1962年一架“子爵號(hào)”飛機(jī)在大約6 000英尺的高度巡航飛行時(shí)，與一只天鵝（12-17磅）相撞，撞擊造成了飛機(jī)左側(cè)水平尾翼和升降舵的損傷，最終飛機(jī)在失控后墜毀，機(jī)上人員全部遇難。之后faa對(duì)當(dāng)時(shí)已有的鳥撞數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，faa認(rèn)為可

12、能撞擊飛機(jī)的鳥的重量上限為8磅，超過8磅重的鳥撞情況是很少發(fā)生的。faa通過修正案far25-23增加了far25.631條，對(duì)飛機(jī)尾翼結(jié)構(gòu)提出了抗8磅鳥撞能力的要求，同時(shí)明確表明為了提高關(guān)鍵操作系統(tǒng)設(shè)備的抗撞擊能力，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。far25.631的鳥撞要求僅適用于飛機(jī)尾翼，不同于風(fēng)擋等其他結(jié)構(gòu)，因?yàn)橐延械娘w機(jī)服役經(jīng)驗(yàn)表明，far25.775條中對(duì)于風(fēng)擋鳥撞的要求是合理的，另外，現(xiàn)有機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也完全可以滿足鳥類撞擊的要求8。2.4 far25.775條風(fēng)擋和窗戶修訂歷程及修訂依據(jù)far25.775條風(fēng)擋和窗戶中對(duì)于鳥撞的要求是在far25部最初發(fā)布就存在的，對(duì)應(yīng)的修正案為far

13、25-0。在一些飛鳥穿透風(fēng)擋造成機(jī)組受傷的事件發(fā)生之后，為保護(hù)飛行機(jī)組人員和關(guān)鍵設(shè)備儀器的安全，將1.8 kg鳥撞要求納入民用航空規(guī)章（civil aviation regulation，car）car 4b.352條中，后該條演變?yōu)閒ar 25.775條。2.5 easa鳥撞適航條款修訂背景歐洲航空安全局（easa）的前身是歐洲聯(lián)合航空局（joint aviation authorities，jaa），jaa是由歐洲一些國(guó)家的民用航空局組成的。20世紀(jì)70年代，jaa以各成員國(guó)的適航法規(guī)和各組織研究結(jié)果為依據(jù)制定了聯(lián)合航空規(guī)章（joint aviation requirements，jar）

14、，其中就包括對(duì)鳥撞問題的要求。在jar首次頒布以前，歐洲部分國(guó)家已經(jīng)制定了多個(gè)不同的航空器審定標(biāo)準(zhǔn)，如英國(guó)民用航空局caa發(fā)布的bcar，法國(guó)民用航空總局發(fā)布的dgac，德國(guó)航空局也有自己的滑翔機(jī)規(guī)章。1992年1月1日，jar成為歐共體規(guī)章的一部分，它主要借鑒了英國(guó)bcar的適航標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)檫m航標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，多年來jaa和faa開展了協(xié)調(diào)化規(guī)章過程，取得了一定成效，但是仍存在一定差異。歐盟成立后，jaa逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閑asa，easa全面接替了jaa的職能和活動(dòng)，jar也發(fā)展為適航規(guī)章cs，現(xiàn)行cs-25大型飛機(jī)適航要求就源自jar25部。其中cs-25.571、cs-25.631、cs-25.77

15、5中對(duì)運(yùn)輸類飛機(jī)鳥撞問題做出了較為詳細(xì)的說明。自從cs-25制定以來，已經(jīng)過了多個(gè)版本的修訂，其中與鳥撞要求相關(guān)的修訂有3次，但是都是描述文字和驗(yàn)證方法的細(xì)微改動(dòng)，具體的鳥撞要求未作改變。2.6 caac鳥撞適航條款修訂背景中國(guó)民用航空規(guī)章ccar25部運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)制定于1985年，得益于運(yùn)十研制的成功經(jīng)驗(yàn)，中國(guó)適航當(dāng)局決定技術(shù)上完全遵照國(guó)外已經(jīng)普遍采用的、成熟的適航規(guī)范，以美國(guó)far25部為藍(lán)本編制我國(guó)的運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)與國(guó)際規(guī)范完全等效9。為保持我國(guó)適航標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)外適航標(biāo)準(zhǔn)在安全水平上的一致性，促進(jìn)我國(guó)民族航空工業(yè)的健康發(fā)展，我國(guó)民用航空管理局（civil aviation a

16、dministration of china，caac）在推出ccar-25部后，通過全面參考和學(xué)習(xí)美國(guó)的修正法案，也對(duì)其進(jìn)行了多次修訂。其中，鳥撞適航條款的修訂也同樣是跟隨美國(guó)對(duì)應(yīng)的適航規(guī)章而形成的。2.7 鳥撞適航條款修訂趨勢(shì)現(xiàn)行飛機(jī)的設(shè)計(jì)、制造和審定標(biāo)準(zhǔn)是40年前制定起來的。自從這些標(biāo)準(zhǔn)制定以來，世界上許多地方的大型鳥類數(shù)量急劇增加。然而，無論是設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)還是制造標(biāo)準(zhǔn)都沒有改變以應(yīng)對(duì)新的威脅。最近的鳥撞事件導(dǎo)致了許多飛機(jī)嚴(yán)重?fù)p傷，這意味著有必要針對(duì)鳥撞問題做出改變。從2003年以來，針對(duì)鳥撞事件，加拿大和美國(guó)陸續(xù)對(duì)飛行規(guī)則進(jìn)行了修訂，禁止飛機(jī)在低于10 000英尺處高速飛行。與加固飛機(jī)結(jié)構(gòu)

17、相比，通過采用操作策略和規(guī)章來降低鳥撞能量從而限制鳥損傷是一種更快、更經(jīng)濟(jì)的解決方案10。此外，某些對(duì)航空業(yè)造成很大的威脅的鳥類（如加拿大雁）已經(jīng)適應(yīng)了城市環(huán)境，這些鳥類的種群數(shù)量不斷增加，這使得鳥類襲擊機(jī)場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)更大了11。由于航空業(yè)和大型鳥類數(shù)量關(guān)系緊密，北美（faa和加拿大運(yùn)輸部）和歐洲（jaa）已經(jīng)開始討論修改現(xiàn)行4磅和8磅的適航標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)質(zhì)量更大的鳥撞和多鳥撞擊事件的發(fā)生。3 結(jié)語鳥撞事件不可避免，隨著鳥類數(shù)量的增加和航空業(yè)的發(fā)展，鳥類對(duì)航空業(yè)的威脅會(huì)越來越大。國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)c919及后續(xù)型號(hào)工作的全面展開需要鳥撞適航研究的支持，必須在學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)外成熟適航條款的過程中，理解其條款修訂

18、思路和依據(jù)。該文研究分析了國(guó)外成熟適航條款內(nèi)容、條款修訂思路與依據(jù)，為制定適合我國(guó)運(yùn)行環(huán)境下的鳥撞適航要求奠定基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn)1 李玉龍，石霄鵬.民用飛機(jī)鳥撞研究現(xiàn)狀j.航空學(xué)報(bào)，2012，33（2）：189-198.2 金鐳，劉友丹.運(yùn)輸類飛機(jī)鳥撞適航性技術(shù)研究j.航空標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2012（6）：11-15，27.3 張柱國(guó)，郝一鳴.運(yùn)輸類飛機(jī)鳥撞及符合性驗(yàn)證綜述j.航空科學(xué)技術(shù)，2013（6）：1-4.4 federal aviation administration. 14 cfr parts 25， airworthiness standards： transport category airplaness.washington： federal aviation administration， 2015.5 easa.certification specifications and acceptable means of compliance for large aeroplaneseb/ol.http：/www.easa.europa.eu/regulations.6 faa.general structures