陸 鵬 郭忠寶 楊 超 / LU Peng GUO Zhongbao YANG Chao

(上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，上海201210)

民用飛機(jī)最小風(fēng)險(xiǎn)炸彈位置適航符合性驗(yàn)證方法研究

陸 鵬 郭忠寶 楊 超 / LU Peng GUO Zhongbao YANG Chao

(上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，上海201210)

民用飛機(jī)最小風(fēng)險(xiǎn)炸彈位置(LRBL)是航空運(yùn)營(yíng)面對(duì)炸彈爆炸恐怖襲擊的最后一道安全屏障，對(duì)民用飛機(jī)的安全性有重要意義。針對(duì)國(guó)內(nèi)民用飛機(jī)LRBL工作缺乏適航符合性驗(yàn)證方法研究的現(xiàn)狀，以AC25.795- 6為指導(dǎo)，以滿(mǎn)足FAR 25.795(c)(1)中有關(guān)LRBL的適航要求為目標(biāo)，首次對(duì)LRBL的適航符合性驗(yàn)證方法進(jìn)行研究；通過(guò)該工作，一方面明確了LRBL周?chē)O(shè)備的系統(tǒng)安全性適航符合性驗(yàn)證方法，增強(qiáng)LRBL相關(guān)系統(tǒng)安全性分析工作在型號(hào)設(shè)計(jì)中的可操作性；另一方面，通過(guò)開(kāi)展爆炸物在LRBL發(fā)生爆炸對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的安全性影響分析，得出了LRBL周?chē)Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的適航符合性驗(yàn)證方法。該研究建立了面向FAR25.795(c)(1)的LRBL適航符合性驗(yàn)證體系，為提高產(chǎn)品的安全性和適航性提供了更為詳實(shí)、可操作的設(shè)計(jì)方法。

民用飛機(jī)；最小風(fēng)險(xiǎn)炸彈位置；安全性；25.795(c)(1)

0 引言

飛行過(guò)程中發(fā)生爆炸物爆炸的情況，對(duì)航空安全的傷害是巨大的，1988年的洛克比空難，該事故導(dǎo)致270名乘客和機(jī)組人員遇難，因此給航空經(jīng)濟(jì)造成的間接損失遠(yuǎn)大于此，在此后的數(shù)年間航空產(chǎn)業(yè)持續(xù)低迷。近年來(lái)，盡管機(jī)場(chǎng)安檢工作更為嚴(yán)格，檢測(cè)方法更為先進(jìn)，可以檢測(cè)并消除掉絕大多數(shù)的爆炸物安全隱患，但是仍有漏網(wǎng)之魚(yú)可以將爆炸物帶上飛機(jī)。2009年12月25日，一名尼日利亞青年攜帶爆炸物成功登上了達(dá)美航空公司航班，在降落前20分鐘試圖引燃爆炸物但沒(méi)有成功。世界各國(guó)的航空管理機(jī)構(gòu)、科研院所、飛機(jī)制造商等在過(guò)去的幾十年中，積極探索了減小飛行過(guò)程中爆炸物爆炸對(duì)航空安全影響的方法[1-8]，爆炸物對(duì)飛機(jī)的破壞作用主要來(lái)自于炸藥爆炸后產(chǎn)生的高速高壓的空氣沖擊波,特別是在密閉機(jī)艙內(nèi)發(fā)生爆炸，由于密閉空間的限制造成沖擊波的疊加效應(yīng)，將會(huì)使得沖擊波超壓峰值成倍增加，對(duì)民用航空安全的威脅極大[9-10]。

特別是2001年9月11日，美國(guó)遭遇了把劫持的飛機(jī)作為武器的恐怖襲擊之后，更是證明了改善飛機(jī)安保系統(tǒng)的急迫性和必要性。2002年1月，美國(guó)聯(lián)邦航空局發(fā)布了FAR 25-106修正案《運(yùn)輸類(lèi)飛機(jī)駕駛艙設(shè)計(jì)的安全考慮》[11]，增加了新的§25.795“安保事項(xiàng)”，其(a)款提出了對(duì)“駕駛艙的保護(hù)”的規(guī)定。之后針對(duì)§25.795“安保事項(xiàng)”的內(nèi)容經(jīng)各方反復(fù)討論和研究，于2008年11月，美國(guó)聯(lián)邦航空局在FAR 25-127修正案《運(yùn)輸類(lèi)飛機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中的安?？紤]》中增加了更多針對(duì)民用飛機(jī)安保工作的適航要求，并將這些要求反映在修改后的§25.795“安保事項(xiàng)”[12]中，該修正案頒布的一系列有關(guān)民用飛機(jī)安保措施設(shè)計(jì)要求包括：系統(tǒng)存活性，貨艙火情抑制系統(tǒng)，駕駛艙和客艙的煙霧防護(hù)，最小風(fēng)險(xiǎn)炸彈位置(Least Risk Bomb Location，以下簡(jiǎn)稱(chēng)LRBL)設(shè)計(jì)，駕駛艙抵御輕型武器火力或彈片穿透的保護(hù)，探測(cè)武器、炸藥或其他可疑物品藏匿和便于搜查的內(nèi)設(shè)特征設(shè)計(jì)。其中關(guān)于最小風(fēng)險(xiǎn)炸彈位置工作，要求對(duì)于合格審定客座量超過(guò)60人或者最大起飛總重量超過(guò)100 000lb(45 359kg)的飛機(jī)，必須滿(mǎn)足該修正案的要求，包括必須設(shè)定LRBL。同時(shí)，發(fā)布了針對(duì)LRBL的AC25.795-6[13]，通過(guò)§25.795條款在民用飛機(jī)設(shè)計(jì)工作中的實(shí)施，將可以把飛行過(guò)程中發(fā)生爆炸或爆燃事件對(duì)飛機(jī)和乘員的傷害降到最低，極大提升航空運(yùn)營(yíng)的安全性。同時(shí)，國(guó)內(nèi)民航局針對(duì)航空飛行中包括發(fā)現(xiàn)爆炸物等一些危害飛行安全的意外情況，也提出了相關(guān)的適航要求，例如在CCAR121部121.422條：機(jī)組成員的保安訓(xùn)練[14]，以及CCAR332部第二十三條有關(guān)機(jī)上發(fā)現(xiàn)炸彈的處置方法要求[15]，都要求民用飛機(jī)必須提供機(jī)上發(fā)現(xiàn)爆炸物的應(yīng)對(duì)程序和方法，民用客運(yùn)飛機(jī)需通過(guò)此類(lèi)條款的適航審查，方能正式投入航線運(yùn)營(yíng)。

在民用飛機(jī)中設(shè)計(jì)最小風(fēng)險(xiǎn)炸彈位置是十分必要的，通過(guò)最小風(fēng)險(xiǎn)炸彈位置的設(shè)計(jì)工作，可以使得爆炸物在此位置爆炸對(duì)飛機(jī)和乘員的傷害降到最小，最大程度保障民用飛機(jī)運(yùn)營(yíng)安全[9]。但是目前國(guó)內(nèi)針對(duì)LRBL的適航符合性工作研究，特別是在產(chǎn)品研制中針對(duì)適航要求進(jìn)行符合性驗(yàn)證的設(shè)計(jì)流程方法，還處于空白狀態(tài)，對(duì)于民用飛機(jī)研制、適航取證和安全性保障都是一大障礙，在本文中利用AC25.795-6中關(guān)于LRBL的工作建議，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，提出了適合我國(guó)民機(jī)研制特點(diǎn)、面向§25.795(c)(1)的LRBL適航符合性驗(yàn)證方法，對(duì)于民機(jī)的適航符合性驗(yàn)證、系統(tǒng)設(shè)計(jì)都有一定的促進(jìn)作用。

1 LRBL適航符合性驗(yàn)證內(nèi)容

在FAR 25.795(c)(1)條中對(duì)LRBL提出了明確的設(shè)計(jì)要求：對(duì)于合格審定客座量超過(guò)60人或者最大起飛總重量超過(guò)100 000lb(45 359kg)的飛機(jī)必須設(shè)計(jì)有LRBL，一架飛機(jī)必須設(shè)計(jì)有設(shè)定位置，炸彈或者其他爆炸裝置可以移動(dòng)到此位置，在爆炸中可以最大程度地保護(hù)飛行關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)免受傷害。由于該條款是在FAR 25-127修正案中正式發(fā)布，因此針對(duì)型號(hào)取證包含F(xiàn)AR 25-127修正案的民用飛機(jī)，必須要滿(mǎn)足此條款的要求，而型號(hào)取證工作不包含F(xiàn)AR 25-127修正案的民用飛機(jī)則不需要開(kāi)展LRBL設(shè)計(jì)工作。

該條款的適航符合性驗(yàn)證工作主要包含了五方面的內(nèi)容：

1)對(duì)于合格審定客座量超過(guò)60人或者最大起飛總重量超過(guò)100 000lb(45 359kg)的飛機(jī)必須設(shè)計(jì)有LRBL；

2)LRBL在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前要先進(jìn)行設(shè)定工作；

3)LRBL的可達(dá)性要有保證；

4)LRBL的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)使得一旦在LRBL處發(fā)生爆炸后可以最大限度保護(hù)飛行關(guān)鍵結(jié)構(gòu)免遭損壞；

5)LRBL的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)使得一旦在LRBL處發(fā)生爆炸后可以最大限度保護(hù)飛行關(guān)鍵系統(tǒng)免遭損壞。

2 LRBL適航符合性驗(yàn)證方法

該條款的適航符合性驗(yàn)證工作，既包括了LRBL的應(yīng)用范圍、選擇和選定，也包括了LRBL的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在飛機(jī)的適航取證過(guò)程中，可以將LRBL工作歸類(lèi)于共因分析[1,16-20]中的爆炸物特定風(fēng)險(xiǎn)分析項(xiàng)目，下面對(duì)上述五方面的適航符合性驗(yàn)證方法分別進(jìn)行研究。

2.1 對(duì)于合格審定客座量超過(guò)60人或者最大起飛總重量超過(guò)100 000lb(45 359kg)的飛機(jī)必須設(shè)計(jì)有LRBL

該要求涵蓋了絕大多數(shù)的支線客機(jī)和全部的干線客機(jī)，對(duì)于民用客機(jī)來(lái)說(shuō)，只要客座量超過(guò)60人或者最大起飛總重量超過(guò)100 000lb(45 359kg)，并且其適航取證內(nèi)容包含了FAR 25-127修正案《運(yùn)輸類(lèi)飛機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中的安?？紤]》，那么該類(lèi)型號(hào)的民用客機(jī)就必須進(jìn)行LRBL的適航符合性驗(yàn)證工作。

2.2 LRBL在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前要先進(jìn)行設(shè)定工作

LRBL既需要設(shè)定也需要經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)，這兩者之間是相輔相成，互相借鑒完成的，設(shè)定一個(gè)合適的LRBL會(huì)對(duì)后續(xù)的設(shè)計(jì)工作起到事半功倍的效果，而在設(shè)定LRBL的過(guò)程中，要考慮如何有利于后續(xù)的設(shè)計(jì)工作。

首先需要設(shè)定一個(gè)合適的LRBL，綜合評(píng)估LRBL對(duì)機(jī)體結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、系統(tǒng)和乘員的安全性影響。在實(shí)施過(guò)程中要評(píng)估以下幾個(gè)方面的影響：

1)在設(shè)定LRBL時(shí)，要使得LRBL具有足夠的可用空間，以便放置操作程序要求的衰減材料。

因?yàn)榘l(fā)生爆炸后，要盡量使得爆炸的沖擊波壓力作用在LRBL爆裂區(qū)域，因此設(shè)計(jì)足夠的空間，可以在LRBL區(qū)域放置足夠的衰減材料并壓實(shí)，使得爆炸后的沖擊力大部分作用在LRBL爆裂區(qū)域，并使得該區(qū)域蒙皮爆裂，達(dá)到釋放沖擊波和艙內(nèi)壓力的目的。

2)在設(shè)定LRBL時(shí)，應(yīng)使得疑似爆炸物在LRBL處可以放置在離機(jī)身蒙皮盡可能近的地方。

通過(guò)該考慮，使得爆炸物在LRBL處爆炸時(shí)，盡可能地將蒙皮破壞達(dá)到泄壓效果，并且LRBL在貼近機(jī)身蒙皮位置，可以使得爆炸物的沖擊破壞能量盡可能少地作用在客艙內(nèi)部。

3)在設(shè)定LRBL時(shí)，要考慮在LRBL發(fā)生爆炸后，結(jié)構(gòu)損失造成的影響。

在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮該位置結(jié)構(gòu)損失后對(duì)飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度性能的影響，是否會(huì)造成飛機(jī)解體等災(zāi)難性事故發(fā)生，因此，LRBL不能設(shè)定在關(guān)鍵結(jié)構(gòu)位置，比如龍骨梁等位置。

4)在設(shè)定LRBL時(shí)，要考慮在LRBL發(fā)生爆炸后碎片進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的可能。

由于爆炸后可能造成LRBL處碎片飛出機(jī)體，該碎片若進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)將十分危險(xiǎn)，會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)、起火，甚至可能造成發(fā)動(dòng)機(jī)解體等災(zāi)難性事故，因此在設(shè)定LRBL時(shí)，要將LRBL放置在發(fā)動(dòng)機(jī)后方盡量遠(yuǎn)的位置，這樣就最大限度降低了爆炸碎片進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的可能，以及碎片飛出撞擊發(fā)動(dòng)機(jī)的可能。

5)在設(shè)定LRBL時(shí)，要考慮爆炸后產(chǎn)生大質(zhì)量塊撞擊機(jī)翼、尾翼的可能。

爆炸發(fā)生后，如果爆炸威力達(dá)到一定程度，還可能會(huì)造成LRBL的大質(zhì)量塊飛出機(jī)體撞擊機(jī)翼、尾翼(水平安定面、升降舵、垂直安定面和方向舵)，對(duì)機(jī)翼、尾翼等機(jī)體結(jié)構(gòu)造成威脅，可能造成飛機(jī)失控的災(zāi)難性事故，因此在設(shè)計(jì)選擇LRBL時(shí)要對(duì)產(chǎn)生的大質(zhì)量塊進(jìn)行模擬分析，使得大質(zhì)量運(yùn)行軌跡盡量不會(huì)碰到機(jī)翼、尾翼等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。

6)在設(shè)定LRBL時(shí)，要考慮在LRBL發(fā)生爆炸后的碎片、煙霧或起火情況，盡量避免對(duì)乘員和設(shè)備的安全性影響。

爆炸物一般是含能材料，爆炸會(huì)產(chǎn)生碎片、高溫高壓氣體和沖擊波，在客艙內(nèi)部可能形成煙霧甚至導(dǎo)致起火，無(wú)論是乘員受到碎片沖擊、吸入煙霧或者起火，都會(huì)對(duì)客艙內(nèi)部乘員和設(shè)備的安全性有影響，因此在設(shè)計(jì)LRBL時(shí)要考慮到煙霧或起火對(duì)乘員和設(shè)備的影響，盡量將LRBL遠(yuǎn)離乘客或乘客可以移動(dòng)到遠(yuǎn)離LRBL的地方。

7)除了設(shè)定LRBL，也可以采用其它方式來(lái)應(yīng)對(duì)機(jī)上的爆炸物威脅，如采取爆炸抑制系統(tǒng)等，但是AC25.795-6中建議對(duì)于其他的方法，需要由航空器合格審定辦公室和運(yùn)輸機(jī)合格審定中心合作，建立適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)(此方法難度較大，不推薦使用)。

因此，在設(shè)定LRBL時(shí)，需要考慮到爆炸物在LRBL爆炸所產(chǎn)生的一系列問(wèn)題，包括：放置爆炸物的空間、爆炸后的泄壓、爆炸造成的結(jié)構(gòu)損失、爆炸對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響、爆炸對(duì)機(jī)翼、尾翼的影響、爆炸對(duì)乘客和設(shè)備的影響等。

2.3 LRBL的可達(dá)性要有保證

在客艙內(nèi)部發(fā)現(xiàn)爆炸物或疑似爆炸物之后，為了便于在發(fā)現(xiàn)爆炸物后盡快地將其移送到LRBL，要保證LRBL的可達(dá)性較好，不能使得LRBL的移送通道很容易被占據(jù)。

比如，將LRBL設(shè)定在廁所內(nèi)，如果將廁所鎖住，那么該LRBL將無(wú)法正常使用，即使最后可以通過(guò)拆卸廁所門(mén)、壁板等操作最終可以將爆炸物放置在LRBL處，但是該位置的可達(dá)性是十分不理想的，因此關(guān)于LRBL的可達(dá)性方面一定要充分考慮，并向適航當(dāng)局證明飛機(jī)LRBL的可達(dá)性已經(jīng)得到最大的保障。

2.4 LRBL的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)使得一旦在LRBL處發(fā)生爆炸后可以最大限度保護(hù)飛行關(guān)鍵結(jié)構(gòu)免遭損壞

爆炸物在LRBL發(fā)生爆炸后，會(huì)對(duì)周?chē)臋C(jī)體結(jié)構(gòu)造成破壞，盡管在LRBL設(shè)定時(shí)，就已經(jīng)避開(kāi)了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)位置，但是由于爆炸的沖擊波、碎片輻射等因素，還需要對(duì)LRBL進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)以最大限度保護(hù)飛行關(guān)鍵結(jié)構(gòu)免遭損壞。

1)LRBL選擇在緊靠機(jī)身蒙皮的地方，要考慮到出現(xiàn)失去LRBL附近一部份結(jié)構(gòu)的情況。

需要對(duì)失去LRBL附近一部分結(jié)構(gòu)的情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度的評(píng)估，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該確定LRBL出現(xiàn)開(kāi)口情況下飛機(jī)結(jié)構(gòu)的安全性能，是否能滿(mǎn)足飛機(jī)繼續(xù)安全飛行和著陸所需的要求。

2)緊靠機(jī)身蒙皮的LRBL爆裂區(qū)域面積至少應(yīng)是直徑不小于30in的圓周，如圖1所示。

圖1 最小風(fēng)險(xiǎn)炸彈位置(LRBL)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意

通過(guò)對(duì)LRBL爆裂區(qū)域圓周直徑的要求，可以使得爆炸發(fā)生后產(chǎn)生的壓力安全卸載，避免泄壓不夠造成飛機(jī)解體的災(zāi)難性事故發(fā)生。

根據(jù)AC25.795-6的要求，如果由于飛機(jī)的幾何框架和其它原因使得LRBL區(qū)域?qū)嵲跓o(wú)法滿(mǎn)足直徑不小于30in的圓周的要求，那么LRBL爆裂區(qū)域的直徑至少要不小于20in。

(3) LRBL區(qū)域的機(jī)身蒙皮應(yīng)與周?chē)Y(jié)構(gòu)中斷，在LRBL區(qū)域周?chē)O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)框，使得爆裂區(qū)的裂紋不會(huì)擴(kuò)展到周?chē)Y(jié)構(gòu)，并且即使該區(qū)域結(jié)構(gòu)喪失也不會(huì)影響到整個(gè)機(jī)身的結(jié)構(gòu)安全，如圖1中陰影區(qū)域所示，為L(zhǎng)RBL周?chē)慕Y(jié)構(gòu)和蒙皮隔斷設(shè)計(jì)。

通過(guò)該特殊設(shè)計(jì)，可以滿(mǎn)足爆炸后LRBL區(qū)域與周?chē)鷻C(jī)體結(jié)構(gòu)隔斷的要求，不會(huì)由爆炸導(dǎo)致機(jī)體蒙皮大面積爆裂，保證飛機(jī)結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度的安全性。

因此，對(duì)于LRBL除了結(jié)構(gòu)本身的設(shè)計(jì)以外，在設(shè)計(jì)時(shí)還需要考慮爆炸后的次生影響，在飛機(jī)的概念設(shè)計(jì)階段，就應(yīng)當(dāng)考慮到LRBL問(wèn)題，將尾翼、機(jī)翼和發(fā)動(dòng)機(jī)等布置在LRBL大質(zhì)量塊可能撞擊的軌跡之外，使得炸彈在LRBL爆炸后對(duì)飛機(jī)、乘員的安全性影響降到最低。

2.5 LRBL的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)使得一旦在LRBL處發(fā)生爆炸后可以最大限度保護(hù)飛行關(guān)鍵系統(tǒng)免遭損壞

爆炸物在LRBL處爆炸除了會(huì)對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)造成損壞之外，也會(huì)對(duì)LRBL周?chē)南到y(tǒng)設(shè)備造成損壞，因此，在LRBL周?chē)辉试S飛行關(guān)鍵系統(tǒng)存在或者受到損壞從而導(dǎo)致災(zāi)難性事故的發(fā)生。滿(mǎn)足LRBL周?chē)到y(tǒng)布置適航符合性的方法如下：

1)飛行關(guān)鍵系統(tǒng)(包括燃油系統(tǒng))必須布置在LRBL外周線18in以外(如圖2深色區(qū)域所示)，而各種電線、電纜、通風(fēng)管路、空調(diào)管路、氧氣管路、輸水管路等也應(yīng)該盡量布置在LRBL外周線18in以外，如圖2所示。

圖2 LRBL周?chē)到y(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)示意

2)LRBL投影到地板區(qū)域在爆炸時(shí)會(huì)受到?jīng)_擊，因此對(duì)于該地板區(qū)域同樣要進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)備的安保布置設(shè)計(jì)。

如圖3所示，在以LRBL在地板投影點(diǎn)為中心30in見(jiàn)方的區(qū)域是爆炸危險(xiǎn)區(qū)域，此區(qū)域不允許安裝有飛行關(guān)鍵系統(tǒng)，對(duì)于安裝在地板橫梁或者地板底部橫梁上的飛行關(guān)鍵系統(tǒng)也應(yīng)該位于此區(qū)域之外。

圖3 LRBL投影到地板區(qū)域的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3)如果LRBL周?chē)到y(tǒng)設(shè)備布置準(zhǔn)則與§25.795(c)(2)“系統(tǒng)存活性”要求發(fā)生沖突，應(yīng)該優(yōu)先采取最大系統(tǒng)隔離措施。但是在這種情況下，對(duì)于在LRBL附近運(yùn)行且難以采取隔離措施的飛行關(guān)鍵系統(tǒng)，可以考慮增加針對(duì)碎片和大結(jié)構(gòu)變形的防護(hù)措施。

系統(tǒng)防護(hù)和/或自身防護(hù)可接受的抵御碎片沖擊能力，至少應(yīng)該可以在承受0.5in直徑的2024-T3鋁球以430ft/s的速度撞擊后，系統(tǒng)不會(huì)失效；根據(jù)AC25.795-6，此種情況下，一般使用0.09in厚的2024-T3鋁板就可以滿(mǎn)足碎片沖擊的防護(hù)要求。

另外，系統(tǒng)所安裝的結(jié)構(gòu)發(fā)生相對(duì)位移也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)失效，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)并入可以最小化此類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)的特征。這些特征可以是在系統(tǒng)和/或其安裝中包含彈性。在缺乏試驗(yàn)依據(jù)和理論支撐或特殊環(huán)境的情況下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)提供在受保護(hù)區(qū)域內(nèi)的任意位置(對(duì)于一些發(fā)生位移后就超出機(jī)身外形線的位置除外)受到單點(diǎn)力作用，在任意方向可以至少相對(duì)位移6in(即在需要保護(hù)區(qū)域的任意位置，受到單點(diǎn)力作用在任意方向發(fā)生至少6in的位移，仍然處于受保護(hù)區(qū)域)。允許設(shè)計(jì)人員也可以采取脆性附件或其它特征來(lái)防止系統(tǒng)失效[12]。

但是，對(duì)于LRBL投影到地板區(qū)域的設(shè)備，特別要避免布置電線、電纜、輸油管等各種管路及飛行關(guān)鍵系統(tǒng)，如果實(shí)在無(wú)法避免將這些飛行關(guān)鍵系統(tǒng)布置在該區(qū)域，則一定要加裝符合上述要求的防護(hù)措施，并且要保證防護(hù)該區(qū)域設(shè)備的防護(hù)措施，不與地板合為一體，而是與地板的受力獨(dú)立，因?yàn)楸赡軙?huì)造成地板塌陷、變形等情況，如果防護(hù)措施的受力支撐點(diǎn)也在地板上，那么爆炸時(shí)就無(wú)法起到應(yīng)有的防護(hù)效果。

3 LRBL周?chē)w行關(guān)鍵系統(tǒng)分析方法

對(duì)LRBL周?chē)到y(tǒng)的布置設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)飛機(jī)級(jí)和系統(tǒng)級(jí)的功能危險(xiǎn)性評(píng)估(FHA)，檢查在LRBL周?chē)?8in內(nèi)的系統(tǒng)設(shè)備喪失，是否會(huì)導(dǎo)致I類(lèi)事件發(fā)生，在此工作中，需要從飛機(jī)級(jí)和系統(tǒng)級(jí)I類(lèi)事件來(lái)分別考慮。

1)系統(tǒng)級(jí)I類(lèi)事件

如圖4所示，在喪失發(fā)動(dòng)機(jī)推力的I類(lèi)事件中，可以直接追溯到相應(yīng)系統(tǒng)的FHA中，由所負(fù)責(zé)系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)根據(jù)I類(lèi)事件對(duì)應(yīng)的故障樹(shù)分析(FTA)找到底事件最小割集[17-20]，然后檢查在該區(qū)域中是否存在導(dǎo)致頂事件的最小割集，如果存在那么需要將該區(qū)域相關(guān)設(shè)備重新布置，如果不存在則滿(mǎn)足安全性要求。

圖4 兩側(cè)推力喪失故障樹(shù)分析

2)飛機(jī)級(jí)I類(lèi)事件

特別需要注意的是，在飛機(jī)級(jí)FHA中為I類(lèi)的頂事件，由初步飛機(jī)級(jí)安全性評(píng)估(PASA)分配到不同的系統(tǒng)中有可能會(huì)是幾個(gè)非I類(lèi)的事件，如圖5所示，在各系統(tǒng)分析的時(shí)候，就需要飛機(jī)級(jí)安全性工程師進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，將FTA多個(gè)非I類(lèi)事件的故障樹(shù)以與門(mén)的形式集成到飛機(jī)級(jí)I類(lèi)事件故障樹(shù)里面，得出故障樹(shù)中導(dǎo)致頂事件的最小割集，查看LRBL區(qū)域相關(guān)設(shè)備是否存在導(dǎo)致飛機(jī)級(jí)I類(lèi)事件的最小割集存在，如果存在那么需要將該區(qū)域相關(guān)設(shè)備重新布置，如果不存在則滿(mǎn)足安全性要求。

圖5 喪失地面減速能力故障樹(shù)分析

4 滿(mǎn)足LRBL適航符合性的其他考慮

1)在大多數(shù)情況下，最好減小客艙壓力，并保持座艙壓力與外界大氣的壓力差為零。爆炸時(shí)，減小客艙壓力是將結(jié)構(gòu)損壞降至最低的最有效措施。

2)LRBL程序的目標(biāo)是通過(guò)提前規(guī)劃、培訓(xùn)和準(zhǔn)備可用資源，減緩飛行爆炸的影響，提高飛機(jī)的生存力。各國(guó)民航局推薦飛行緊急安全程序，為航空公司和機(jī)組提供指導(dǎo)，提煉形成專(zhuān)門(mén)的處理緊急情況的程序，加入到飛行操作手冊(cè)和各項(xiàng)培訓(xùn)中。

3)在飛行過(guò)程中，機(jī)組應(yīng)掌握LRBL信息，這些信息應(yīng)簡(jiǎn)練和易于理解。

4)對(duì)于LRBL的適航符合性驗(yàn)證工作，不需要考慮炸彈的TNT當(dāng)量問(wèn)題，只需要按照AC25.795-6進(jìn)行設(shè)定、設(shè)計(jì)即可。

5)對(duì)于LRBL的效果，基于安全性考慮不需要使用試驗(yàn)驗(yàn)證。

5 LRBL使用方法

在飛機(jī)基本設(shè)計(jì)完成確定LRBL之后，需要采取附加的措施來(lái)改進(jìn)其安全性，例如制定一些針對(duì)LRBL的機(jī)組操作程序等。如果飛機(jī)上的客艙不止一層，那么可以有不止一處的LRBL。

當(dāng)飛行中發(fā)現(xiàn)疑似爆炸物時(shí)，將其影響降到最低的措施包括：

1)減小座艙壓力或者對(duì)座艙完全釋壓，因?yàn)槿绻搩?nèi)完全增壓的話(huà)，由于和外界巨大的內(nèi)外壓差，爆炸會(huì)對(duì)飛機(jī)造成最大的傷害；

2)應(yīng)采取措施將爆炸對(duì)結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)完整性的損失減到最低；

3)需要考慮使用爆炸限制裝置，包括防爆袋，或者利用機(jī)上坐墊行李等柔軟物質(zhì)將爆炸物緊靠在LRBL處；

4)在保證飛機(jī)操作安全的條件下，執(zhí)行相應(yīng)的LRBL應(yīng)急處置程序。

另外，營(yíng)運(yùn)商要知道LRBL在何處并熟悉相應(yīng)操作程序，而在飛機(jī)上面則不可以標(biāo)識(shí)出LRBL相關(guān)信息，或者使得其他無(wú)關(guān)人員不能很容易地發(fā)現(xiàn)LRBL。在飛機(jī)制造商、營(yíng)運(yùn)商和航空管理機(jī)構(gòu)之間應(yīng)當(dāng)密切配合，以最大程度發(fā)揮LRBL的應(yīng)有作用。

6 結(jié)論

本文以滿(mǎn)足FAR 25.795(c)(1)條款中關(guān)于LRBL的適航要求為目標(biāo)，以關(guān)于LRBL的AC25.795- 6為指導(dǎo)，首次系統(tǒng)研究了民用飛機(jī)中最小風(fēng)險(xiǎn)炸彈位置的適航符合性研究，關(guān)于LRBL的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題，研究了針對(duì)炸彈爆炸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、大質(zhì)量塊撞擊機(jī)翼、尾翼的預(yù)防設(shè)計(jì)；關(guān)于LRBL周?chē)O(shè)備布置和防護(hù)設(shè)計(jì)問(wèn)題，研究了故障樹(shù)分析在設(shè)備布置設(shè)計(jì)中的作用形式，嚴(yán)格地保證了LRBL周?chē)O(shè)備喪失不會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性事件；同時(shí)還介紹了LRBL的使用方法等工作。通過(guò)本工作的開(kāi)展，可以對(duì)民用飛機(jī)的LRBL設(shè)計(jì)工作起到一定的促進(jìn)作用，保障民用飛機(jī)的運(yùn)營(yíng)安全，提升乘客的乘坐品質(zhì)。

通過(guò)最小風(fēng)險(xiǎn)炸彈位置的設(shè)計(jì)和機(jī)組應(yīng)急操作程序的設(shè)立，使得民用飛機(jī)在飛行過(guò)程中針對(duì)已發(fā)現(xiàn)爆炸物，可以有緊急應(yīng)對(duì)措施，爆炸物如果在此位置爆炸會(huì)對(duì)飛機(jī)安全性的影響最小，并且爆炸沖擊波、碎片等的能量達(dá)到一定值，可以將機(jī)身炸開(kāi)一泄壓口進(jìn)行泄壓，保護(hù)機(jī)內(nèi)乘員和系統(tǒng)的安全，同時(shí)該泄壓口需經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)以使得裂紋不會(huì)擴(kuò)展到相鄰機(jī)身結(jié)構(gòu)，最大限度的保障了飛機(jī)結(jié)構(gòu)的完整性、乘員及系統(tǒng)的安全性。

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Verification Method Investigation of Airworthiness Compliance for Civil Aircraft Least Risk Bomb Location Design

(Shanghai Aircraft Design and Research Institute, Shanghai 201210, China)

The least risk bomb location (LRBL) is the last protective screen for civil aviation safety when meeting the terrorism surprise attack with bomb. LRBL has important meaning for the safety of civil aircraft. For the current situation of civil aircraft LRBL work, there is less of detailed and clear design ways in our country. According to the suggestions from AC25.795-6 and engineering design experience, the verification method of FAR 25.795(c)(1) compliance about LRBL is investigated systematically for the first time. On the one hand, through the developing of the LRBL airworthiness compliance work, we can make clear the equipment arrangement ways around the LRBL and corresponding safety analysis ways, which can strengthen the operational method of system safety analysis work. On the other hand, through the developing of aircraft structure safety analysis due to the explosive at LRBL, we can get the airworthiness compliance verification method about structure design around LRBL. This research builds verification system for compliance of FAR25.795(c)(1) about LRBL, and offers detailed and operational design ways for improving the product safety and airworthiness.

civil aircraft; least risk bomb location(LRBL); safety; 25.795(c)(1)

10.19416/j.cnki.1674-9804.2016.04.002

V221+.91

A