趙利利　周偉　曹煜國(guó)

摘? 要：空中排煙試飛是民用飛機(jī)空氣管理系統(tǒng)試飛的重要試飛科目之一?；贏RJ21-700飛機(jī)空中排煙試飛科目，對(duì)空中排煙試飛方法、試飛程序進(jìn)行了研究。填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空中排煙試飛的空白，對(duì)我國(guó)民機(jī)空中排煙試飛的適航取證工作具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：空調(diào)系統(tǒng);駕駛艙;適航條款;試飛方法

中圖分類(lèi)號(hào)：V217? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）07-0117-03

Abstract： Air smoke exhaust flight test is one of the important flight test subjects of civil aircraft air management system flight test. Based on the air smoke exhaust flight test subject of ARJ21-700 aircraft， the air smoke exhaust flight test method and flight test procedure are studied. It fills the blank of domestic air smoke exhaust test flight， and has a certain guiding significance for the airworthiness proof work of civil aircraft air smoke exhaust test flight in our country.

Keywords： air conditioning system; cockpit; airworthiness clause; flight test method

1 概述

隨著民用航空的不斷發(fā)展，民用客機(jī)的數(shù)量和規(guī)模也越來(lái)越大，涉及的機(jī)載設(shè)備的種類(lèi)和數(shù)量也隨之不斷增加。由于電器設(shè)備的失效或短路，設(shè)備過(guò)熱或氣動(dòng)管路泄露等都可能造成飛機(jī)起火或出現(xiàn)煙霧。近年來(lái)，飛機(jī)起火或出現(xiàn)煙霧的事故頻發(fā)，對(duì)民航班機(jī)的運(yùn)營(yíng)和乘客安全都構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。因此，飛機(jī)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)飛機(jī)上存在的可燃材料和潛在火源等進(jìn)行考慮，并制定相應(yīng)的滅火或排煙程序，確保飛行過(guò)程中的安全和乘員的身體健康。

飛機(jī)駕駛艙是飛機(jī)最核心也是最關(guān)鍵的艙室之一。當(dāng)遭遇空中險(xiǎn)情時(shí)，飛行員的正確處置直接影響著整個(gè)飛行的安全。空中飛行時(shí)如果駕駛艙內(nèi)出現(xiàn)煙霧，會(huì)嚴(yán)重影響艙內(nèi)飛行員視界，影響飛行員對(duì)儀表等的操作，而且煙霧中所含的有害成分會(huì)對(duì)機(jī)組產(chǎn)生致命傷害，嚴(yán)重危及飛行安全。因此運(yùn)輸類(lèi)飛機(jī)必須要具備一定的排煙能力，確保駕駛艙等重要艙室在出現(xiàn)煙霧時(shí)能及時(shí)排出，保障艙室內(nèi)空氣質(zhì)量和人員生命安全。

ARJ21-700飛機(jī)空中駕駛艙排煙試飛是我國(guó)首次進(jìn)行相關(guān)科目試飛。該科目的成功試飛，不僅填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的空白，也為國(guó)內(nèi)其他型號(hào)的適航取證工作起到了一定的指導(dǎo)和借鑒作用。

2 適航條款解讀

2.1 條款要求

《運(yùn)輸類(lèi)飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)》（CCAR25部）§25.831d的條款明確要求“如果在駕駛艙區(qū)域有合理可能積聚危險(xiǎn)數(shù)量的煙，則必須能在完全增壓的情況下迅速排煙，而減壓不超出安全限度”。飛行中進(jìn)行排煙試驗(yàn)的目的是為了證實(shí)飛行機(jī)組應(yīng)急程序和通風(fēng)系統(tǒng)能夠除去濃煙，并且表明使用應(yīng)急程序時(shí)，能以合理的速度排煙。

2.2 條款理解

咨詢(xún)通告AC25-9A中對(duì)飛機(jī)排煙試驗(yàn)進(jìn)行了具體的解釋和介紹。AC25-9A明確指出，駕駛艙排煙試飛是為了驗(yàn)證駕駛艙內(nèi)或駕駛艙附近的煙霧能夠按照§25.831d的要求迅速排出。通過(guò)排煙試飛，驗(yàn)證飛機(jī)AFM手冊(cè)中規(guī)定的應(yīng)急排煙程序能夠滿(mǎn)足飛機(jī)排煙需求，排煙速率在可接受的范圍內(nèi)。參考AC25-9A要求，典型的大型運(yùn)輸類(lèi)飛機(jī)啟動(dòng)AFM手冊(cè)要求著火或發(fā)生突發(fā)的煙霧應(yīng)急程序后，駕駛艙內(nèi)的大量煙霧在約90s內(nèi)排出，排煙時(shí)間最多不超過(guò)3min。

通過(guò)對(duì)條款的解讀，駕駛艙排煙試驗(yàn)有定性和定量的要求。定性的要求指飛行機(jī)組可以通過(guò)使用應(yīng)急程序和飛機(jī)自身的通風(fēng)系統(tǒng)將駕駛艙內(nèi)的濃煙排出機(jī)外;定量的要求是指使用排煙程序時(shí)，駕駛艙內(nèi)的濃煙可以在一定時(shí)間內(nèi)排出機(jī)外。對(duì)ARJ21-700飛機(jī)而言，駕駛艙排煙試驗(yàn)的主要目的是，驗(yàn)證飛機(jī)排煙程序能夠在3min內(nèi)將駕駛艙內(nèi)的煙霧排除干凈，在駕駛艙排煙程序執(zhí)行過(guò)程中，飛機(jī)的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)均能夠正常的工作。若空調(diào)系統(tǒng)無(wú)法正常排出煙霧，則啟動(dòng)應(yīng)急卸壓或應(yīng)急通風(fēng)程序排出煙霧，在應(yīng)急卸壓或應(yīng)急通風(fēng)啟動(dòng)過(guò)程中，座艙內(nèi)的減壓不會(huì)超過(guò)安全限度。

3 試飛方法設(shè)計(jì)

3.1 試飛內(nèi)容

根據(jù)適航條款要求，與飛機(jī)合格審定相關(guān)的煙霧試驗(yàn)主要有三種，分別是煙霧探測(cè)試驗(yàn)、煙霧滲透試驗(yàn)以及排煙試驗(yàn)。駕駛艙排煙試飛主要涉及到的是排煙試驗(yàn)?？罩信艧熢囼?yàn)就是利用飛行試驗(yàn)，在空中演示驗(yàn)證駕駛艙的排煙程序及排煙能力是否滿(mǎn)足條款要求。根據(jù)排煙試飛符合性驗(yàn)證的要求，需要在飛行中利用發(fā)煙設(shè)備模擬出煙霧，通過(guò)發(fā)煙設(shè)備產(chǎn)生的大量煙霧，驗(yàn)證駕駛艙的煙霧排放能力。不同的飛機(jī)設(shè)計(jì)的排煙程序也略有差異，典型的駕駛艙排煙試飛內(nèi)容如下：

（1）關(guān)閉駕駛艙艙門(mén)和窗戶(hù)，駕駛員及機(jī)上人員佩戴具有防護(hù)作用的氧氣面罩。

（2）打開(kāi)煙霧發(fā)生器按鈕直至駕駛艙產(chǎn)生大量煙霧，當(dāng)駕駛艙儀表板開(kāi)始模式時(shí)，停止發(fā)煙;啟動(dòng)排煙程序，艙內(nèi)煙霧需在3min內(nèi)排出。

（3）盡管條款沒(méi)有強(qiáng)制要求，但如果申請(qǐng)人希望證明飛機(jī)具有對(duì)持續(xù)煙霧的排煙能力時(shí)，煙霧發(fā)生器應(yīng)該進(jìn)行持續(xù)發(fā)煙。在進(jìn)行持續(xù)發(fā)煙時(shí)，機(jī)組要注意防護(hù)。

3.2 試飛方法設(shè)計(jì)

根據(jù)條款要求和設(shè)計(jì)方案，ARJ21-700飛機(jī)駕駛艙排煙試驗(yàn)不僅要進(jìn)行正常的駕駛艙排煙試飛，還要進(jìn)行持續(xù)煙霧的排煙能力試驗(yàn)。因此，針對(duì)兩種不同的試驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)的試飛方法如下：

3.2.1 應(yīng)急程序下的排煙試飛

應(yīng)急程序下的排煙試驗(yàn)，目的是驗(yàn)證飛機(jī)按AFM手冊(cè)要求的排煙程序能夠迅速將駕駛艙內(nèi)的大量煙霧排出機(jī)外。為充分驗(yàn)證排煙程序使用包線，飛行試驗(yàn)選擇飛機(jī)在10600m高度上進(jìn)行。為防止煙霧通過(guò)再循環(huán)風(fēng)扇及駕駛艙艙門(mén)進(jìn)入到客艙或其他區(qū)域，試驗(yàn)過(guò)程中，關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)再循環(huán)風(fēng)扇，關(guān)閉駕駛艙門(mén)。

試驗(yàn)人員在駕駛艙內(nèi)打開(kāi)煙霧發(fā)生按鈕，參試人員佩戴氧氣面罩等防護(hù)設(shè)備。當(dāng)產(chǎn)生的煙霧進(jìn)入駕駛艙直至駕駛艙儀表開(kāi)始變模糊時(shí)，停止發(fā)煙。機(jī)組啟動(dòng)應(yīng)急排煙程序，按要求下降飛行高度至最低安全高度，試驗(yàn)過(guò)程中機(jī)組注意觀察并記錄開(kāi)始時(shí)間，觀察排煙過(guò)程中座艙壓力變化情況，在下降過(guò)程中觀察艙內(nèi)排煙情況，當(dāng)儀表板清晰可見(jiàn)后，結(jié)束排煙試驗(yàn)記錄煙霧排煙干凈所需的時(shí)間。

3.2.2 持續(xù)煙霧的排煙能力試飛

持續(xù)煙霧的排煙能力試驗(yàn)，目的是需驗(yàn)證飛機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)能夠迅速將駕駛艙內(nèi)的大量煙霧排出機(jī)外。同應(yīng)急程序下的排煙試飛，試飛過(guò)程中選擇飛機(jī)在10600m巡航，關(guān)閉再循環(huán)風(fēng)扇，關(guān)閉駕駛艙門(mén)。試驗(yàn)人員在駕駛艙內(nèi)打開(kāi)煙霧發(fā)生按鈕，持續(xù)發(fā)煙5min，停止發(fā)煙。利用飛機(jī)自身通風(fēng)系統(tǒng)的排煙功能進(jìn)行排煙，當(dāng)飛行員或觀察員認(rèn)為駕駛艙內(nèi)煙霧消除后，停止試驗(yàn)。

如果試驗(yàn)過(guò)程中，煙霧無(wú)法排出或煙霧不可控，則可打開(kāi)應(yīng)急釋壓，加快煙霧排出速率。由于排煙試飛具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性，在飛行試驗(yàn)中，若飛機(jī)有自動(dòng)駕駛儀等設(shè)備，則可以使用自動(dòng)駕駛儀駕駛飛機(jī)，但該程序也需寫(xiě)入AFM手冊(cè)的排煙程序中。

4 試驗(yàn)設(shè)備

4.1 發(fā)煙設(shè)備

駕駛艙排煙試飛的重點(diǎn)是在飛機(jī)上改裝具有煙霧發(fā)生功能的發(fā)煙設(shè)備。根據(jù)相關(guān)煙霧特性研究結(jié)果，不同材料產(chǎn)生的煙霧其漂浮特性、擴(kuò)散特性、毒性等均有巨大的不同。發(fā)煙設(shè)備根據(jù)發(fā)煙原理的不同，其產(chǎn)生的煙霧特性也均不相同，參考咨詢(xún)通過(guò)AC25-9A的規(guī)定，試驗(yàn)中選用的發(fā)煙設(shè)備所產(chǎn)生的煙霧需對(duì)人體不產(chǎn)生傷害。因此，ARJ21-700飛機(jī)駕駛艙空中排煙試飛選用了DRAGON（PS27）型煙霧發(fā)生器。PS27型煙霧發(fā)生器獲得過(guò)北約質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)AQAP的認(rèn)證，其發(fā)煙材料為乙二醇和水的混合物，通過(guò)勵(lì)磁電機(jī)來(lái)產(chǎn)生密集的白色的濃煙，產(chǎn)生的油性煙霧，不僅純度高，而且無(wú)毒害。PS27型煙霧發(fā)生器產(chǎn)生的煙霧可以在惰性運(yùn)載氣體流中留存，并且發(fā)煙過(guò)程可控，發(fā)煙量從一小束到一大股煙柱均可實(shí)現(xiàn)。對(duì)于比較大的艙室，還可以通過(guò)彎曲的管道將煙霧運(yùn)輸過(guò)去。圖1為試驗(yàn)時(shí)所用的煙霧發(fā)生器。

4.2 防護(hù)設(shè)備和其他設(shè)備

盡管煙霧發(fā)生器產(chǎn)生的煙霧幾乎沒(méi)有毒性，但是大量煙霧吸入人體后，煙霧顆粒仍會(huì)對(duì)參試人員的呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響。因此，在試驗(yàn)過(guò)程中，為參試人員配備了相應(yīng)的防護(hù)性呼吸設(shè)備，對(duì)于參試飛行員而言，排煙試驗(yàn)開(kāi)始前，需要佩戴機(jī)組氧氣面罩。

排煙試驗(yàn)中煙霧排出時(shí)間是非常關(guān)鍵的參數(shù)之一，因此試驗(yàn)前，還需加裝視頻記錄系統(tǒng)和計(jì)時(shí)設(shè)備，以便對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的有效性進(jìn)行判斷。

5 試飛結(jié)果分析

2014年7月1日進(jìn)行了駕駛艙排煙飛行試驗(yàn)。飛機(jī)在氣壓高度35000ft（10600m）水平巡航飛行，試驗(yàn)準(zhǔn)備完畢后開(kāi)始發(fā)煙，11：17時(shí)飛行員認(rèn)可煙霧充滿(mǎn)，隨后保持該煙霧濃度維持5min，11：23：55開(kāi)始排煙，1min后飛行機(jī)組認(rèn)為煙霧消散到可接受范圍，11：24：57煙霧排凈，排煙時(shí)間共計(jì)1min2s。圖2為機(jī)上加裝攝像頭的視頻記錄畫(huà)面，每個(gè)攝像頭選取了5個(gè)視頻畫(huà)面，分別為試驗(yàn)開(kāi)始前的未發(fā)煙視頻，發(fā)煙過(guò)程視頻，煙霧充滿(mǎn)視頻，排煙過(guò)程視頻，煙霧排凈視頻。

通過(guò)對(duì)試飛數(shù)據(jù)及視頻的分析可知，駕駛艙排煙能夠滿(mǎn)足合格判據(jù)要求，即煙霧能夠在3min內(nèi)排出機(jī)外和3min后駕駛艙儀表板指示清晰。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)空中駕駛艙排煙試飛，不僅驗(yàn)證了ARJ21-700飛機(jī)排煙能力滿(mǎn)足適航標(biāo)準(zhǔn)要求，而且通過(guò)本次試驗(yàn)的進(jìn)行，對(duì)民用飛機(jī)駕駛艙空中排煙試飛的試飛技術(shù)進(jìn)行了探索和提升。本次試驗(yàn)的順利完成，不僅填補(bǔ)了我國(guó)在民用飛機(jī)上進(jìn)行的駕駛艙排煙試驗(yàn)的空白，也為今后其它型號(hào)進(jìn)行排煙試驗(yàn)積累了經(jīng)驗(yàn)，奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，對(duì)我國(guó)民機(jī)排煙試飛具有一定的指定作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]CCAR-25-R3.運(yùn)輸類(lèi)飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)[S].中國(guó)民用航空總局，2001.

[2]AC25-7A Flight Test Guide for Certification of Transport Category Airplanes[S]. Federal Aviation Administration，1998.

[3]AC25-9A Smoke Detection， Penetration， Evacuation Tests and Related Flight Manual Emergency Procedures[S]. Federal Aviation Administration，1994.