国外现状

国外的飞机(尤其大型运输类飞机)都专门安装空中应急离机系统,具有较为成熟的理论基础和设计经验,以下介绍国外试飞飞机的空中应急离机系统 :1

(1)Ty-204

俄罗斯图波列夫上世纪80年代开发的Ty-204飞机上安装有1套由应急泄压装置、应急出口、声光告警和指示装置、辅助扶手以及跳伞拉绳钢缆等设备构成的空中应急离机系统。

此系统采用在客舱后部左右舷窗位置设计应急泄压活门,使用机械方式开启泄压活门进行泄压,大约10s就可以使舱内外压力平衡;在客舱前端靠近驾驶舱位置设计贯通飞机客舱的舱内开口,并在货舱右侧垂直向下位置设计舱外开口,使用液压方式驱动外部舱外开口口盖运动,舱外口盖向外向前开启,可以防止气流吹袭,在客舱内该口盖周围有栏杆和拉伞钢索,应急口周围有厚的橡皮覆盖,避免人员碰伤;执行离机程序时,声光告警和指示装置将及时发出相关指令,机组人员利用辅助扶手,通过舱内口盖进入货舱后从舱外口盖安全离机。1

(2)MD系列

美国MD 公司依据FAA要求,在其各型试飞机上均安装有一套由爆炸或火工品切割方式开启的应急泄压和应急出口装置组成的空中应急离机系统。

应急泄压和应急出口装置由应急舱门、登机门或服务门改装而成,机长通过引爆预设炸药,在舱门位置炸出泄压孔进行泄压,泄压完成后,引爆舱门连接处炸药,将舱门打开并向外抛出,开辟逃生通道,供试飞组成员跳伞离机。通常,发动机尾吊的飞机多借用飞机客舱门或服务门作为外部出口,发动机翼吊的飞机多在前货舱位置设置向下的外部出口。1

(3)A380飞机

空客公司开发的 A380 飞机在试飞过程中,安装有一套通过在客舱前端靠近驾驶舱位置设计贯通飞机客舱的内部开口,并通过改装前货舱门的方式设置外部出口的空中应急离机系统,供试飞组成员跳伞离机。2

系统设计原则空中应急离机系统设计应满足以下总体设计原则:

(1)空中应急离机系统和设备应能在飞机的温度、速度包线内正常工作;

(2)空中应急离机系统的设计应考虑相应的环境条件,如湿度、日光辐射、振动、淋雨、雷击、冲击和坠撞等因素的影响,须满足 RTCA/DO-160 的相应要求;

(3)空中应急离机系统及设备应能承受在机身机动过载包线内正常工作;

(4)正常工作和防非指令性触发可靠度高;

(5)系统装机而导致的构型更改,不对飞机/系统功能或性能产生不可接受的影响;

(6)自身提供工作所需电源或能源;

(7)便于进行航前检查和日常维护。2

系统构成及设计要求一套完整的应急离机系统应包括结构改装和电气设计 2 部分。结构改装主要目的在于为试飞机组创建合理的离机环境并辅助试飞机组逃离至飞机外部。电气设计的主要功能为整个应急离机系统提供独立电源、控制离机门开启以及发出语音和灯光指示引导试飞机组离机。应急离机系统具体构成如图1所示。3

目前国内民机应急离机相关的设计规范有GJB4049-2000《飞机应急离机系统通用规范》可供参考。根据现有的应急离机系统设计经验,提出以下要求:

(1)电源子系统。考虑到应急离机系统是在飞机处于非正常情况时使用,紧急情况下,飞机有可能丧失正常供电功能。因此应急离机系统应使用独立的电源,可选用与机载蓄电池相同的型号,以便进行地面维护及充放电。3

(2)控制子系统。控制子系统是整个电气设计的核心部分,系统通过发出电信号引爆火药或燃爆弹,驱动离机门开启。控制子系统的设计应满足根据GJB1579-1993《电起爆的电爆分系统通用规范》,其可靠度最低要求不得低于0.995。GJB1579-1993还规定,为预防意外信号,必须有充分可靠的故障隔离,以保障至少需要有2个独立故障串联发生时,才可能引起电爆装置的意外引爆。可通过安全开关与控制开关串联共同控制执行电路,以降低离机门意外开启的故障率。此外,为了防止因误操作导致离机门意外开启,控制开关应设计有保护装置,如保护盖或位置保护装置等,防止误触。3

(3)语音告警子系统。紧急情况下,机长发出语音指令通知机上的试飞工程师跳伞离机。因此,扬声器的布置应充分考虑试飞工程师的活动范围,同时应保证在最恶劣的噪声环境下,试飞工程师在所有活动区域都可以清晰地听到机长发出的语音指令。

(4)灯光子系统。灯光子系统功能与语音告警子系统类似,机长或副驾驶将发出灯光指示通知机上的试飞工程师跳伞离机。跳伞灯的安装位置应能保证试飞工程师在活动范围内均能清晰看见,跳伞灯的颜色和亮度应满足GJB 2020A-2012《飞机内部和外部照明设备通用规范》的要求。应安装有导光条或指示标志明确标出离机入口,引导试飞机组在黑暗或烟雾环境下跳伞离机。3

(5)离机门组件。离机门设计时应首要考虑离机门位置是否合理,机组人员从该位置跳伞后是否会与飞机本体和起落架相撞,并应通过分析和风洞试验验证离机门位置的合理性,在此基础上,应使飞机的改装量尽可能小。如离机门采用向外抛出的方式开启,还应考虑极限情况下,客舱释压,离机门受外部气动力的作用仍能正常开启。3

(6)其他要求。空中应急离机系统应能在飞机正常飞行包线、温度包线等范围内正常工作,并遵照国军标的要求进行设计、制造和维护。系统电气设备应依据DO-160G的要求进行环境鉴定试验,以表明系统能在预期的环境条件下正常工作。此外,型号试飞工作开始前应完成应急离机程序的编写和地勤、机组培训,并完成地面试验,模拟真实的离机情况,验证应急离机系统功能正常,离机程序逻辑清晰,符合机组人员的操作习惯。3

离机程序紧急情况下,机长决策应急离机,机上所有人员应严格遵照离机程序进行有序撤离,以免慌乱及误操作导致离机失败。以民机最小飞行机组二人制为例,离机程序如图1所示。

系统装机完成后应进行地面演示试验,模拟真实的应急离机情况,并由参试人员填写应急离机改装系统程序评价表,验证系统功能正常,离机时间受控,离机程序的逻辑清晰,表达无歧义。3