运输类飞机货舱门适航要求案例分析.pdf

90 航空维修与工程 AVIATION MAINTENANCE airworthiness; latch; lock 刘建邦1 王勇2/1沈阳航空航天大学 2中航沈飞民用飞机有限责任公司 Case Analysis on Airworthiness Requirement of Transport Category Airplanes Cargo Door “lock”被译为“锁定”，为便于区 分二者，本文中将其简称为“闩”和 “锁”。 2货舱门的分类 2.1 按打开方式划分 对于承受增压载荷的机身舱门，按 照其初始打开运动方向的不同，以及最 终打开位置的不同，可分为堵塞式、半 堵塞式和非堵塞式3类。直接向内打开 的为堵塞门，直接向外打开的为非堵塞 门，而先向内运动然后向外打开的属于 半堵塞门，如图1所示。 图1 按照打开位置分类 内，未上闩状态下是危险的，属于危险 门。 2) 初始打开运动向内，且如果闩 处于未上闩状态能造成危险的，属于危 险门。 3) 初始打开运动向内，且如果闩 处于未上闩状态，不会产生危险的，属 于非危险门。 4) 增压舱外侧的小通风口盖的打 开对安全有微小影响或没有影响的，属 于非危险门。 按照上述分类方法，非堵塞式舱门的 初始运动打开非向内，所以属于危险门。 目前民航客机的货舱 门大多采用堵塞式和非堵塞 式。如空客A320系列、波音 747的前下货舱门等采用了 非堵塞式，而波音的737系 列采用了堵塞式。 2.2 按危险性划分 在25.783最新的修正 案 3中，按照危险性，把 舱门分为危险门和非危险 门。在咨询通告AC25.783中 对此进行了解释。 1) 初始打开运动非向 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 适 航 AIRWOTHINESS 91 AVIATION MAINTENANCE & ENGINEERING 2015/3 航空维修与工程 图2 DC-10货舱门闩/锁机构 图3 作动器正常工作（完全伸出）状态与 失效（未完全伸出）状态的对比 a）完全伸出 b）未完全伸出 本文案例中的DC-10和波音747的 货舱门都属于非堵塞式危险门。 3 DC-10事故案例分析 3.1 事故概述 1974年3月3日，土耳其航空公司的 一架DC-10客机，从巴黎飞往伦敦，航 班飞过莫特丰丹镇时后货舱门空中意外 打开，发生爆炸减压，随后飞机以近乎 垂直的姿态，以800km/h的速度撞向地 面，机上的346人全部遇难。此次空难 成为世界民航史上十大空难之一4。 3.2 原因分析 DC-10的后货舱门属于向外开启的 非堵塞式舱门，舱门的闩机构由电气作 动器驱动，上闩时，作动器上的作动杆 伸出，驱动锁钩钩住门槛上的固定闩 轴。锁机构由外手柄控制对闩机构上 锁，如图2所示。 通过对事故舱门的调查发现，闩 机构作动器上的作动杆未完全伸出，导 致舱门未完全上闩。完全伸出时长度应 为297mm，如图3a），而事故中舱门中 仅为277.5mm，如图3b）。专家在瑞士 航空实验室进行了彻底的检查，认为可 能导致作动杆未完全伸出的原因是，在 作动杆伸出过程中电动机突然中断。而 电动机中断的原因是，驱动机构中的轴 承老化使得电动机上的负载增大，电动 机的超负荷运转引起温度升高，温度升 高到一定程度后电路中的过热保护系统 就会切断电动机的电源。 按照设计意图，闩机构未完全上 闩时，锁销将被限位挡块阻挡，无法上 锁，进而无法触发驾驶舱告警开关，驾 驶舱告警灯将保持舱门未上锁的提示， 因此通过锁销可以监控闩机构。维修手 册要求，正常情况下，在完全关闭上锁 的位置，锁销末端至少应超过限位挡块 后侧面6.35mm，如图4a）。但是事故 调查发现，事故飞机锁销的位置距离限 位挡块后侧面还有1.6mm的距离，如图 4b），也就是说该舱门的锁机构安装错 误，误差为7.95mm。在这种情况下，如 果出现未完全上闩的状态，锁销碰到限 位挡块只受到很小的阻力，起不到监控 闩机构的作用。 3.3 适航要求分析 1) 事故中的货舱门在未完全上闩的 状态下，飞机被增压到了不安全水平， 不符合现行规章25.783（c）总则中的要 求：“必须有措施防止任何承压的门在 未完全关闭、锁闩和锁定的情况下将飞 机增压到不安全的水平。” 2) 由于设计缺陷使得货舱门锁机构 的安装容易出现错误装配，不符合现行 规章25.783(a)(3)条：“每一门的操纵系 统的每一元件必须设计成或者（如不可 行）采用突出和永久的标记，将可能导 致故障的不正确装配和调整的概率降至 最小。” 3) 在锁机构错误装配之后，锁机构 无法监控闩机构的状态，不符合现行规 章25.783(d)(5)条：“如果锁闩和锁闩机 构没有位于锁闩位置，则锁不得位于锁 定位置。” 4) 缺乏直接有效的目视检查方法， 使得未完全上闩上锁的货舱门起飞，最 终导致事故的发生。 4 波音747事故案例分析 4.1 事故概述 1989年2月24日，美国联合航空 公司的一架波音747-122型客机， 从夏威夷飞往悉尼，在爬升到高度 2200023000英尺之间时，发生爆破性 减压事故，原因是飞机的前下货舱门在 飞行中意外打开，并与机身脱离。前下 货舱门的脱离还引起了机身门周结构的 大面积损伤。事故中有9名乘客被气流 吸出客舱失踪5。 4.2 原因分析 前下货舱门位于前机身的右下侧， 为向外打开的非堵塞式舱门。沿机身方 向宽度为110英寸，高度为99英寸，电 驱动打开。 货舱门承受座舱增压引起的环向载 荷。载荷沿舱门上部的铰链，通过舱门 结构传递到舱门下部的8个门闩上，闩 是由固定于门槛上的闩销和固定于舱门 底部的闩凸轮组成，如图5所示，另外 在舱门的两侧各有一个闩，主要作用是 把舱门的两侧与机身相连。 事故发生后，美国海军于1990年 7月22日发现了事故中脱落的货舱门。 经调查研究，NTSB确定本次事故的原 外手柄关 闭方向 通风口关 闭方向 通风口 限位挡块 限位挡块 止动轴 与结构连接的固定点 作动杆 297mm 277.5mm 锁销 锁销 闩机构 锁轴 外手柄 92 航空维修与工程 AVIATION MAINTENANCE & ENGINEERING 2015/3 因是前下货舱门的突然打开，造成爆破 性减压。货舱门打开的主要原因是货舱 门关闭之后、飞机起飞之前，货舱门控 制系统中一个有缺陷的开关或配线导致 闩的电气驱动装置接通，驱动闩机构解 闩。次要原因是货舱门的锁机构存在设 计缺陷，易变形，在完全上闩上锁的情 况下完成解闩。 4.3适航要求分析 1）对于闩系统 波音747前下货舱门为电气驱动上 闩，现行规章25.783(a)(4)条有明确规 定：“所有起动任何门的解锁和解闩的 动力源必须在飞行前自动与闩和锁系统 断开，并且在飞行中不能给门恢复动 力。”波音747前下货舱门所有作动器 的电源均来自于地面电源车，因此不存 在飞行中恢复动力的情况，但是在货舱 门关闭后、飞机起飞前的这段时间内， 地面电源车处于接通状态，如果此时控 制系统中有缺陷的开关/配线导致电气 驱动装置反向接通，则有可能使闩系统 解闩。而且因为没有强制规定对闩系统 进行目视检查的措施，导致飞机带着可 能处于解闩位置的货舱门起飞。由此可 见，现行规章25.783(f)条应该是在所有 地面设备与飞机断开连接之后，对舱门 进行的一项必要检查。 2）对于锁系统 现行规章25.783(d)(6)条规定：“锁 位于锁定位置时不得开启锁闩。锁必须 设计成能够承受下列情况产生的限制载 荷：(i) 手动操作锁闩时的最大操作力； (ii) 有动力的锁闩作动器（如安装）； (iii) 锁闩和相应结构件的相对运动。” 而波音747的扇形锁销在闩被反向驱动 打开时发生了变形，未能阻止解闩，导 致了事故的发生。因此，在设计中必须 图4 锁销与限位挡块位置对比 a）正确装配 b）错误装配 使锁机构能承受解闩时产生的限制载 荷，而且需要考虑锁的变形问题。 5 结论 通过上述分析总结得出四点经验。 1）民用客机的货舱门通常采用堵 塞式或非堵塞式，一般不采用半堵塞 式。 2）现行适航规章加强了对货舱门 的目视检查要求，目视检查机构成为适 航审查的重点。 3）采用动力源驱动上闩/上锁时， 应对控制系统进行安全性分析，以防止 反向驱动解闩和未完全上闩情况的发 生。 4）锁机构需要有足够的强度和刚 度，以避免意外解闩的发生。 参考文献 1 王哲. 大型飞机货舱大门结构和 机构设计要求研究J.航空科学技术， 2008(1). 2 中国民航局. CCAR-25-R4 运输 类飞机适航标准S.2011. 3AC-25.783-1A Fuselage Doors and HatchesS. 2005. 4Accident to Turkish Airlines DC- 10 TC-JAV In the Ermenonville Forest R. 1976. 5Aircraft Accident Report NTSB/ AAR-92/02R，1992. 作者简介 刘建邦，讲师