国内外运输类飞机鸟撞适航条款及其修订背景研究分析

1、    国内外运输类飞机鸟撞适航条款及其修订背景研究分析    顾晨轩+苏艳+王辉摘 要：鸟撞问题是目前民航飞机飞行安全的重大威胁之一，世界上主要的适航当局都针对鸟撞问题进行了研究并制定了一系列措施。该文比较分析了国内外运输类飞机鸟撞的适航条款的差异，研究了国内外鸟撞适航条款的修订背景和修订依据，对我国未来鸟撞适航条款的修订具有一定的参考意义。关键词：鸟撞 适航条款 faa easa caac：v271.2 ：a ：1674-098x（2017）03（a）-0247-03鳥撞是一种突发性和多发性的飞行事故，一旦发生，往往会造成灾难，直接威胁到空勤人员及旅

2、客的生命安全，造成重大的经济损失1。随着全世界范围内鸟类种群和飞机航班数量的增长，鸟撞事件对民航业带来的威胁日益突出。针对鸟撞问题，世界各国适航部门组织开展了大量的研究工作，并制定了一系列适航标准在飞机的设计和制造过程中增加飞机对鸟撞的抵抗能力。随着我国大飞机计划工作的全面开展，对我国运输类飞机的适航审定标准提出了更高的要求，要求我国具有条款修订能力。但是我国民用飞机型号设计和制造经验相对缺乏，对民用飞机鸟撞问题的研究起步较晚，目前我国鸟撞适航规章的建立和修订是跟随美国对应的适航规章而形成的，鸟撞条款修订方面缺少经验。研究分析欧美鸟撞适航条款及其修订背景，对我国未来鸟撞适航条款的修订有一定的参

3、考意义。金镭等2介绍了欧美运输类飞机鸟撞适航规章的内容和差异。张柱国等3概述了欧美运输类飞机鸟撞适航规章的演变历史。该文根据相关的标准、规范对比了国内外鸟撞适航条款的差异和存在的原因，通过收集的修正案等历史文件详细地介绍了国内外鸟撞适航条款的修订背景及其修订依据，并跟踪了目前国外鸟撞适航规章的修订趋势。1 国内外鸟撞适航条款差异民用航空器适航规章给出了航空器的最低安全标准。国际上目前主要有两大民用航空器适航规章体系，分别为美国联邦航空管理局（federal aviation administration，faa）的联邦航空条例（federal aviation regulations，fars

4、）和欧洲航空安全局（european aviation safety agency，easa）的审定规范（certification specifications，css）。电子联邦法规网站提供了最新的fars规章，easa的适航规章也可以在其官网上获得。中国、巴西等其他的主要飞机制造国家使用的是faa的适航规章，这些国家的适航规章与faa适航规章存在的差异为度量单位上的区别。对于大型运输类飞机，美国的适航规章far25部中的25.571条损伤容限、25.631条鸟撞损伤、25.775条风挡和窗户等对飞机的抗鸟撞能力提出了要求4。目前在easa的大型飞机审定规范cs-25中对运输类飞机鸟撞问题

5、做出了较为详细的说明5。鉴于中国、巴西等其他主要飞机制造国家使用的适航规章与faa适航规章相同，该文研究分析faa和easa的鸟撞适航条款的差异。对于大型运输类飞机，faa与easa的鸟撞适航条款都主要集中在适航规章25.571条损伤容限、25.631条鸟撞损伤、25.775条风挡和窗户等条款上。但easa和faa鸟撞适航条例在内容上存在一定的差异，区别主要存在于25.631条鸟撞损伤中，faa的适航条款far25.631条和easa 的适航条款cs25.631在适用范围和鸟撞重量等关键要求上都存在着不同，见表1。faa曾成立一般结构协调工作组（general structures harmo

6、nization working group，gshwg）试图协调far25.631和jar25.631（现为cs25.631）的内容，但是由于在“鸟的质量”和“减速”的观点上双方存在分歧，所以最终没有达成统一意见6。从25.571条损伤容限来看，faa在全机结构损伤容限的要求基础上，对飞机尾翼结构的抗鸟撞能力提出更高的要求。此外，在25.775条风挡和窗户上，目前faa和easa的鸟撞适航要求是相同的。但是有文件表明针对目前驾驶舱穿透事故，faa认为25.775（b）款，要求的4磅鸟以及vc撞击条件可能不太充分，建议提高鸟的重量要求。easa却认为当前的4磅/vc要求是充分的7。2 国内外鸟

7、撞适航条款修订背景2.1 faa鸟撞适航条款修订背景作为世界上适航的权威机构，faa很早就意识到鸟类对飞机带来的风险并研究制定了一系列规章提高飞机对鸟撞的抵抗力。faa对于适航规章的制定有一套较为完善的程序。通常在最后的修订案文件生效之前，faa会发布拟议规定通知（notice of proposed rulemaking，nprm）向各界征求最后的修订意见。通过对faa鸟撞适航条款制定背景的研究，有助于我们更好地理解鸟撞条款的内容及含义。faa在线的规章和指南电子图书馆提供了fars细节改变的历史，其中包括最终的修正案文件和相应的nprm文件。该文收集并分析far25部中鸟撞相关条款的修正案

8、，研究给出鸟撞适航条款far25.571、far25.631、far25.775的修订历程及修订依据。2.2 far25.571条结构的损伤容限和疲劳评定修订历程及修订依据far25.571条款经过了多次修订，其中跟鸟撞适航条款相关的有3次修订，对应的修正案分为是far25-45、far25-72和far25-96。在far25-45修正案发布前，申请人只需表明飞机结构的关键结构具有足够的疲劳强度或足够的破损安全强度。但是飞机的使用经验表明，根据原适航标准设计的飞机结构仍然在使用过程中出现疲劳裂纹、腐蚀或意外损伤。随着断裂力学理论的发展和应用和一些航空事故的分析总结，人们在飞机结构上提出了损伤

9、容限结构设计思想。1976年faa发布运输类飞机疲劳评定修正案全面修订了25.571条。faa认为有必要将运输类飞机的结构设计成能抵抗鸟体或从螺旋桨等高速旋转机械飞出的碎片的冲击。其中对损伤容限（离散源）评定的要求：faa决定对运输类飞机增加鸟撞、风扇叶片、发动机和高能旋转机械碎片等离散源损伤评定要求。要求飞机在遭受撞击后，能够承担飞行中的预定静载荷，并且能够安全地完成飞行任务。修正案中提到有评论者认为该条的要求和现行的far25.631和far25.775不一致，建议它们保持一致。faa认为这个建议可能有一定的优点，但是当时没有足够的信息可以支持这样的修改。 1990年，修正案far25-7

10、2正式生效，该修正案的目的是让far25部能更加适合中小型运输类飞机的型号合格审定。根据审定实践，far25对中小型运输类飞机较为严格，且取证周期长、费用高。为此faa研究修改far25部以便适合中小型运输类飞机的型号合格审定。此次修订更改了far25.571（e）的非包容性撞击要求。far25.571（e）（1）原本要求在最高到8 000英尺高度上，在可能的运行速度下，承受4磅鸟的撞击；现在明确的规定以海平面vc速度来进行撞击，以便和far 25.631和far 25.775条的鸟撞要求相协调。1998年生效的修正案far25-96中对原来的鸟撞要求有了一个新的定义。far 25-72为了协

11、调其他鸟撞标准，该条款修订为“在海平面vc”。但在此之后，有飞机制造商企图绕过条款的安全意图，采用一个较低的海平面vc。为此，修正案far25-96将far25.571（e）（1）进一步修订为“相对速度取海平面vc或8 000英尺高度0.85 vc，两者中较严重者”。2.3 far25.631条鸟撞损伤修订历程及修订依据运输类飞机经常与候鸟发生撞击。1962年一架“子爵号”飞机在大约6 000英尺的高度巡航飞行时，与一只天鹅（12-17磅）相撞，撞击造成了飞机左侧水平尾翼和升降舵的损伤，最终飞机在失控后坠毁，机上人员全部遇难。之后faa对当时已有的鸟撞数据进行了分析，根据统计结果，faa认为可

12、能撞击飞机的鸟的重量上限为8磅，超过8磅重的鸟撞情况是很少发生的。faa通过修正案far25-23增加了far25.631条，对飞机尾翼结构提出了抗8磅鸟撞能力的要求，同时明确表明为了提高关键操作系统设备的抗撞击能力，应该对其进行加强结构设计。far25.631的鸟撞要求仅适用于飞机尾翼，不同于风挡等其他结构，因为已有的飞机服役经验表明，far25.775条中对于风挡鸟撞的要求是合理的，另外，现有机翼结构设计也完全可以满足鸟类撞击的要求8。2.4 far25.775条风挡和窗户修订历程及修订依据far25.775条风挡和窗户中对于鸟撞的要求是在far25部最初發布就存在的，对应的修正案为far

13、25-0。在一些飞鸟穿透风挡造成机组受伤的事件发生之后，为保护飞行机组人员和关键设备仪器的安全，将1.8 kg鸟撞要求纳入民用航空规章（civil aviation regulation，car）car 4b.352条中，后该条演变为far 25.775条。2.5 easa鸟撞适航条款修订背景欧洲航空安全局（easa）的前身是欧洲联合航空局（joint aviation authorities，jaa），jaa是由欧洲一些国家的民用航空局组成的。20世纪70年代，jaa以各成员国的适航法规和各组织研究结果为依据制定了联合航空规章（joint aviation requirements，jar）

14、，其中就包括对鸟撞问题的要求。在jar首次颁布以前，欧洲部分国家已经制定了多个不同的航空器审定标准，如英国民用航空局caa发布的bcar，法国民用航空总局发布的dgac，德国航空局也有自己的滑翔机规章。1992年1月1日，jar成为欧共体规章的一部分，它主要借鉴了英国bcar的适航标准。因为适航标准不统一，多年来jaa和faa开展了协调化规章过程，取得了一定成效，但是仍存在一定差异。欧盟成立后，jaa逐渐转变为easa，easa全面接替了jaa的职能和活动，jar也发展为适航规章cs，现行cs-25大型飞机适航要求就源自jar25部。其中cs-25.571、cs-25.631、cs-25.77

15、5中对运输类飞机鸟撞问题做出了较为详细的说明。自从cs-25制定以来，已经过了多个版本的修订，其中与鸟撞要求相关的修订有3次，但是都是描述文字和验证方法的细微改动，具体的鸟撞要求未作改变。2.6 caac鸟撞适航条款修订背景中国民用航空规章ccar25部运输类飞机适航标准制定于1985年，得益于运十研制的成功经验，中国适航当局决定技术上完全遵照国外已经普遍采用的、成熟的适航规范，以美国far25部为蓝本编制我国的运输类飞机适航标准，实现与国际规范完全等效9。为保持我国适航标准与国外适航标准在安全水平上的一致性，促进我国民族航空工业的健康发展，我国民用航空管理局（civil aviation a

16、dministration of china，caac）在推出ccar-25部后，通过全面参考和学习美国的修正法案，也对其进行了多次修订。其中，鸟撞适航条款的修订也同样是跟随美国对应的适航规章而形成的。2.7 鸟撞适航条款修订趋势现行飞机的设计、制造和审定标准是40年前制定起来的。自从这些标准制定以来，世界上许多地方的大型鸟类数量急剧增加。然而，无论是设计标准还是制造标准都没有改变以应对新的威胁。最近的鸟撞事件导致了许多飞机严重损伤，这意味着有必要针对鸟撞问题做出改变。从2003年以来，针对鸟撞事件，加拿大和美国陆续对飞行规则进行了修订，禁止飞机在低于10 000英尺处高速飞行。与加固飞机结构

17、相比，通过采用操作策略和规章来降低鸟撞能量从而限制鸟损伤是一种更快、更经济的解决方案10。此外，某些对航空业造成很大的威胁的鸟类（如加拿大雁）已经适应了城市环境，这些鸟类的种群数量不断增加，这使得鸟类袭击机场的风险更大了11。由于航空业和大型鸟类数量关系紧密，北美（faa和加拿大运输部）和欧洲（jaa）已经开始讨论修改现行4磅和8磅的适航标准，以适应质量更大的鸟撞和多鸟撞击事件的发生。3 结语鸟撞事件不可避免，随着鸟类数量的增加和航空业的发展，鸟类对航空业的威胁会越来越大。国产大飞机c919及后续型号工作的全面展开需要鸟撞适航研究的支持，必须在学习和借鉴国外成熟适航条款的过程中，理解其条款修订

18、思路和依据。该文研究分析了国外成熟适航条款内容、条款修订思路与依据，为制定适合我国运行环境下的鸟撞适航要求奠定基础。 参考文献1 李玉龙，石霄鹏.民用飞机鸟撞研究现状j.航空学报，2012，33（2）：189-198.2 金镭，刘友丹.运输类飞机鸟撞适航性技术研究j.航空标准化与质量，2012（6）：11-15，27.3 张柱国，郝一鸣.运输类飞机鸟撞及符合性验证综述j.航空科学技术，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