某型民用飞机燃油系统支持CS 25.302条款验证的探讨

熊晋

【摘 要】按照CS 25.302条款的要求，民用飞机在进行结构强度验证时，需要考虑飞行控制系统、自动飞行控制系统和燃油管理系统等系统故障对结构的影响。本文简要介绍了某型民用飞机燃油系统支持CS 25.302条款的验证。

【关键词】民用飞机；燃油系统；CS 25.302

1 背景介绍

EASA 颁布的CS25部中有一条条款“CS 25.302 Interaction of systems and structures”，规定了飞机结构强度验证时需考虑飞机系统失效的影响，并且在CS25部中有专门的附录K介绍该条款的符合性思路。

CS25部的附录K，要求民用飞机在进行结构强度验证时，需要考虑飞行控制系统、自动飞行控制系统和燃油管理系统等系统故障对结构的影响。本文主要考虑燃油系统。

2 系统故障情况筛选

根据CS25部的附录K的要求，对于民用飞机要按下列要求考虑：

（1）如果系统故障被证明是极不可能（故障概率<10-9）发生的，则不属于CS 25.302考虑范围；

（2）当系统故障概率≥10-9时，需考虑故障发生时刻和故障发生后，对飞机结构强度和飞机气弹特性的影响。

某型民用飞机燃油系统由贮存、分配和燃油指示等分系统组成。其中贮存系统主要有燃油箱通气、除水和放沉淀等功能；分配系统主要有压力加油及控制、重力加油、放油、发动机供油及切断、APU供油及切断和交输供油等功能；燃油指示系统主要有燃油指示告警等功能。

燃油系统的上述功能中，燃油箱通气、压力加油控制和交输供油，如果发生失效，可能对飞机结构强度和飞机气弹特性产生影响。即燃油箱通气堵塞、压力加油切断失效和丧失交输供油能力，这三个系统故障对CS 25.302条款的验证有影响，具体验证内容详见下章。

3 支持专用条件“系统对结构的影响”验证

3.1 燃油箱通气堵塞

燃油箱通气系统保证飞机在地面和各种飞行状态下（包括压力加油切断装置失效时，将在3.2节讨论），将油箱压力维持在规定的范围内。

上图1是某型民用飞机燃油箱通气系统原理简图。由通气油箱、潜伏式冲压通气口（NACA 通气口）、通气浮子阀、通气浮子排漏阀、通气管路、火焰抑制器及旁通阀等组成。

某型民用飞机的设计规范中明确要求燃油箱内外压差保持在可接受的范围内。为此，燃油箱通气系统通过下列设计保证燃油箱与外界大气的连通：

通气油箱设在每个机翼油箱外侧。通气油箱通过NACA 通气口与外界大气相连通。NACA通气口在空中还未有堵塞先例。NACA通气口每天都会进行详细检查，以确保没有堵塞。为了防止燃油箱通气出口遭遇直接雷击而引起燃油箱着火燃爆，在NACA 通气口上安装有火焰抑制器。同时，每个火焰抑制器还配有旁通阀，旁通阀在火焰抑制器堵塞情况下打开，保证油箱不会超压。

每个机翼油箱都有两个通气入口与通气防溢油箱相连通。一个通气入口在机翼油箱内侧（通气管开口），另一个通气入口在机翼油箱外侧（通气浮子阀）。两个通气入口对角设置，可确保飞机在任何飞行姿态下，各燃油箱至少有一个通气入口是畅通的。

特别地，某型民机研制过程中通过模拟计算的方式，验证了在各种飞行状态下（包括通气系统部分堵塞的情况下），油箱内外压差都在规定的范围内，符合结构强度的要求。而且某型民用飞机在试飞验证过程中，油箱内外压差也在规定的范围内，未对燃油系统和飞机飞行产生任何不利影响。

对于燃油箱通气完全堵塞的故障情况，某型民用飞机燃油系统通过上述设计架构，特别是多余度的冗余设计，将该故障的失效概率控制在很低的程度，并且通过安全性分析，验证了其符合飞机级和系统级定义的该失效情况的故障概率要求。

在燃油箱通气完全堵塞的情况下，某型民用飞机燃油系统计算了燃油箱内外的压差，作为相关系统验证结构强度是否符合CS 25.302条款的输入，支持某型民用飞机对CS 25.302条款的验证。

3.2 压力加油切断失效

CCAR25.979（C）条款要求，压力加油自动切断设施失效后，需要有能防止损坏燃油系统的措施；某型民用飞机的设计规范中也明确要求压力加油切断时燃油箱内外压差保持在可接受的范围内。某型民用飞机燃油箱通气系统按照3.1节中的设计保证了压力加油时油箱与外界的通气，也保证了压力加油切断时燃油箱内外压差保持在可接受的范围内，并且通过模拟计算的报告验证了该要求。此外，某型民用飞机燃油系统通过机上地面试验对该要求进行了验证。

3.3 丧失交输供油能力

丧失交输供油能力，不会直接导致某型民用飞机发生危险。但是，如果与特定的故障情况相结合，则可能导致某型民用飞机发生危险。某型民用飞机通过采用高可靠性的部件（交输供油切断阀等）等方法，将丧失交输供油能力的故障概率控制在很低的程度，并通过安全性分析验证其符合飞机级和系统级定义的该失效情况的故障概率要求。

当丧失交输供油能力，与特定故障情况同时发生时，某型民用飞机的飞行手册中规定，需要采取不对称推力或就近着陆等紧急措施。这些措施可能对飞机结构强度和飞机气弹特性产生影响。燃油系统参与某型民用飞机的飞行手册编制，对相关系统进行CS 25.302条款的验证提供支持。

4 总结

本文根据CS 25.302条款的要求，筛选出了会影响该条款验证的某型民用飞机燃油系统故障情况。并根据系统故障的具体情况，从燃油系统设计保证、系统失效时的燃油系统冗余设计保证和安全性分析、系统失效时燃油系统对相关系统进行该专用条件的验证提供支持等三个方面，简要探讨了某型民用飞机燃油系统支持CS 25.302条款的验证。

【参考文献】

[1]Certification Specifications for Large Aeroplanes CS-25[Z].European Aviation Safety Agency，2008.

[2]中国民用航空规章第25部运输类飞机适航标准[S].中国民航局，2009.

[3]飞机燃油系统[M].罗伊·兰顿，等著.颜万亿译，2010.

[责任编辑：邓丽丽]