直升机加装农林喷洒设备的适航审定考虑

王小明，辛 勃

(中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001)

直升机加装农林喷洒设备的适航审定考虑

王小明，辛 勃

(中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001)

直升机与固定翼机相比具有飞行灵活、起降方便等优点，因此其在农林业领域具有特殊的用途，最典型的就是在直升机上加装喷洒设备，以实现喷洒农药等作业。介绍了直升机加装农林喷洒设备的典型构型，对加装后的适航要求进行分析和总结，并针对这些适航要求给出了建议的符合性验证方法。该文章对未来直升机加装农林喷洒设备的研制和适航审定提供借鉴。

直升机；农林喷洒设备；适航审定；符合性方法

0 引言

在世界范围内，飞机已经成为农林业生产必不可少的工具。使用农业飞机作业有很多优点，如成本低、反应快、效率高。而直升机用于农林作业则相对较晚，但因直升机有着固定翼飞机无法比拟的优点，因此在农林作业领域发展迅速，尤其是在执行农林喷洒任务时，具有以下优点：

1) 运营成本较低，可执行大范围的农林喷洒任务；

2) 反应快，作业灵活，转场半径小；

3) 效率高，适用范围广，起降方便，对起降场地要求低；

4) 喷洒速度和范围可灵活调整；

5) 喷洒质量好，直升机旋翼产生的下洗气流可加速药液沉降，提高雾滴的渗透性。

目前，使用直升机执行农林喷洒作业任务的主要集中在美国、俄罗斯等航空业发达国家，而我国在这方面相对落后，主要原因是直升机研发技术水平与欧美相比有差距，缺乏直升机加装农林喷洒设备的适航验证工作经验。因此，本文在参考国内外部分直升机加装农林喷洒设备的研制情况的基础上，总结了直升机加装农林喷洒设备的典型构型，并对加装农林喷洒设备研制过程中的适航要求以及适航验证要求进行分析、总结，并针对适航要求给出了建议的符合性验证方法，为我国未来直升机加装农林喷洒设备的研制和验证提供借鉴。

1 直升机加装农林喷洒设备的典型构型

直升机加装农林喷洒设备时，重点考虑加改装工作对直升机重量、重心、及可靠性等因素的影响。通常情况下，为保证直升机的稳定性，避免重心有较大偏移，喷洒设备的安装尽量考虑相对于机身对称中心面保持对称。

在直升机上加装农林喷洒设备主要有两种形式：一是集成式，即加装农林喷洒设备后，农林喷洒设备作为直升机的一部分，是不可拆卸的，直升机只能用作农林喷洒作业；二是便携式，即加转农林喷洒设备后，是可以随时拆卸改作它用的。

无论直升机加装喷洒设备的设计是集成式还是便携式的，其典型的构型均为：喷洒吊舱安装采取机

腹下挂式或机身两侧加挂式，喷射架设计为垂直机身对称中心面向机身两旁伸展，但要使直升机着陆与停放时吊舱和喷射架不触及地面。喷洒系统的控制盒(包含显示器和控制板)可安装在副驾驶座位旁，由一名操作员操作。例如：欧直AS350和H425型直升机都采用过这种构型，如图1所示。

图1 直升机加装农林喷洒设备的典型构型

2 适航取证策略

直升机加装农林喷洒设备可以采取不同的取证策略，主要有两种形式：

1)构型纳入直升机型号设计，随直升机型号合格审定完成适航取证。这种方式又可以细分为两种：

① 直升机加装农林喷洒设备后(喷洒设备只能作为直升机固定构型控制)作为限用类航空器进行型号设计取证，满足相关适航要求并且获批后可取得型号设计批准书(TDA)，在单机营运取证时取得限用类特殊适航证；

② 直升机加装农林喷洒设备后(喷洒设备可作为直升机固定构型或选装构型控制)作为正常类航空器进行型号设计取证，满足相关适航要求并且获批后可取得型号合格证(TC)，在单机营运取证时取得标准适航证。

这两种不同随机取证策略及其优缺点见表1。

表1 加装农林喷洒设备随机取证的两种方式比较

2)直升机完成型号取证后，在取证构型的基础上申请加装喷洒设备的设计更改，完成相关的适航要求的符合性验证工作后，作为直升机的固定构型或选装构型使用。

3 直升机加装农林喷洒设备后适用的适航要求

根据直升机加装农林喷洒设备的典型构型，参考CCAR-27《正常类旋翼航空器适航规定》和CCAR-29《运输类旋翼航空器适航规定》，对直升机加装农林喷洒设备适用的适航要求进行分析，主要包括以下四方面。

3.1 农林喷洒设备的适航要求

根据CCAR27/29部1309条(a)要求，即凡旋翼航空器适航标准对其功能有要求的设备、系统及安装，其设计和安装必须保证在各种可预期的运行条件下能完成预定功能。因此直升机加装的农林喷洒设备需要满足自身的功能和性能、环境鉴定要求。

1) 功能、性能要求

功能要求即农林喷洒设备能够正常完成农林喷洒作业任务。性能要求则包括：喷洒药箱的容积尺寸、气动外形、压力限制、药量监测、过滤装置等要求；喷洒装置的动力泵功率、用电负载、药物喷洒速度和方向、雾滴直径、有效喷幅等要求；控制系统的布置界面、电气负载、调节装置等要求；喷洒设备的整体的标记标示、使用说明、注意事项的要求。

可通过装机地面试验和喷洒飞行试验来验证功能和性能要求。

2) 环境试验鉴定要求

为了保证喷洒设备能够在各种可预期的运行条件下完成预定的功能，须对其进行环境鉴定试验。环境试验要求及程序可参考RTCA/DO-160《机载设备环境条件和试验程序》进行。环境试验鉴定要求分以下两种：

① 影响直升机安全和设备功能正常的环境试验鉴定要求，包括：振动、冲击、电磁兼容、闪电和静电防护、防火、阻燃等；

② 不影响直升机安全，但影响设备功能的环境试验鉴定要求，包括：高低温、湿度、盐雾、沙尘、霉菌等。

需对上述要求做相应的设备环境试验或借鉴相似同类设备的试验结果进行类比分析来验证符合环境要求，以保证农林喷洒设备始终保持在适航安全的状态下运行。

3.2 农林喷洒设备装机的主要适航要求

直升机加装农林喷洒设备后，经分析研究总结出适用的主要适航条款、条款解析及建议的条款符合性验证方法如表2。

表2 CCAR27/29部中有关直升机加装农林喷洒设备后的主要适航验证要求表[1，2]

续表2

3.3 加装农林喷洒设备适航审定的附加考虑

直升机加装农林喷洒设备还需要考虑旋翼航空器和外挂载重的组合型式，主要根据外挂载重是否可以自由移动和是否可以应急抛放来组合分类成A级、B级、C级、D级四种型式[2]。

典型的直升机加装农林喷洒设备是设计安装成不可自由移动的，但可以设计成可应急抛放(具有药物应急快速释放能力，而没有会危及直升机继续安全飞行和着陆的抛放后的特性)或不可应急抛放的型式。

根据不同的旋翼航空器和外挂载重的组合型式，选择相适应的外挂载重的合格审定要求，详细内容可参考CCAR29部MG12。

3.4 农林喷洒作业直升机的使用运行要求

直升机加装农林喷洒设备后执行农林喷洒作业时，还需要满足相应的农林作业飞机的使用运行要求。包括：农林直升机运行适用范围、飞行人员资质和运载人员要求、机组乘员训练、直升机适航安全要求、操作规则、飞行特性、作业飞行区域范围限制、喷洒药物限制、旋翼机与载荷组合的飞行手册、运行和维护记录保存等要求。具体要求可参考CCAR91部《一般运行与飞行规则》的M章(农林喷洒作业飞行)和N章(旋翼机机外载荷作业飞行)。

4 结论

针对直升机机动灵活、起降便利等特点，为增加直升机的功用，拟在直升机上加装农林喷洒设备。同时，鉴于农林作业飞机作为民用飞机需要满足相应的适航规章和环境要求，取得相应的适航合格证才能投入运营，而且国内对农林飞机的适航取证技术研究还不是很成熟。本文对直升机上加装农林喷洒设备的典型构型、取证方式、适航要求及符合性验证技术和方法、运营要求做了详细的论述和建议，可为国内同行研制新型农用直升机或改装农用直升机适航取证提供重要的参考依据。

[1] 中国民用航空局.CCAR-27 R1 正常类旋翼航空器适航规章[S].中国民用航空局. 2002.

[2] 中国民用航空局.CCAR-29 R1 运输类旋翼航空器适航规章[S].中国民用航空局. 2002.

[3] 中国民用航空局.CCAR-21-R3 民用航空产品和零部件合格审定规定[S].中国民用航空局. 2007.4.15

[4] 沈明斋，王兴铭，宋志民.Z9型直升机农药喷洒系统的研制[C].第19届全国直升机年会论文，2003.

[5] Federal Aviation Administration. AC 27-1B Chg4 MG 5 Agricultural Dispensing Equipment Installation[S]. Federal Aviation Administration，2014.

The Consideration of Airworthiness Certificate for Helicopter Modified with Agriculture and Forestry Spray Equipment

WANG Xiaoming，XIN Bo

(China Helicopter Research and Development Institute，Jingdezhen 333001，China)

Helicopter has advantage of flight flexibly, take-off and landing easily compared with fixed-wing aircraft, so it has special-purpose in the field of Agriculture and Forestry. The most typical application was helicopter modified with spray equipment so as to execute spray tasks. The article described the typical configuration of helicopter modified with agriculture and forestry spray equipment, analyzed and summarized the airworthiness requirements of the modification, and then recommended the means of compliance for these airworthiness requirements. The article provided a reference for development and airworthiness certification to the future helicopter modified with agro-forestry spray equipment.

helicopter；agriculture and forestry spray equipment；airworthiness certification；means of compliance

2015-06-25 作者简介：王小明(1989-)，男，江西上饶人，硕士，助理工程师，主要研究方向：民用直升机型号适航取证与适航技术研究

1673-1220(2016)01-050-04

V221+.91

A