基于CCAR25部附录K25.1.4 （a）和K25.1.4（a） （3）条款要求的双发民用飞机燃油系统ETOPS设计的安全性考虑

熊晋

【摘 要】按照CCAR25部附录K K25.1.4 （a）和K25.1.4 （a） （3）条款的要求，民用飞机在进行ETOPS 飞行时，必须按照要求的压力和燃油流量向工作发动机提供完成ETOPS 运行所需的燃油。本文探讨了对CCAR25部附录K25.1.4 （a）和K25.1.4 （a） （3）条款的验证，简要介绍了双发民用飞机燃油系统ETOPS设计的安全性考虑。

【关键词】民用飞机；燃油系统；安全性；ETOPS

1 ETOPS介绍

ETOPS即Extended Operations，延程运行。

该类运行定义如下：

a） 双发飞机。该类飞行的计划航线包括某点，飞机从该点到可用机场，以标准条件下的静止大气中批准的单发失效巡航速度，飞行时间超过60 分钟。

b） 多发载客飞机。该类飞行的计划航线包含某点，飞机从该点到可用机场，以标准条件下的静止大气中批准的单发失效巡航速度，飞行时间超过180 分钟。

ETOPS能力也即是要求民用飞机的飞行运营能力不被限制在离机场一定范围内。

在中国民航局颁布的中国民用航空规章第25部运输类飞机适航标准CCAR25部中，规定了有关批准飞机-发动机组合延程运行（ETOPS）的适航要求。

本文主要关注CCAR25部附录K中K25.1.4 （a）和K25.1.4 （a）（3）对双发民用飞机燃油系统的要求。

2 适航要求

本段将介绍上文提到的适航条款K25.1.4 （a）和K25.1.4 （a）（3），并对之进行简要的解析。

K25.1.4 （a） 燃油系统设计。在任何未表明为极不可能的飞机失效情况下，必须以25.955 所规定的燃油压力与流量，为工作发动机提供完成ETOPS 运行（包括申请人寻求批准的最长时间的改航）所必要的燃油。必须考虑的失效类型包括（但不限于）：交输阀失效、自动燃油管理系统失效、以及正常发电电源失效。

从安全性分析的角度考虑，该适航条款认为如果失效导致不能为工作发动机提供完成ETOPS 运行，且不能完成申请人寻求批准的最长时间的改航，所必需的燃油，则该失效是灾难性的，其失效概率必须表明为极不可能的。该条款还特别指出了几个需要考虑的可能导致灾难性后果的失效（但不限于）：交输阀失效、自动燃油管理系统失效、以及正常发电电源失效。

K25.1.4 （a）（3） 发动机可用燃油量低于飞抵目的地所需燃油时，必须给飞行机组显示告警。该告警必须在仍有足够燃油安全完成备降时给出。该告警必须顾及非正常燃油管理，或油箱间传输和可能的燃油损失。本段落不适用于要求配备飞行机械师的飞机。

从安全性分析的角度考虑，该适航条款是对上一条的补充：某些失效或非正常情况，其严重性，会导致发动机可用燃油量低于飞抵目的地所需燃油，但是不一定会导致无法安全完成备降。为了避免这些失效情况进一步恶化，导致无法安全完成备降，需要及时给出告警，让飞行员及时采取措施。

3 安全性考虑和对适航条款的验证

基于上文对两条适航要求的简要解析，下文将分别对两条适航条款的符合性进行探讨。

3.1 燃油系统设计

一般民用飞机对燃油系统的主要功能要求为向发动机提供满足发动机工作包线内所要求压力和流量的燃油。一般双发民用飞机，燃油系统向两台发动机供燃油的功能丧失，为灾难性的失效（Ⅰ级）；向任一台发动机供燃油的功能丧失，为重大的失效（Ⅲ级），该失效发生时还有一台发动机的供油是正常的，应该就近找机场降落。

对于ETOPS飞行，情况有些变化。K25.1.4 （a）所要求，“在任何未表明为极不可能的飞机失效情况下，必须以25.955 所规定的燃油压力与流量，为工作发动机提供完成ETOPS 运行（包括申请人寻求批准的最长时间的改航）所必要的燃油。”飞机对燃油系统的要求不只是向发动机供油，还提出了更严格的时间限制（申请人寻求批准的最长时间的改航）。ETOPS改航时，就近的备降机场可能在一台发动机不工作的巡航速度（静止大气）飞行60分钟范围外，时间限制可能导致失效情况严酷度增加。因此，在ETOPS情况下，单发供油功能丧失，需要进行进一步的分析。

具体说来，在ETOPS情况下，当单发失效时，为了保证完成ETOPS改航所需的足够的燃油，剩下的一台发动机需要通过交输供油得到另一侧主油箱的燃油供应。这也是K25.1.4 （a）中特别强调的“交输阀失效”。

但是，仅考虑交输供油还有不够的，因为单发失效可能也是由燃油系统的失效造成的。在ETOPS情况下，一种更严酷的情况，在燃油系统安全性分析中需要考虑，即燃油系统的失效同时导致单发失效和交输供油丧失。当主油箱中的燃油泵同时失效时，这种情况就可能出现。因此需要提高飞机燃油系统中泵的可靠性以满足该安全性目标，或是增加其他冗余布置，或者是降低燃油泵同时失效的影响。

3.2 低燃油告警

K25.1.4 （a）（3）要求“发动机可用燃油量低于飞抵目的地所需燃油时，必须给飞行机组显示告警。”这涉及两个方面，一方面是燃油量确实少了；另一方面是燃油量没少，但是不可用了。这与K25.1.4 （a）（3）之后内容中提到的“非正常燃油管理，或油箱间传输，和可能的燃油损失”相对应。

K25.1.4 （a）（3）条的低燃油告警，并不是特指一般民用飞机燃油系统的“低油量告警”或“低油面告警”；按照该条款的描述，“发动机可用燃油量低于飞抵目的地所需燃油时，必须给飞行机组显示告警。”这是一般民用飞机飞行管理系统给出的告警。这是涉及多个系统的综合的考虑，不一定主要由单个系统完成。当然，有经验的飞行员可以通过燃油系统的不正常的燃油量指示情况等，分析出飞机处于某种失效或不正常状态，但是这必然会增加飞行员的负担，即K25.1.4 （a）（3）条中指出的“本段落不适用于要求配备飞行机械师的飞机。”

“燃油不平衡”。这个指示是在机翼油箱之间的燃油量差异达到一个预定水平时发生。燃油不平衡指示通常用于纠正由各油箱供油的两台发动机的燃油消耗的差异。

“燃油不一致”。该指示监测飞机燃油量指示系统测量的燃油量，和通过已知的飞行开始时的燃油量，减去通过发动机燃油流量积分得到的已使用燃油量，计算所得油量的不一致。该指示常在自动飞行管理系统出现。该指示是燃油表上游的燃油泄漏指示。然而，燃油不一致指示无法显示燃油表下游发生的燃油泄漏。在这种情况下，燃油箱不平衡等将是燃油泄漏的主要指示。

“燃油不足”。该指示是当基于真实的发动机用油情况预测到达目的地的（剩余）燃油量少于飞行员输入的或者上传的操作余油量时显示。该指示应提示机组对燃油使用做出必要的调整，以保证到达目的地时有足够的余油量，或者允许在必要情况下进行安全改航。

燃油系统和飞行管理系统等的“低油量告警”、“低油面告警”、“油量不平衡告警”、“燃油不一致”、“燃油不足”等告警互相独立，又互相关联补充。此外，还有基于如上所描述的其他指示，评估燃油泄漏可能性的“燃油泄漏”指示。当系统确定存在燃油泄漏的可能，急需机组注意时，该指示将会显示。包括燃油系统在内的民用飞机设计，可以根据实际情况，综合考虑，选取上述指示中的部分或全部，作为“发动机可用燃油量低于飞抵目的地所需燃油时”的“低燃油告警”。

4 总结

本文从ETOPS的定义出发，基于CCAR25部附录K25.1.4 （a）和K25.1.4 （a） （3）适航条款的要求，探讨了对上述适航条款的验证，简要介绍了双发民用飞机燃油系统ETOPS设计的安全性考虑。

【参考文献】

[1][CCAR-25-R4]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，2011.

[2]罗伊·兰顿，等.飞机燃油系统[M].颜万亿，译.2010.