浅谈民用飞机燃油箱点火源防护适航条款

李大海

【摘 要】针对适航规章中对于燃油箱点火源相关的适航要求，本文梳理了燃油箱点火源的25.981（a）适航条款进行了解析，列出了设计中应考虑的要素；梳理了针对25.981（a）条款的适航符合性验证思路及符合性方法，提出了审查方可能的关注点，可为燃油箱点火源的适航符合性验证提供一定的参考。

【关键词】燃油箱；點火源；点燃防护；适航

0 引言

多年来，燃油箱爆炸对航空安全构成严重威胁。自1960年以来，全球已有18架飞机由于燃油箱爆炸而由于燃油箱爆炸而损坏或损毁，共造成542人遇难。经过调查研究发现，多数情况下燃油箱爆炸由燃油箱空余空间可燃蒸气性被点火源点燃引起。美国联邦航空局（FAA）对此高度重视，提出了同时消除燃油箱点火源的措施和采用降低燃油箱可燃性的措施，并对此颁发了多个修正案在14 CFR PART25（FAR 25）中增加、修订了25.981燃油箱点燃防护条款，以保障燃油箱的安全性。欧洲航空安全局也持续跟进，对其审定规范（CS 25）对应的CS 25.981燃油箱点燃防护条款进行了多次修订，但与FAR 25.981条款在降低可燃性的要求上存在一定的差异。

在国外适航当局不断完善燃油箱点燃防护条款的同时，中国民用航空局（CAAC）也十分重视燃油箱可燃性的问题，在CCAR-25的修订中也增加了燃油箱点燃防护的相关要求。

1 适航规章的演变及解析

1.1 适航规章历史

1967年5月5日，FAA通过颁布Amdt.25-11修正案在运输类飞机适航标准FAR25部中引入25.981：燃油箱温度。

2001年4月18日FAA颁发修正案Amdt.25-102：运输类飞机燃油箱系统设计评审：降低易燃性，以及对维修和检查的要求（2001年6月6日生效），修改25.981条款，要求演示验证在失效状态下，燃油箱内不会出现点火源、列出至关安全性的所有维修工作并采取措施，以尽量减少燃油箱内产生可燃油汽发生燃烧时引起灾难性损伤。

2008年7月21日，为了进一步提高飞机燃油箱系统的安全性，在修正案Amdt.25-102的基础上，FAA颁发修正案Amdt.25-125：降低运输类飞机燃油箱易燃性，再次对25.981条款进行修改，为运输类飞机上燃油箱防爆制定一项新标准，为运输类飞机的持续适航提供安全性标准。

FAR 25.981条款修订情况可概括如表1：

CS 25 和FAR 25 之间关于25.981条款存在较大差异，主要体现在降低可燃性的要求上。

目前，CCAR 25 R4版与FAR 25 截至Amdt.25-125对于25.981款的要求一致。

1.2 燃油箱点火源的适航规章要求

CCAR25.981 燃油箱点燃防护

（a）在可能由于燃油或其蒸气的点燃导致灾难性失效发生的燃油箱或燃油箱系统内的任一点不得有点火源存在。必须通过以下表明：

（1）确定燃油箱或燃油箱系统的最高温度低于预期燃油箱内燃油的最低自燃温度，并留有安全裕度。

（2）证实其内的燃油可能被点燃的每个油箱内，任何一处的温度不会超过本条（a）（1）确定的温度。如果某些部件的工作、失效或故障可能提高油箱内部的温度，则必须在每一部件所有可能的工作、失效和故障条件下验证本条。

（3）证实点火源不会由每个单点失效、每个单点失效与每个没有表明为极小可能的潜在失效条件的组合或者所有没有表明为极不可能的失效组合引起。必须考虑制造偏差、老化、磨损、腐蚀以及可能的损伤的影响。

1.3 相关解释

最低自燃度：在不存在外部点火源的情况下，可燃蒸气与空气按照一定的比例混合后自动就能点燃的最小温度。

概率极小：发生概率小或等于10-7且大于10-9的事件，此类

件大大降低飞机功能或安全裕度，可能使少数旅客或座舱机组人员遭受重伤或致命伤害，并可能造成飞行机组身体痛苦，过度工作负荷降低执行任务能力。

极不可能：发生概率小或等于10-9的事件，此类事件可能造成机毁人亡的灾难性后果。

最大表面允许温度：燃油箱（油箱壁板，挡板或任何部件）内的表面温度必须在所有正常或失效条件下提供一个安全裕度，至少低于经批准的燃油的预期自燃温度50°F（27.8°C）。

由于众多的因素（环境温度，停留时间、燃油类型等），燃油的自燃温度是变化的。对于煤油，如Jet A，被FAA接受而不需要进一步证明的值为在静止海平面条件下是450°F（232.2°C）。这就导致受影响的部件表面的最大允许表面温度为400°F（204.4°C）。

2 燃油箱可能的点火源及设计考虑

2.1 燃油箱可能出现的点火源

FAA发布的咨询通告AC25.981-1C认为可能引起燃油箱内燃油蒸汽点燃的基本的现象主要有五种，第一是电弧和电火花，第二是燃油箱内旋转设备机械接触而产生的摩擦火花，第三是热表面的点燃或自燃，第四是细丝加热电流，第五是静电。可能出现的点火源分布如表2 所示：

AC25.981-1C中列出了通过服务经验确定的导致燃油箱系统安全性特征降低的设计特征、故障、失效、维修或操作相关的动作的摘要。AC25.981-1C（AMC25.981（a）也有类似表述）中列出了包括：燃油泵体；燃油泵导线；燃油泵插头；燃油质量指示系统（FQIS）导线；燃油质量指示系统探头；阀门作动器；浮控开关系统；燃油管、通风管、导管、液压管线；发电机供电电缆；电搭接；气动系统失效；静电积累的共计12类设计特征，上述12类特征对应着51小项的具体的不足或异常。

2.2 燃油箱点火源的设计考虑

燃油箱点火源最小化的可接受的设计准则是使飞机燃油箱内可能因失效导致点火源的部件和系统的数量最小化，包括：

1）进入燃油箱的线缆的数量应尽量减少；

2）燃油箱外布线可考虑安装失效安全支架；

3）对于燃油泵线缆应布置得使泵的供电线路应该位于燃油箱的外面，且电源供应的失效不会在燃油箱中产生热点或向燃油箱中产生电弧；

4）燃油泵入口的位置应使得燃油泵在飞行包线内的任意时间运行时，都会被燃油覆盖，或采用其他方法防止火焰从燃油泵进入燃油箱，如在燃油箱进口安装火焰抑制器；

5）对于燃油箱中或燃油箱附近的线缆和电路：需考虑将其与飞机上其他的线缆和电路进行有效隔离和屏蔽，并阻止不可预期的电流进入油箱，同时可采用电弧/接地故障保护；

6）考虑使用高能线缆；

7）线路的绝缘层、非金属导管的使用；

8）限制在燃油箱内使用银、使用钢丝刷等；

9）对于线路的特定要求和进一步的指导还可以参考EWIS相关规章及相关的咨询通告中电线安装和设计的要求。

3 燃油箱点火源要求的符合性验证

3.1 燃油箱点火源要求的符合性验证思路

在验证所设计的运输类飞机符合相应的适航规章要求时，申请方需要和审查方针对已确定的运输类飞机的审定基础详细讨论，确认各适用条款的符合性验证方法，通过完成所确定的符合性方法对应的验证工作，来表明设计的飞机满足适航规章的要求。

为了表明对于燃油箱点火源相关适航条款要求的符合性，根据中国民航局颁发的AP-21-03《航空器型号合格审定程序》中规定的适航符合性验证方法分类，对于25.981（a），建议采用的符合性方法为MC1（说明性文件）、MC2（分析/计算）、MC3（安全评估）MC4（试验室试验）、MC7（航空器检查）、MC9（设备合格性）。

对于25.981（a）（1）款：

MC1：通过系统描述文件等说明燃油箱和燃油箱系统内可能出现的最高温度在各种情况下燃油箱或燃油箱系统的最高温度不超过要求的最大温度（通常为400℉），满足温度限制要求。

对于25.981（a）（2）款：

MC1：通过系统描述文件等说明燃油系统在工作和故障状态下温度不会超过要求的最大温度。

MC2：当燃油箱周围部件在正常工作、失效、故障等状态导致的温度升高超过本条（a）（1）要求的最大温度的情况下，分析/计算部件可达到的最大温度对燃油箱壁面的加热影响，验证不会导致燃油箱存在热表面点火源。

MC3：分析各种可能导致燃油箱温度高于本条（a）（1）规定的最大温度的故障及故障组合的失效概率，确保其满足安全性目标。

MC9：部件鉴定试验表明设备故障状态下温度不会超过（a）（1）要求的最大温度。

对于25.981（a）（3）款：

MC1：通过系统描述文件等说明燃油系统防护的设计特征，如电搭接形式、设备管路的安装间隙等表明为极不可能的失效组合不会导致燃油系统产生点火源。

MC2：分析燃油系统在上述各种故障状态及故障状态组合不会导致点火源。

MC3：分析各种可能导致点火源的故障及故障组合的失效概率，确保其满足安全性目标。

MC4：通过试验室试验验证燃油箱内燃油系统的部件和典型安装不会出现点火源。考虑因闪电产生的点火能量导致燃油箱点燃，并考慮各种可能导致点火源的故障及故障组合。

MC7：检查所有与燃油箱点火源防护相关的设计特征及其安装，确认与用于表明条款符合性的设计特征的一致性，且不存在不安全状态。

MC9：对飞机燃油箱系统内及其周围部件进行鉴定试验，确认部件不会因工作、故障、失效等导致点火源。

3.2 审查方关注要点

审查方在审定时关注的要点如下：

25.981（a）（1）：确定燃油箱或燃油系统的最大表面允许温度（最大温度通常不超过400℉）；

25.981（a）（2）：任意部件在正常工作、失效或故障时均不会使燃油箱内的任意位置的温度高于25.981（a）（1）规定的最大温度；

25.981（a）（3）：

每个单点失效不会导致燃油箱内产生点火源；

每个单点失效加每个没有表明为概率极小的潜在失效不得导致燃油箱内产生点火源；

所有没有表明为极不可能的失效组合不得导致燃油箱内出现点火源；

制造偏差、老化、磨损、腐蚀和可能的损伤是否可能导致燃油箱内出现点火源。

4 结束语

随着对燃油箱点火源的认识的不断提高，适航规章中对于燃油箱点火源相关的适航要求越来越严格。本文首先介绍了燃油箱点火源的适航条款（25.981条款）的演变，并着重对25.981（a）款进行了解析，然后列出了25.981（a）条款在设计中应考虑的要素；最后梳理了针对25.981（a）条款的适航符合性验证思路及符合性方法，并提出了审查方可能的关注点，可为燃油箱点火源的适航符合性验证提供一定的参考。

【参考文献】

[1]CCAR 25 R4 运输类飞机适航标准.

[2]14 CFR PART25 Airworthiness Standards： Transport Category Airplanes.

[3]Amdt.25-102 Transport Airplane Fuel Tank System Design Review， Flammability Reduction，and Maintenance and Inspection Requirements.

[4]Amdt.25-125 Reduction of Fuel Tank Flammability in Transport Category Airplanes.

[5]25.981-1C Fuel Tank Ignition Source Prevention Guidelines.

[6]25.981-2A Fuel Tank Flammability Reduction Means.

[责任编辑：田吉捷]