旋翼航空器应急撤离适航要求及符合性验证技术研究

王小明

(中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001)

0 引言

随着航空工业的快速发展，旋翼航空器正朝着高速、重载、多客的方向进步。旋翼航空器发展至今，其安全性也已得到了大幅提高。然而由于旋翼航空器本身及其飞行环境的复杂性，在飞行过程中常常会出现难以预测的故障，在旋翼航空器迫降成功后，特别是对于载客量大的旋翼航空器，应急撤离作为安全的最后一道关卡就显得尤为重要。

ICAO的统计数据显示，在1998-2007年间世界范围内发生的飞机事故中，约90%的乘客(约8万人)借助应急撤离的方式脱险生还[1]。虽然统计的绝大部分是固定翼民机的应急撤离数据，但可以看出航空器应急撤离能力的重要性。

目前，针对旋翼航空器的应急撤离研究主要是设计单因素(比如出口位置、出口高度、出口标记、过道宽度、应急通路等)和功能性试验(出口的开启锁紧、撤离辅助设备性能，应急抛放、应急照明系统等)两方面。在固定翼民机还进行了应急撤离演示试验来研究客舱布置、撤离环境、撤离方案、撤离行为等因素对撤离效率的影响，旋翼航空器的应急撤离验证可以借鉴固定翼民机的相适应的研究成果。为了获得较为全面的撤离数据，一些学者提出使用计算机对航空器应急撤离进行仿真作为满足应急撤离适航要求的方法[2]，仿真结果虽没有得到FAA认可，但对撤离演示试验方案和航空器概念设计具有重要的指导优化价值。

1 应急撤离相关适航条款要求

FAA和CAAC在运输类旋翼航空器相应的适航规章中对影响撤离的航空器设计因素进行了限制要求[3-4]，如应急出口类型和数量、应急出口标记、应急照明、应急出口通路、主过道宽度等，并要求客座量在44座以上或符合CCAR29.803(d)(2)条要求的密集型内部布置的小型旋翼航空器须按CCAR29部附件D的要求进行应急撤离演示试验。本文梳理了运输类旋翼航空器应急撤离相关的适航要求，涉及的主要条款和基本要求见表1。

表1 应急撤离涉及的主要条款和基本要求

2 应急撤离适航符合性验证方法与思路

2.1 符合性验证方法

结合以往国内外运输类旋翼航空器的适航取证经验，分析研究CCAR29部之应急撤离相关适航规章条款[3]，给出建议的符合性验证方法，见表2。

2.2 符合性验证思路

通过对CCAR29部适航规章的解析，结合航空器的研制流程，总结出旋翼航空器的应急撤离适航验证工作大致可分为三个阶段：设计分析符合性阶段、工程验证试验符合性阶段、演示试验符合性阶段。

1) 设计分析符合性阶段

设计分析符合性阶段指在旋翼航空器初步设计时对其上每个机组成员和旅客的区域的应急撤离措施的总体布置做设计说明，主要包括应急出口的组成、类型、数量、布置、标记、开启方法，撤离辅助设施，应急照明系统，应急出口通路、主过道宽度等。

首先，根据旋翼航空器的总体方案、乘客数、内部布置确定应急出口的类型和数量，并考虑在其起落架放下和收上坠撞着陆(倾倒在一侧，应急出口不便于使用)和申请水上构型(水上迫降时，水和漂浮装置不得阻碍应急出口的使用)情况，确定应急出口的布置位置，也可以把满足应急出口相关要求的客舱门、机组舱门和服务舱门作为应急出口。

表2 应急撤离主要条款符合性验证方法

然后，针对确定的应急出口及其开启方法进行标记，包括字体、颜色、背景、对比度、亮度和简要操作说明等。对于陆基航空器，需根据乘客数、航空器着陆姿态、出口门槛离地高度、出口是否与地板平齐等信息判断是否必须配备撤离辅助设施(滑梯或绳索)。如果申请A类旋翼航空器，还须配备应急照明系统，并对应急照明系统的控制方式、电源系统、照明亮度进行设计。

最后，对旅客舱进行布局设计，确保每条通向Ⅰ和Ⅱ型应急出口的通路、每条过道至Ⅲ和Ⅳ型出口的通路必须满足CCAR29.813条的无阻碍和宽度要求。座椅之间的旅客主过道宽度必须等于或大于CCAR29.815条中规定的最小值，对于不规则座椅布局和座椅的特征，除图纸外还需机上实际测量确定。

2) 工程验证试验符合性阶段

工程验证试验符合性阶段主要是对旋翼航空器的结构、机载设备、应急照明系统等进行功能性验证，包括航空器检查、设备级和装机后验证试验、机上地面试验等。需从以下几方面进行验证：

① 应急出口的标记的检查：应急出口位置和开启方式的标记的可见度、字体、颜色、对比度、亮度，开启方式的说明；

② 应急出口的功能试验验证：在航空器上对应急出口的开启方式、开启力，应急抛放出口的抛放和抛放力(如存在)进行验证，应急出口的锁紧装置在设备级验证试验中验证防意外或损坏而打开；

③ 应急撤离辅助设施设备级和装机验证：如有撤离辅助设施(滑梯或绳索)，须对滑梯的功能和性能进行试验验证，包括自动展开功能、展开时间、展开和充气试验，对绳索进行静载计算分析和试验，最终须配合完成应急撤离演示试验；

④ 水上迫降应急出口的使用功能验证：如果旋翼航空器申请水上迫降构型，对应急出口和漂浮装置的相对位置(收藏和展开)进行分析评估或通过入水试验来表明所有水上迫降构型出口不会受到收藏的和展开的应急漂浮装置的影响；

⑤ 应急照明系统功能验证：对应急照明系统(A类旋翼航空器)的控制装置功能、电源系统独立性、照明时间和亮度进行功能试验确认；

⑥ 应急出口通路和主过道宽度检查：对应急出口通路和主过道宽度进行机上检查和实际测量核实。

3) 演示试验符合性阶段

当旋翼航空器应急撤离相关的结构、设备、系统都已完成功能及安装验证工作，客座量超过44座以上或符合CCAR29.803(d)(2)条要求的密集型内部布置的小型旋翼航空器，还须按CCAR29部附件D的要求进行应急撤离演示试验。

撤离演示试验是在人为制造的撤离场景下研究应急撤离及其各种因素的影响规律。应急撤离演示试验必须遵照严格的试验准则和程序进行。主要模拟条件有：航空器所处环境和状态、参试人员性别和年龄比例、参试人员的职业限制、客舱环境、出口数量限制、撤离状况等因素。

但应急撤离演示试验周期长，费用高，参试人员多且易受到伤害。为了弥补上述缺陷，在进行大量撤离影响因素试验的基础上，可通过计算机对应急撤离过程进行仿真研究。国内外已有学者对应急撤离模拟仿真进行了研究，并大力推进应急撤离的仿真研究在撤离适航演示试验中的方案优化和指导作用。

应急撤离试验的研究成果，对航空器的应急撤离措施设计和应急撤离方案起到很大的改进和优化作用，使航空器的安全性有了很大的提高。

3 型号取证实例分析

实际型号取证过程中，对于应急撤离的验证工作，应按照以上的验证要求和相应的验证方法来进行。下面以CCAR29部审定的某型机为例分析应急撤离相关条款符合性验证的具体应用。

某型机是按CCAR29部规章进行审定的，针对应急撤离只需要验证满足CCAR29.803至CCAR29.815条款的要求。主要通过设计图纸(图1、2所示)、应急出口功能性试验、应急通路和主过道宽度机上检查、应急照明系统接线图和地面试验等方法进行验证。

图1 某型机应急出口布置(左侧)

图2 某型机应急撤离通道示意图

4 结论

旋翼航空器正向大型化、复杂化、高速化不断发展。应急撤离技术作为安全的最后防线必须得到充分的验证。本文主要总结分析了运输类旋翼航空器应急撤离相关适航要求，给出了相应的符合性验证思路和方法建议，并结合实例进行了应急撤离的验证应用。可为旋翼航空器新型号研制或改型的应急撤离验证提供参考和指导，同时也为旋翼航空器顶层概念阶段的设计和运营商制定应急撤离程序、训练方案给予帮助。