高高原机场校验飞机运行风险与维修安全

连喜贺

(中国民用航空飞行校验中心 机务部，北京 100621)

0 引言

根据《航空承运人高原机场运行管理规定》(AC-121)中的定义高原机场包括一般高原机场和高高原机场两类，其中，海拔高度在1500 m(4922 ft)及以上，但低于2438 m(8000 ft)的机场为一般高原机场；而海拔高度在2438 m(8000 ft)及以上的机场称之为高高原机场[1]。

高高原机场首先面临机场周边地形更为复杂的问题，如图1所示为我国某高高原机场部分周边地形。地形复杂导致的结果就是高高原机场周围净空条件比较差，导航设施安装困难，飞机正常起降及复飞操纵难度大。除此之外，高高原机场还面临备降机场少等实际问题。为了提高高高原机场运营的安全性，研究人员对高高原机场的特殊条件下的飞行器特性进行了较为广泛研究[2-7]。

图1 我国某高高原机场的部分周边环境

虽然高高原机场与平原机场同样都承载着飞机起降的功能，但是与平原机场相比较而言，除了机场跑道长、周边环境差、净空条件差等不利条件外，高高原机场还存在气候复杂多变等诸多不利因素。因此，高高原机场运营管理方面的研究对于航空运输安全而言极为重要。从目前来看，专门针对高高原机场运营方面的研究还比较有限，且高原机场和高高原机场运营方面的研究主要集中在航空公司的航线运行管理[8-10]。

高高原机场安全运行，其中一个非常重要的环节是飞行校验，使用机载专用校验设备在飞行过程中对机场导航设施进行校验取值，对地面无线电导航设备和助航灯光设施性能参数进行校准和检测的一种手段，目的是保障通信、导航、雷达等设施设备符合运行标准，保障飞行安全。因此，飞行校验的稳定性对于高高原机场的运行具有重要意义。刘朋等[11]以甘孜/格萨尔机场为例从应急程序、飘降程序、起飞性能、着陆性能对高高原机场校验飞机飞行性能进行分析。总体而言，目前针对高高原机场飞行校验方面的研究还比较少。本文基于长期的飞机适航维修管理与安全管理工作，以低空作业特性的飞行校验作业飞机为例，分析了高高原机场的运行条件，提出了针对性的维修方案设计与安全管理思路，旨在为高高原机场校验飞机的安全运行提供一些帮助。

1 我国高高原机场校验飞机飞行环境分析

我国是世界上高高原机场比较多的国家，拥有的高高原机场数量超过世界总量的三分之一，且我国的高高原机场主要分布在地形复杂的西部地区，尤其是地形极其复杂的云贵高原和青藏高原地区。我国的高高原机场海拔最高的是西藏那曲机场，海拔高达4436 m；海拔最低的高高原机场是神农架机场，海拔为2580 m。除了引言部分提到的问题外，高高原机场的环境温度、空气压力和空气密度都与平原机场都不同。而环境温度、空气压力和空气密度等与飞行器飞行密切相关的重要参量可以根据海报高度进行估算[12]。其中，温度随海拔高度的变化关系为

(1)

式中：T0为平均海平面的温度；h为海拔高度。国际民航组织(ICAO)的规定，平均海平面的温度为15 ℃。根据(1)式计算所得的环境温度随海拔高度的变化关系示于图2。图2中的阴影区域为我国高高原机场的温度分布区间。由图2可知，我国高高原机场的温度范围在-1.5～-14 ℃之间，明显低于平原机场。

图2 环境温度随海拔高度的变化关系

空气压力随海拔高度的变化关系为

(2)

式中，p0为平均海平面的压力，ICAO规定其值为101325 Pa。根据(2)式计算所得的空气压力随海拔高度的变化关系示于图3。图3中的阴影区域为我国高高原机场所处区域。由图3可知，我国的高高原机场的空气压力范围介于58000～75000 Pa之间，压力较平均海平面压力下降了26.0%～42.8%。气压偏低会导致飞机液压系统出现液压死穴，引起局部液压冲击，不仅会产生噪声和振动，还会引起汽蚀，使得飞机液压元件的工作性能变差，寿命缩短。

图3 环境温度随海拔高度的变化关系

空气密度随海拔高度的变化关系为

(3)

式中：R为普适气体常数；TK为热力学温度(TK=T+273.15)。ICAO规定平均海平面的空气密度为1.225 kg/m3。根据(3)式计算所得的空气压力随海拔高度的变化关系示于图4。图4中的阴影区域为我国高高原机场所处区域。由图4可知，我国的高高原机场的空气密度范围介于之间0.780～0.960 kg/m3，较平均海平面密度下降了21.6%～36.3%。

图4 空气密度随海拔高度的变化关系

基于上述分析可知，我国高高原机场的温度低、空气压力为平均海平面的57.2%～74.0%，空气稀薄含氧量只有平均海平面的63.7%～78.4%，这会导致校验飞机发动机的热效率降低，飞机发动机的推力将明显减小，空气动力性变差，易引起发动机启动时产生高温。在飞机降落时，飞机发动机的反推效率降低，刹车组件温升变高，对起落架系统及轮胎要求相应提高。

此外，飞行校验多在场高比较低的低空飞行。图5所示为正在执行校验飞行的飞机，由图5可知，因校验飞行高度低，向阳和背阴的近地面空气受热不均，加之复杂地形对风的变向变速作用，易形成乱流，加剧校验飞机飞行时的振动和颠簸，使机体承受的载荷增加，金属结构材料易出现疲劳。此外，高高原地区相对湿度大，容易引起起落架等发生腐蚀。

2 我国高高原机场校验飞机的维修安全

如前所述，高高原机场校验飞机的飞行环境较为恶劣，维修对于校验飞机的安全运行更为重要。如何能够保障高高原机场校验飞机的维修安全兼顾优质、高效的问题值得探讨。根据多年飞机维修工作实践，我国高高原机场校验飞机的维修应结合前述的校验飞机飞行环境分析可以从人员培训、管理职责和维修规范三个方面加强校验飞机的维修安全工作。

2.1 人员培训

人是高高原机场校验飞机维修的根本，严谨细致、认真负责的维修技师是飞机维修工作的骨干，一定要重视维修人员资质组合优化。高高原机场校验飞机的维修保障工作繁重，人员责任重大，必须保证维修相关人员具备较强的综合能力。为此，维修人员必须树立风险意识和红线意识，践行“五个到位”，确保从业人员素质，必须要建立健全相关人员专项培训体系，强化各种专项实践。

实施高高原机场校验维修相关人员需参加培训制度。通过参加培训，相关人员应掌握高高原机场运行的基本要求、维护标准、控制要求与维修要求和规范，熟知本岗位的职责及工作范围须达到的要求，能独立完成本岗工作。参加培训人员只有取得授权后才能从事相关工作。此外，上述人员应每隔一段时间应进行复训。

2.2 管理职责

强化风险管理，要稳步推进安全管理建设，细化维修方案，完善工作程序。为此，高高原机场校验飞机的维修安全管理除相关人员参加培训满足从业要求外，与校验飞机密切相关的职能部门也需各司其责。在高高原机场，与校验飞机维修安全工作密切相关的主要有三个职能部门：质量管理部、工程技术部和维修部。每个职能部门应明确管理职责，具体如图6所示。

图6 校验飞机维修管理有关职能部门与职责

2.3 维修规范

民航局AC-121对高高原机场及飞机适航性保障与维修提出了总体规范与要求[1]。2014年，西南地区管理局发布了《高高原机场运行飞机维修指导意见》，对高高原机场运行飞机的构型要求、维修组织以及执行高高原飞行的不同机型的关键系统、特检单等都提出了较为详细的标准和依据[13]。以《高高原机场运行飞机维修指导意见》为基础，高高原机场校验飞机的维修既要兼顾规范的准则，也要保障校验飞行的效率，有利于机场的常态化运行。高高原机场校验飞机维修重点需结合自身运行特殊性，细化检查方案，排除隐患完善安全管理，制定高高原机场维修标准规范，且这些标准规范是不可逾越的红线[14]。高高原校验飞机的维修实践表明，维修规范所涉及的十五个方面，如图7所示。

图7 高高原机场校验飞机维修规范

根据前述校验飞机飞行环境的分析可知，高高原机场校验飞机发动机的推力减小，动力性变差，易引起高温，反推效率降低，刹车组件温升变高，对起落架系统及轮胎要求相应提高，因此，高高原机场校验飞机维修应重视发动机、轮胎和起落架的维修安全工作。

为保证高高原机场校验飞机发动机维修质量，应对发动机参数进行实时监控，其目的在于提前发现隐患，排查风险源。通过对发动机参数的实时监控，分析评估当前参数，提前发现潜在的问题，相应的采取维修措施，可有效地提高发动机安全使用效率。此外，高高原机场校验飞机发动机运行环境复杂，性能易出现衰减，除了常规检查与定检维修，应适时进行发动机除盐深度清洗与性能恢复清洗，以提高发动机的性能，延长循环寿命。在发动机定检维修时，应组建专业的校验飞机发动机维修团队，团队成员各司其职，提高维修效率。图8所示为高高原机场发动机维修团队在对校验飞机的发动机进行检修。

图8 高高原机场校验飞机发动机维修团队进行检修

高高原机场校验飞机维修时应适当提高起落架系统减震支柱压缩标准、刹车轮毂指示及轮胎磨损量标准。图9所示为维修人员在检查校验飞机的起落架与轮胎。在高高原机场进行校验飞机的维修不能存在侥幸心理。除目视检查外，特定区域配备辅助工具检查，务求细致周到，不容忽视任何异常情形。

图9 高高原机场维修人员认真检查校验飞机起落架与轮胎

高高原机场校验飞机维修对于重复性故障应建立跟踪记录，对于重要系统、部件，要建立故障记录备案表，做好相关的统计、分析评估、汇总提醒，必要时增加检查频次或扩大检查范围。

此外，预测性维修是航空器维护的国际趋势，相关的配套技术的推广将带来飞机维修行业的革新[15]。高高原机场校验飞机的维修也应顺应时代的发展，将飞机维修的概念内涵加以拓展，将维修的工作以校验飞机实时数据的采集、传输和分析为基础的预测性维修技术已成为业界的发展趋势。

3 结论

高高原机场对飞机的维修安全保障要求高、难度大，建立针对性的维修方案设计与安全管理体系，十分必要，其核心思想是预防为主、关口前移。结合多年飞机维修方面的工作，以低空作业的飞行校验作业飞机为实例，分析了我国高高原机场的运行条件，从人员培训、管理职责和维修规范三个方面对高高原机场校验飞机的维修管理进行分析，提出了针对高高原机场校验飞机的维修方案设计与安全管理思路，旨在探索高高原机场校验飞机的适航与维修安全的可行性。