旋翼航空器水上迫降相关适航新要求研究

苏风，徐新

（中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001）

1 前言

目前在海上活动的直升机日益增多，飞行时间增长。尽管水上迫降要求已作为适航取证的一项内容，但直升机海上使用灾难频发。当海域飞行的直升机遭遇紧急情况时，需迫降在海平面上。水上迫降分为有计划的水上迫降和无计划的水上迫降。由于直升机自身特性、飞行性能以及结构特征导致其紧急降落在海面上时极易翻转，通过研究先前直升机水上迫降和水冲击事故，突出了现有认证规范（CS-27，CS-29）和海上作业管理规则的不足。因此，为了延长救援时间，提升机上乘员的生存率，EASA 对水上迫降的相关适航条款进行了修订，要求直升机配备应急漂浮系统，并优化舱内设计，以增加直升机的水上漂浮时间，同时便于舱内成员迅速逃生。

2 修订背景

尽管对申请人而言，是否申请延伸水上运行（水上迫降）适航取证是可以选择的，但是，运行规章却规定了直升机在水面上方运行时必须满足的要求。要保证研制的直升机具备延伸的水上作业能力，必须根据运行规章的要求配备必要的应急设备。而配备了这些应急设备，就必须按适航要求进行适航验证。

经验表明，水上迫降或者水冲击事件导致的死亡事故是可以避免的。目前造成灾难性后果的原因如下：乘客无法迅速逃离倾覆和淹没的舱室；或者在成功逃脱后，他们无法生存到救援服务到达；甚至对于成功的水上迫降，直升机倾覆的风险也会造成灾难性的后果。因此，为了降低直升机倾覆的概率并进一步提高乘员逃生和生存的能力，需增强直升机的设计标准。条款修正最主要的目的是提升直升机水上迫降情况下的安全性和水冲击下生存率。为了达到这一目的，引入了新的漂浮稳定性认证方法，该方法考虑了要求认证的海况。并完善了水上迫降结构的规定，改善了紧急出口和座位的物理要求，使乘员能够在水上迫降或倾覆情况发生时逃生。还加强了应急漂浮系统、应急和救生设备以及定位发射机的规定。

提出相关的方案来改善直升机水上迫降或在水冲击事件中的安全性。并引入新的认证方法，旨在提高旋翼航空器在预定运行区域水上迫降后的耐波性能。还增强了其他的安全措施，包括：自动部署、布防/撤防应急漂浮系统；旋翼航空器在最大漂浮装置失效后仍能漂浮；机舱乘客可以轻易离开旋翼航空器并进入救生筏；优化紧急出口以便在倾覆时可使用；紧急出口的可达性；出口标记和照明以及扶手、救生筏的完整性和操作性。

3 修订后条款要求

2003年EASA 最初颁布的大型旋翼航空器审定规范，参照FAR27/29 部对水上迫降航空器的入水、漂浮、配平和乘员救生等提出了要求。2018年审定规范第5 次修订案中，对水上迫降的相关要求进行了修正，并增加了应急漂浮要求该修正案的变化，旨在建立一种新的水上迫降认证方法，通过该方法可以确定水上迫降后发生倾覆的概率。条款的修正建议均来自2016年01 号建议修订通告与水上迫降相关的条款。

3.1 设计要求

申请水上迫降合格审定的旋翼航空器，在迫降过程中会承受较强的水载荷冲击，航空器所有的部件均需满足强度要求。29.563 原条款中为了防止航空器触水产生俯冲、跳跃或海豚运动，对着水速度提出了要求，修订后的条款删除了之前允许的前飞速度低于30 节。因为水上迫降的定义覆盖了所有的实效模式而不仅是在发动机失效后着陆。

29.801 条和29.802 条对于水上迫降和应急漂浮，提出了倾覆概率的概念,通过模型试验来验证倾覆的概率。删除了有关放出燃油增加浮力的要求，因为放出燃油不会增加旋翼航空器的浮力，反而可能会提升直升机的重心，降低稳定性，也可能对乘员造成额外的危害。

对于29.783 条舱门的设计要求，其满足在可迫降的全部海情条件下是可以安全打开的。

对于29.803 条应急撤离的条款，新增c 条，要求当水上迫降的旋翼航空器垂直浮动时，必须提供适当的方式满足乘员进入救生筏的需求。

3.2 出口要求

对于29.805 条飞行机组应急出口，原条款要求必须通过试验、演示或分析来表明，应急降落水上后，水或漂浮装置不得妨碍每个应急出口的使用。该要求更改为依据机组人员的高度范围以及CS29.562 中要求的试验工况下未变形的座位和有任何变形的座位，在这种情况下，要求操作装置是可用的。

对于29.807 条旅客应急出口，增加了数量，并且删除了应急出口必须处于水面以上的规定。

对于29.803 条，任何（部分）用作这种乘员进入救生筏方式的门必须符合应急出口的规定，且漂浮装置不得妨碍应急出口。

对于29.809 条应急出口的布置推出窗被认为是可以接受的。并重申需要设计和优化用于水上迫降旋翼航空器倾覆后的应急出口，在旋翼航空器处于直立漂浮位置时常规的门可以被利用。确保当滑动门处于打开和锁定位置时，不会阻挡水上迫降应急出口。新增条款CS29.809(j)(3)用于在客舱内安装把手，以协助应急外出。CS29.811 应急出口标记已经扩展到包括非应急出口。新增CS29.811(h)(2)以提高应急出口操作装置的水下显著性。对于应急出口通路新增CS29.813(d)(1)乘客座位布置与水上迫降应急相关联以便逃生。新增(d)(2)要求提供把手以协助从水下跨舱外出。

3.3 设备要求

要求自动装/卸除和部署应急漂浮系统并确保其可靠性和耐用性。直升机应急漂浮系统一般由应急漂浮气囊、充气装置和系统、安装固定装置和气囊保护装置、控制系统4 部分组成。先前应急漂浮系统有手动触发和自动触发两种模式，新条款要求自动触发，不依赖飞行员的任何动作。1411 条对于附加安全设备（例如救生筏及救生筏上的营救设备）移到1415 条中，要求救生筏提供超载能力且救生筏部署遥控必须位于驾驶舱/客舱的内部和外部。新增1470 条要求安装应急定位发射器以便在事故发生后减轻伤害。

4 条款修订的影响

由上述可知，条款修订扩展了水上迫降定义的范围，覆盖所有的实效模式。对于要求水上迫降审定的直升机，增加了对其结构、舱门、飞行机组应急出口、旅客应急出口、应急出口标记、应急照明、操纵器件标记以及安全设备的要求。应急漂浮系统未能在需要时运行将导致旋翼航空器快速沉没和下沉。经验表明，漂浮系统单个部件的局部损坏或机组人员未能激活部署漂浮系统将导致整个系统的失效。因此，对于应急漂浮系统的设计要仔细考虑，自动部署的漂浮系统是切实可行的且安全性较高。

针对29.801 条和29.802 条款引入了倾覆概率的概念，必须证明旋翼航空器能够抵御申请人选择的海情下的倾覆。对于水上迫降而言，在五分钟暴露于海洋条件下，有完全可用的应急漂浮系统倾覆的概率必须小于等于3%，在关键漂浮连接件失效情况下的倾覆概率小于等于30%，并有95%的置信度。必须考虑可能的结构损坏和泄漏。对于水上迫降后的应急漂浮，要求在五分钟暴露于海洋条件下，有完全可用的应急漂浮系统倾覆的概率必须小于等于10%，并有95%的置信度。在关键漂浮装置失效的情况下，不需要证明漂浮能力，但必须考虑可能的结构损坏和泄漏。

目标的倾覆概率来自风险评估。在水上迫降方面，完整漂浮系统3%的倾覆概率来源于每飞行小时3.32×10-6次历史水上迫降率和29.1309 条符合性验证方法的结果，这意味着每飞行小时的倾覆概率小于10-7。对于水上迫降倾覆概率的验证方法，可采用公式（1）中要求开展模型试验。

即模型试验时，8.3h 内无倾覆或25.5h 内的倾覆次数小于4 次，则认为是满足有完全可用的应急漂浮系统时倾覆概率小于3%。

即模型试验时，50min 内无倾覆或2.6h 内的倾覆次数小于4 次，则认为是满足关键漂浮装置失效的情况下倾覆概率小于30%。

对于应急漂浮要求

即模型试验时，2.5h 内无倾覆或7.6h 内的倾覆次数小于4 次，则认为是满足关键漂浮装置失效的情况下倾覆概率小于10%。在假定了关键漂浮装置失效概率为0.1 的前提下，将漂浮系统的破坏倾覆概率提高10%～30%。由于漂浮系统故障率数据不足，因此估计出了倾覆的概率。29.802（c）对于损坏的漂浮系统，同一海域下允许倾覆的概率增加10 倍。这个是假设了漂浮系统的破坏大约十次会发生一次。因此，当10 倍的概率等于或者大于100%时，没有必要进行模型验证来确定倾覆概率。

对于可能在飞行中充气的漂浮系统，应通过测试或分析来验证旋翼航空器的可控性。并需考虑所有可能的应急漂浮系统充气失败。条款要求的通过分析或其他方式表明，旋翼飞机在任何一个完整漂浮单元失效后不会下沉。经验表明，在水冲击事件中，水面冲击力、结构的变形和破坏以及维护的错误可能导致漂浮装置失效。但由于剩余漂浮单元保持充气的时间较长，因此，对于该条款的验证不是必须的。

5 结语

本文介绍了水上迫降与应急漂浮条款修订的要求及原因以及产生的影响。新条款的要求考虑了目前的验证水平以及可靠性，对于水上迫降安全性的提升具有重大的意义。条款的修订以及相应的验证方式对于目前国内水上迫降的适航验证有重大的借鉴意义。