基于CCAR25部附錄K25.1.4 （a）和K25.1.4（a） （3）條款要求的雙發民用飛機燃油系統ETOPS設計的安全性考慮

熊晉

【摘 要】按照CCAR25部附錄K K25.1.4 （a）和K25.1.4 （a） （3）條款的要求，民用飛機在進行ETOPS 飛行時，必須按照要求的壓力和燃油流量向工作發動機提供完成ETOPS 運行所需的燃油。本文探討了對CCAR25部附錄K25.1.4 （a）和K25.1.4 （a） （3）條款的驗證，簡要介紹了雙發民用飛機燃油系統ETOPS設計的安全性考慮。

【關鍵詞】民用飛機；燃油系統；安全性；ETOPS

1 ETOPS介紹

ETOPS即Extended Operations，延程運行。

該類運行定義如下：

a） 雙發飛機。該類飛行的計劃航線包括某點，飛機從該點到可用機場，以標準條件下的靜止大氣中批準的單發失效巡航速度，飛行時間超過60 分鐘。

b） 多發載客飛機。該類飛行的計劃航線包含某點，飛機從該點到可用機場，以標準條件下的靜止大氣中批準的單發失效巡航速度，飛行時間超過180 分鐘。

ETOPS能力也即是要求民用飛機的飛行運營能力不被限制在離機場一定范圍內。

在中國民航局頒布的中國民用航空規章第25部運輸類飛機適航標準CCAR25部中，規定了有關批準飛機-發動機組合延程運行（ETOPS）的適航要求。

本文主要關注CCAR25部附錄K中K25.1.4 （a）和K25.1.4 （a）（3）對雙發民用飛機燃油系統的要求。

2 適航要求

本段將介紹上文提到的適航條款K25.1.4 （a）和K25.1.4 （a）（3），并對之進行簡要的解析。

K25.1.4 （a） 燃油系統設計。在任何未表明為極不可能的飛機失效情況下，必須以25.955 所規定的燃油壓力與流量，為工作發動機提供完成ETOPS 運行（包括申請人尋求批準的最長時間的改航）所必要的燃油。必須考慮的失效類型包括（但不限于）：交輸閥失效、自動燃油管理系統失效、以及正常發電電源失效。

從安全性分析的角度考慮，該適航條款認為如果失效導致不能為工作發動機提供完成ETOPS 運行，且不能完成申請人尋求批準的最長時間的改航，所必需的燃油，則該失效是災難性的，其失效概率必須表明為極不可能的。該條款還特別指出了幾個需要考慮的可能導致災難性后果的失效（但不限于）：交輸閥失效、自動燃油管理系統失效、以及正常發電電源失效。

K25.1.4 （a）（3） 發動機可用燃油量低于飛抵目的地所需燃油時，必須給飛行機組顯示告警。該告警必須在仍有足夠燃油安全完成備降時給出。該告警必須顧及非正常燃油管理，或油箱間傳輸和可能的燃油損失。本段落不適用于要求配備飛行機械師的飛機。

從安全性分析的角度考慮，該適航條款是對上一條的補充：某些失效或非正常情況，其嚴重性，會導致發動機可用燃油量低于飛抵目的地所需燃油，但是不一定會導致無法安全完成備降。為了避免這些失效情況進一步惡化，導致無法安全完成備降，需要及時給出告警，讓飛行員及時采取措施。

3 安全性考慮和對適航條款的驗證

基于上文對兩條適航要求的簡要解析，下文將分別對兩條適航條款的符合性進行探討。

3.1 燃油系統設計

一般民用飛機對燃油系統的主要功能要求為向發動機提供滿足發動機工作包線內所要求壓力和流量的燃油。一般雙發民用飛機，燃油系統向兩臺發動機供燃油的功能喪失，為災難性的失效（Ⅰ級）；向任一臺發動機供燃油的功能喪失，為重大的失效（Ⅲ級），該失效發生時還有一臺發動機的供油是正常的，應該就近找機場降落。

對于ETOPS飛行，情況有些變化。K25.1.4 （a）所要求，“在任何未表明為極不可能的飛機失效情況下，必須以25.955 所規定的燃油壓力與流量，為工作發動機提供完成ETOPS 運行（包括申請人尋求批準的最長時間的改航）所必要的燃油?！憋w機對燃油系統的要求不只是向發動機供油，還提出了更嚴格的時間限制（申請人尋求批準的最長時間的改航）。ETOPS改航時，就近的備降機場可能在一臺發動機不工作的巡航速度（靜止大氣）飛行60分鐘范圍外，時間限制可能導致失效情況嚴酷度增加。因此，在ETOPS情況下，單發供油功能喪失，需要進行進一步的分析。

具體說來，在ETOPS情況下，當單發失效時，為了保證完成ETOPS改航所需的足夠的燃油，剩下的一臺發動機需要通過交輸供油得到另一側主油箱的燃油供應。這也是K25.1.4 （a）中特別強調的“交輸閥失效”。

但是，僅考慮交輸供油還有不夠的，因為單發失效可能也是由燃油系統的失效造成的。在ETOPS情況下，一種更嚴酷的情況，在燃油系統安全性分析中需要考慮，即燃油系統的失效同時導致單發失效和交輸供油喪失。當主油箱中的燃油泵同時失效時，這種情況就可能出現。因此需要提高飛機燃油系統中泵的可靠性以滿足該安全性目標，或是增加其他冗余布置，或者是降低燃油泵同時失效的影響。

3.2 低燃油告警

K25.1.4 （a）（3）要求“發動機可用燃油量低于飛抵目的地所需燃油時，必須給飛行機組顯示告警?！边@涉及兩個方面，一方面是燃油量確實少了；另一方面是燃油量沒少，但是不可用了。這與K25.1.4 （a）（3）之后內容中提到的“非正常燃油管理，或油箱間傳輸，和可能的燃油損失”相對應。

K25.1.4 （a）（3）條的低燃油告警，并不是特指一般民用飛機燃油系統的“低油量告警”或“低油面告警”；按照該條款的描述，“發動機可用燃油量低于飛抵目的地所需燃油時，必須給飛行機組顯示告警?！边@是一般民用飛機飛行管理系統給出的告警。這是涉及多個系統的綜合的考慮，不一定主要由單個系統完成。當然，有經驗的飛行員可以通過燃油系統的不正常的燃油量指示情況等，分析出飛機處于某種失效或不正常狀態，但是這必然會增加飛行員的負擔，即K25.1.4 （a）（3）條中指出的“本段落不適用于要求配備飛行機械師的飛機?！?/p>

“燃油不平衡”。這個指示是在機翼油箱之間的燃油量差異達到一個預定水平時發生。燃油不平衡指示通常用于糾正由各油箱供油的兩臺發動機的燃油消耗的差異。

“燃油不一致”。該指示監測飛機燃油量指示系統測量的燃油量，和通過已知的飛行開始時的燃油量，減去通過發動機燃油流量積分得到的已使用燃油量，計算所得油量的不一致。該指示常在自動飛行管理系統出現。該指示是燃油表上游的燃油泄漏指示。然而，燃油不一致指示無法顯示燃油表下游發生的燃油泄漏。在這種情況下，燃油箱不平衡等將是燃油泄漏的主要指示。

“燃油不足”。該指示是當基于真實的發動機用油情況預測到達目的地的（剩余）燃油量少于飛行員輸入的或者上傳的操作余油量時顯示。該指示應提示機組對燃油使用做出必要的調整，以保證到達目的地時有足夠的余油量，或者允許在必要情況下進行安全改航。

燃油系統和飛行管理系統等的“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”等告警互相獨立，又互相關聯補充。此外，還有基于如上所描述的其他指示，評估燃油泄漏可能性的“燃油泄漏”指示。當系統確定存在燃油泄漏的可能，急需機組注意時，該指示將會顯示。包括燃油系統在內的民用飛機設計，可以根據實際情況，綜合考慮，選取上述指示中的部分或全部，作為“發動機可用燃油量低于飛抵目的地所需燃油時”的“低燃油告警”。

4 總結

本文從ETOPS的定義出發，基于CCAR25部附錄K25.1.4 （a）和K25.1.4 （a） （3）適航條款的要求，探討了對上述適航條款的驗證，簡要介紹了雙發民用飛機燃油系統ETOPS設計的安全性考慮。

【參考文獻】

[1][CCAR-25-R4]中國民用航空規章第25部運輸類飛機適航標準[S].中國民航局，2011.

[2]羅伊·蘭頓，等.飛機燃油系統[M].顏萬億，譯.2010.