運(yùn)輸類飛機(jī)高強(qiáng)度輻射場(chǎng)防護(hù)發(fā)展

王樂(lè)意 陳潔 王永根

摘 要：當(dāng)運(yùn)輸類飛機(jī)遭遇高強(qiáng)度輻射場(chǎng)環(huán)境時(shí)，機(jī)載電子電氣系統(tǒng)可能受影響，嚴(yán)重的情況下將影響飛機(jī)的正常安全飛行和著陸。該文介紹了歐洲、美國(guó)、中國(guó)適航當(dāng)局對(duì)于高強(qiáng)度輻射場(chǎng)防護(hù)適航要求，并介紹了ARJ21-700飛機(jī)高強(qiáng)度輻射場(chǎng)防護(hù)驗(yàn)證的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：運(yùn)輸類飛機(jī) 高強(qiáng)度輻射場(chǎng) 適航

中圖分類號(hào)：V328.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）07（a）-0011-02

1 HIRF環(huán)境的制定

源于雷達(dá)、無(wú)線電廣播、電視和其他陸基、船載以及機(jī)載射頻發(fā)射源的電磁波形成了高強(qiáng)度輻射場(chǎng)環(huán)境，該環(huán)境可能會(huì)影響機(jī)載電子電氣系統(tǒng)的正常工作。因?yàn)樵缙陲w機(jī)多使用機(jī)械系統(tǒng)執(zhí)行關(guān)鍵功能，因此高強(qiáng)度輻射場(chǎng)并未對(duì)當(dāng)時(shí)的飛機(jī)造成危害。到了1970年代晚期，民用飛機(jī)開(kāi)始使用電子飛控系統(tǒng)、電子顯示系統(tǒng)和電子發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，這些執(zhí)行關(guān)鍵功能的電子系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室中和飛行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的敏感現(xiàn)象引起了適航當(dāng)局對(duì)于關(guān)鍵系統(tǒng)的HIRF防護(hù)關(guān)注。

隨后數(shù)年間，由于下列原因使航空界對(duì)HIRF防護(hù)的關(guān)注度迅速提高。

（1）飛機(jī)涉及持續(xù)安全飛行和著陸的關(guān)鍵功能更加依賴于電子電氣系統(tǒng)。

（2）飛機(jī)更多的使用復(fù)合材料機(jī)身，降低了機(jī)身電磁屏蔽效能。

（3）數(shù)據(jù)總線和處理器速率提高、越趨復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)等原因增加了電子電氣系統(tǒng)的敏感性。

（4）更多頻段，特別是1 GHz以上的頻段的使用。

（5）射頻發(fā)射源的數(shù)量和功率的增加，使空間HIRF環(huán)境更復(fù)雜。

（6）一些飛機(jī)在遭遇HIRF環(huán)境時(shí)產(chǎn)生了敏感現(xiàn)象。

歐洲適航當(dāng)局在空客A320飛機(jī)的HIRF防護(hù)專用條件中，制定了首個(gè)審定HIRF環(huán)境。1987年美國(guó)FAA開(kāi)始著手制定美國(guó)HIRF環(huán)境。1988年FAA和JAA要求SAE和EUROCAE為HIRF防護(hù)制定可接受的符合性方法和指南。1990年代早期，F(xiàn)AA和JAA同意HIRF防護(hù)審定要求需要在得到國(guó)際更多認(rèn)可后再行正式發(fā)布。

1992年12月11日，F(xiàn)AA和JAA合作建立了EEHWG，并要求其制訂HIRF審定要求，EEHWG將美國(guó)和歐洲的HIRF環(huán)境進(jìn)行融合，新的HIRF環(huán)境適用于FAR/JAR-23、25、27、29部的飛機(jī)。EEHWG同時(shí)編制了AC/AMJ草案和JAA HIRF NPA以及FAA HIRF NPRM草案。

1997年11月，在經(jīng)過(guò)FAA、EASA以及工業(yè)界的認(rèn)可后，EEHWG公布了四類不同的HIRF環(huán)境，即固定翼飛機(jī)的嚴(yán)酷HIRF環(huán)境、審定HIRF環(huán)境、正常HIRF環(huán)境和旋翼飛機(jī)的嚴(yán)酷HIRF環(huán)境。EEHWG制定的HIRF環(huán)境以電場(chǎng)強(qiáng)度標(biāo)示，覆蓋頻段范圍為10 kHz～40 GHz。

2 HIRF適航要求的發(fā)展

2.1 FAA/EASA對(duì)運(yùn)輸類飛機(jī)HIRF防護(hù)的要求

在正式的適航規(guī)章發(fā)布之前，各國(guó)適航當(dāng)局會(huì)針對(duì)具體型號(hào)發(fā)布專用條件，對(duì)某一具體問(wèn)題提出適航要求。

FAA發(fā)布的HIRF防護(hù)專用條件中，針對(duì)關(guān)鍵系統(tǒng)提供了兩種適航符合性方法，第一種方法是申請(qǐng)人需要表明關(guān)鍵系統(tǒng)（即A級(jí)系統(tǒng)）在10 kHz～18 GHz頻段范圍內(nèi)100 V/m的場(chǎng)強(qiáng)環(huán)境下能夠不夠不利影響；第二種方法是申請(qǐng)人需要標(biāo)明關(guān)鍵系統(tǒng)在飛機(jī)遭遇審定HIRF環(huán)境時(shí)能夠不受不利影響。在FAA的專用條件中沒(méi)有對(duì)B/C級(jí)系統(tǒng)的HIRF防護(hù)進(jìn)行要求。

EASA發(fā)布的HIRF防護(hù)專用條件與現(xiàn)在的HIRF防護(hù)正式條款基本一致，對(duì)A/B/C級(jí)系統(tǒng)分別進(jìn)行了要求。

2007年FAR25部在125修正案中增加了FAR25.1317高強(qiáng)度輻射場(chǎng)防護(hù)條款，2015年CS25部17號(hào)修正案中增加了CS25.1317高強(qiáng)度輻射場(chǎng)防護(hù)條款。FAR25.1317相對(duì)于CS25.1317主要差別在于多了（d）條款。FAA在FAR25.1317條款的經(jīng)濟(jì)性評(píng)估中表示，在該條款正式發(fā)布之前，25部運(yùn)輸類飛機(jī)制造商為了滿足出口的要求，已經(jīng)按照EASA的HIRF專用條件進(jìn)行適航認(rèn)證。而23部、27部和29部存在少部分飛機(jī)僅在美國(guó)國(guó)內(nèi)使用，僅滿足FAA的HIRF專用條件，為了照顧這部分制造商，F(xiàn)AA特意增加了（d）條款。所以對(duì)于25.1317來(lái)說(shuō)，（d）條款基本不存在實(shí)際意義。

2.2 CAAC對(duì)運(yùn)輸類飛機(jī)HIRF防護(hù)的要求

CAAC針對(duì)ARJ21-700飛機(jī)首次發(fā)布了HIRF防護(hù)專用條件SC SE001，該專用條僅對(duì)A級(jí)系統(tǒng)提出了適航要求。CCAR25部在最新的R4版中增加了25.1317“高強(qiáng)輻射場(chǎng)（HIRF）防護(hù)”條款，該條款的要求與FAR25.1317一致，目前C919飛機(jī)適航取證基礎(chǔ)即為CCAR25 R4。

3 ARJ21-700飛機(jī)HIRF驗(yàn)證

ARJ21-700飛機(jī)于2014年12月30日獲得中國(guó)民用航空局頒發(fā)的型號(hào)合格證，也標(biāo)志著國(guó)內(nèi)首款飛機(jī)滿足了HIRF防護(hù)適航要求。在ARJ21-700飛機(jī)項(xiàng)目初期，CAAC發(fā)布了HIRF防護(hù)專用條件SC SE001，該專用條件僅對(duì)A級(jí)系統(tǒng)提出了適航要求，與FAA對(duì)HIRF的專用條件一致。

ARJ21-700飛機(jī)在早期階段基于供應(yīng)商的信息支持，制定了高于SC SE001要求的HIRF防護(hù)適航驗(yàn)證計(jì)劃，其要求與后來(lái)發(fā)布的FAR25.1317以及CCAR25.1317一致。因此后來(lái)發(fā)布的FAR25.1317和CCAR25.1317對(duì)于ARJ21-700飛機(jī)的HIRF防護(hù)設(shè)計(jì)沒(méi)有產(chǎn)生影響。

4 展望

ARJ21-700民用客機(jī)是國(guó)內(nèi)第一次完全自主設(shè)計(jì)并制造的支線客機(jī)。采用“異地設(shè)計(jì)、異地制造”的全新運(yùn)作機(jī)制和管理模式。ARJ21-700項(xiàng)目研制采取廣泛國(guó)際合作的模式。采用了大量國(guó)際成熟先進(jìn)技術(shù)和機(jī)載系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)、航電、電源等系統(tǒng)全部通過(guò)競(jìng)標(biāo)在全球范圍內(nèi)采購(gòu)，其中有許多系統(tǒng)零部件、產(chǎn)品在中國(guó)生產(chǎn)制造。ARJ21-700飛機(jī)雖然在HIRF防護(hù)上取得了成功，但離不開(kāi)國(guó)際一流供應(yīng)商體系的支持。

與ARJ21-700飛機(jī)相比，C919飛機(jī)機(jī)載系統(tǒng)供應(yīng)商多為中外合資企業(yè)，中方企業(yè)大都為軍工企業(yè)，主要為軍用飛機(jī)生產(chǎn)機(jī)載系統(tǒng)，而民用飛機(jī)相對(duì)于軍用飛機(jī)，在設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的流程上要求更加嚴(yán)格。C919飛機(jī)部分機(jī)載系統(tǒng)的HIRF防護(hù)驗(yàn)證工作由合資企業(yè)承擔(dān)，對(duì)于缺少民用飛機(jī)機(jī)載設(shè)備研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的國(guó)內(nèi)企業(yè)，可以想見(jiàn)其中的困難與挑戰(zhàn)，但是這對(duì)于國(guó)內(nèi)航空設(shè)備制造廠商來(lái)說(shuō)也是一次絕佳的機(jī)會(huì)，通過(guò)C919項(xiàng)目，提升企業(yè)的研發(fā)實(shí)力，完整走完適航流程，進(jìn)而進(jìn)入國(guó)際機(jī)載設(shè)備市場(chǎng)。

如果說(shuō)ARJ21-700飛機(jī)讓國(guó)內(nèi)的全機(jī)HIRF防護(hù)設(shè)計(jì)驗(yàn)證與國(guó)際接軌，那么C919飛機(jī)將使中國(guó)機(jī)載設(shè)備廠商設(shè)備級(jí)/系統(tǒng)級(jí)HIRF防護(hù)設(shè)計(jì)驗(yàn)證與國(guó)際接軌。

參考文獻(xiàn)

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