大型客机CAT_级精密进近着陆设备的适航性要求

Airworthiness of Equipment Required by CAT III Precision Approach and Landing of Large Passenger Aircraft
CHANG Fan-fan，LI Ai-jun，WANG Chang-qing
(College of Automation, Northwestern Polytechnical University, Xi’ an 710072, China)
December 2010 Vol.41 No.4 (serial No.141)
航 空 电 子 技 术
AVIONICS
TECHNOLOGY
大型客机 CAT III 级精密进近着陆设备的适航性要求*
常凡凡，李爱军，王长青
（西北工业大学自动化学院，西安 710129 ）
[摘 要]
本文主要研究 CAT III 运行的适航性，首先介绍了适航性的基本概念，同时指出运输类飞机有关设
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December 2010 Vol.41 No.4 (serial No.141)
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飞行或模拟器试验，来表明符合第二条的规定。这 种分析必须考虑下列情况： ① 可能的失效模式， 包括外界原因造成的故障和损坏；② 多重失效和 失效未被检测出的概率；③ 在各个飞行阶段和各 种运行条件下，对飞机和乘员造成的后果；④ 对 机组的警告信号，所需的纠正动作，以及对故障的 检测能力。 （ 5）凡航空器适航标准对其功能有要求并且 需要能源的每一装置，均为该能源的“ 重要负载” 。 在可能的工作组合下和可能的持续时间内，能源和 系统必须满足下列要求：① 在系统正常工作时能 够向与系统联接的全部负载供能；②任意一原动 机、功率变换器或储能器失效之后能够向重要负载 供能；③ 发生下列失效后能够向重要负载供能： 双发飞机上的任何一台发动机失效；或三发或更多 发飞机上的任何两台发动机失效；④任意一能源系 统、分配系统或其它用能系统发生任何失效或故障 之后，能够向民用航空规章要求备用能源的重要负 载供能。 （ 6）在判断符合第（ 5 ）条要求 ②和③时， 可以假定按某种监控程序减小能源负载，而该程序 要符合经批准的使用类型的安全要求。对于三发或 更多发飞机的双发停车情况，不必考虑在可控飞行 中不需要的负载。 （ 7）在表明电气系统和设备的设计与安装符 合第一条和第二条的规定时，必须考虑临界的环境 条件。民用航空规章规定具备的或要求使用的发 电、配电和用电设备，在可预期的环境条件下能否 连续安全使用，可由环境试验、设计分析或参考其 它飞机已有的类似使用经验来表明，但适航当局认 可的技术标准中含有环境试验程程序的设备除外。 3.2 控制、仪表和显示系统的适航标准[1,3] 适航性要求机上所安装的每项设备必须符合 下列要求：①其种类和设计与预定功能相适应；② 用标牌标明其名称、功能或使用限制，或这些要素 的适用的组合；③按对该设备规定的限制进行安 装；④在安装后功能正常。 （ 1）自动驾驶仪系统 — 每个自动驾驶仪系统必须经过批准，并且
子系统整体性能在预期运行环境和使用限制下的
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大型客机 CAT III 级精密进近着陆设备的适航性要求 常凡凡等
2010 年 12 月第 41 卷第 4 期 (总第 141 期)
安全性和物理完整性的一种品质，这种品质要求飞 机应始终符合其型号设计，并始终处于安全运行状 态。它通常包括飞机的初始适航性和持续适航性两 个方面。初始适航性是指航空器和每个零部件的设 计和生产与适航当局规定的适航标准和规范的符 合性；而持续适航性是指航空器在取得适航批准投 入使用之后其运行的固有安全性与适航当局批准 的在设计制造时的基本安全标准的符合性。因此， 飞机的适航性涉及飞机的设计、制造、使用和维修 的整个过程。 适航性仅限于民用飞机（军、警等政府航空器 除外） ，它是以预期的操作环境（大气、机场、航 路、空中交通等）与使用限制（速度、高度、重量、 平衡、发动机性能等）为范围，并考虑航空器整体 （设计、制造、使用、维修）的安全性。飞机的安 全性不仅决定于飞机机体，还取决于它所安装的发 动机和设备。因此，飞机适航性包括飞机机体、发 动机和机载设备的适航性。 引入适航性的概念是出于民众对飞行安全的 需要，方便政府对民用航空器的管理。民用飞机在 其规定的使用范围内具有保证航行和乘员安全的 性质。飞机满足适航性的条件是： （1）持续满足其 型别设计的要求； （2）持续出于可安全操作状态。 飞机适航性的衡量标准在于它是否符合相应的适 航条例（由适航管理机构代表国家制定的、对保 障民用航空安全提出最 低标准性要求和规定的 法令性文件 ） 。飞机具有适航性的标志是获得相应 的适航证。适航证是适航管理机构对飞机进行审查 确认其符合适航条例以后发给的一种证明文件。飞 机取得适航证只说明它具有安全使用的性质 , 但能 否安全使用 ,还取决于使用后的其他因素。 2.2 适航管理 我国适航管理的文件体系包括： （ 1） 13 部中国民用航空规章：一部适航管理 规章（ CCAR21） ；四部航空器适航标准（CCAR23、 25 、 27 、 29 ） ；一 部 与 发 动 机 有 关 的 适 航 标 准 （ CCAR33 、 34 、 35 ） ；一部航空器噪声标准 （ CCAR36） ；一部机载设备规章（ CCAR37 ） ；一 部适航指令规章（ CCAR39 ） ；一部国籍登记规章
Abstract:
This paper primarily studies the airworthiness criteria for CAT III operations, and some basic concepts
about airworthiness are addressed in the first section. It subsequently identifies airworthiness standards of the transport category aircraft related to equipment, systems, and installations. Furthermore this paper provides airworthiness criteria which represent an acceptable means of compliance with performance, integrity and availability requirements for low visibility approach, landing and rollout systems to accomplish a landing and rollout in low visibility conditions. In addition, some automatic flight control systems are also studied. Finally, we briefly present continuous airworthiness on appliance and maintenance.
必须设计成驾驶员能迅速确实地断开，以防其干扰 驾驶员操纵飞机。 — 除非有自动同步装置，否则每个系统必须 有设施，向驾驶员及时指示作动装置与受其驱动的 操纵系统是否协调。 — 系统的每个手动操纵器件必须是每个驾驶 员易于接近的。 — 快速断开（应急）操纵器件必须装在两个 驾驶盘上远离油门杆的一侧。 — 姿态操纵器件必须按 CCAR 25.777（b）和 CCAR25.779（ a）对驾驶舱操纵器件所规定的运动 平面和运动直感来操作。运动方向必须清楚地标在 每个操纵器件上或其近旁。 — 自动驾驶仪系统的设计和调整必须做到， 在驾驶员可以调整的范围内，在适于使用自动驾驶 仪的飞行条件下，不论正常工作或失灵（假设在合 理的时间内开始进行纠正） ，均不会对飞机引起危 险的载荷或使飞行航迹产生危险的偏离。 — 如果自动驾驶仪综合来自辅助控制器的信 号或向其它设备提供信号，则必须有确实的联锁和 联接顺序以免系统不正常动作。同时还要求有保护 措施，防止由于故障而使交联部件相互产生有害的 作用。 — 如果自动驾驶仪系统能同机载导航设备相 连，则必须有向飞行机组指示当时工作状态的手 段。选择器转换开关的位置不可作为一种指示手 段。 （2 ）飞行指引系统 如果装有飞行指引系统，则必须有向飞行机组 指示其当时工作状态的手段，选择器转换开关的位 置不可作为一种指示手段 （3 ）自动刹车系统 自动刹车系统必须遵守 CCAR25.735 适航标 准，自动刹车系统必须具有防滑和人工修复能力， 能够从接地点平缓的连续的减速至完全停止的能 力，并且保证： — 使用刹车操纵器件时所需的操纵力不得过 大；断开自动刹车系统不能造成额外的机组工作负 荷或分散机组注意力。
全应具备的各种品质都符合飞机安全标准的要求。 中国民用航空总局就安全性的要求制定了运输类 飞机的适航标准。申请 CAT III 运行的营运商必须 验证飞机符合适航标准，满足适航要求，使飞机处
*基金项目：航空基金资助项目（20080553018 ） （ 20090753007）
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2.1
适航性概述
适航性的基本概念[1,2] 民用飞机的适航性是指该飞机包括其部件及
备、系统及安装的适航标准，然后根据进场、着陆和滑跑三个飞行阶段， 从性能、完好性、有效性三个方面提 出系统适航性的具体要求，此外还包括某些自动飞行控制系统的适航要求，最后简述有关使用和维修方面的持 续适航性。
[关键词] 适航性；CAT III 精密进近着陆；性能；完好性；有效性 [ 中图分类号]V241.01 V212.13 [文献标识码 ] A[文章编号]1006-141X（ 2010）04-0010-07
（ CCAR45） ；一部委任代表和委任单位代表规章 （CCAR183 ） 。 （2 ）23 个适航管理程序。 （3 ）23 个咨询通报。 适航工作主要分为适航审定和适航监督两大 类。适航审定主要包括型号合格审定和生产许可审 定及其他工作；适航监督主要包括对航空器生产的 程序监督工作和对航空器运行的持续监督工作及 其他工作。
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3.1
适航标准
设备、系统及安装的适航性标准 [3] 适航标准是为确保民用航空器的适航性所制
定的最低安全标准，它只反映经证实的、成熟的技 术， 而并非最新的进展， 兼顾了安全性与经济考虑。 飞机仪表和设备的要求主要来自两个方面：一 是初始适航审定的要求，是从系统安全和系统可靠 性的设计需要，由分析结果而产生，飞机的适航性 由此开始确定；另一个方面则是飞机在运行环境中 所产生的要求，除强化系统的可靠性要求外，进一 步满足航空安全管理的需要。这都是围绕着飞行安 全和旅客安全的宗旨来规定的。 中国民用航空规章第 25 部《运输类飞机适航 标准》CCAR-25-R3 中第 25.1309 条规定的设备、 系统及安装适航性标准如下： （ 1）凡航空器适航标准对其功能有要求的设 备、系统及安装，其设计必须保证在各种可预期的 运行条件下能完成预定功能。 （ 2）飞机系统与有关部件的设计，在单独考 虑以及与其它系统一同考虑的情况下，必须符合下 列规定： ① 发生任何妨碍飞机继续安全飞行与着 陆的失效情况的概率极小；② 发生任何降低飞机 能力或机组处理不利运行条件能力的其它失效情 况的概率很小。 （ 3）必须提供警告信息，向机组指出系统的 不安全工作情况并能使机组采取适当的纠正动作。 系统、控制器件和有关的监控与警告装置的设计必 须尽量减少可能增加危险的机组失误。 （4 ）必须通过分析，必要时通过适当的地面、
Key words: Airworthiness; CAT III precision approach and landing; performance; integrity ; availability
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引言
民用飞机的适航性通常是指保证飞机飞行安
于安全运行状态；待飞机取得适航批准投入使用之 后其运行的固有安全性也要符合持续适航性。