闫锋:低空航空器适航审定及安全管理

2024-11-12 玩车行家 万阅读 投稿:admin

低空经济作为新兴领域,正成为国家交通体系的重要组成部分,其发展潜力巨大。然而,伴随而来的是空域管理、飞行安全等严峻挑战。

2024年10月31日,在嘉定区低空经济产业化与高质量发展大会上,中国民用航空飞行学院低空航空器适航验证工程技术中心主任闫锋教授通过多个案例分析了当前航空安全面临的问题,并指出管理体系和技术标准的重要性。同时,他呼吁行业内外关注公众心理安全需求,以及人工智能在航空器设计中的角色,并提出了加强国际合作、完善法规体系等建议,以推动低空经济安全健康发展。

闫锋|中国民用航空飞行学院低空航空器适航验证工程技术中心主任/教授

以下为演讲内容整理:

航空安全概述

7月12日,俄罗斯SSJ-100客机失事坠毁,造成事故的可能原因包含设计、维修等因素。通过这一事件可以感觉到,全球尤其是被制裁国家的航空工业所面临的航空安全压力很大。该事故是在试飞过程中发生,造成三人死亡。

8月9日,巴西ART72-500发生空难。此外,今年还有好几起空难事故,造成事故的原因有所不同,有飞行员操作不当造成的,也有因外部环境结冰后飞行员未取消航班造成的事故。

通过分析这些案例,一是要分析其故障原因,二是要将其转化成技术,转化在运营过程中,我将其命名为“技术提取”。

今年8月22日,泰国一家赛斯纳C208B型“Caravan”飞机当地时间14:46从新曼谷国际机场起飞,14:57与塔台失去联系后坠毁,这是一家泰国五星级酒店的私人飞机。当时机上共载有9人,包括泰国机长和副机长,2名泰国空城,5名中国籍游客。这架飞机的机龄17年,机头向下垂直90度坠毁,残骸分布在养虾塘泥水下10多米。

我们分析后发现,30年前在加勒比海地区发生过一起运行环境相似的案例。这个案例发生的原因是,在高盐适环境下,飞机的维修间隔时长应该按照80小时间隔执行,但是这架飞机被没有按照这个标准检查,水平安定面控制钢索腐蚀。我们判断,泰国这起事故发生的原因可能与30年前在加勒比海地区发生的飞机失事原因相似。

下图是国产新舟60飞机海外失事的地图,东南亚沿海是飞机失事最多的地方。对此,我们的飞机要出海,所面临的最大风险是海外运营,包括人员、基础设施、环境等所带来的挑战。

图源:演讲嘉宾素材

今年7月24日,江苏省盐城市滨海县八巨镇境内一架小型直升飞机坠毁,事故造成一人死亡,一人受伤。这架飞机目前尚未获得型号合格证、生产许可证和适航证,仅允许用于实验飞行,并且当时机上人员无飞行自制,相关主管部门未收到此次飞行任务的报备信息,属于典型的“黑飞”行为。进入低空经济,我们不能只想着赚钱,一切行为都应该在法律允许的前提下进行。

今年8月8日,一架无人机在进行测试过程中迫降在东方市八所镇那等村荔枝园,事件未造成人员伤亡。对于飞机迫降的原因,我认为是C2电路出现了中断。C2电路在飞机设计过程中一般有三套,但这三套的数据通讯链路的安全性是否能够达到10-9是存疑的。

我们需要关注系统在设计过程中是否考虑到了供应失效和共模失效。之前有一架飞机在桃园机场降落时三个FMS系统全部失效。

2021年12月31日,某航校一架SR20G3机执行本场学生机长训练任务,发动机空中出现滑油压力低警告,返场过程中发动机剧烈抖动并停车,机组按指令开伞,飞机迫降场外,人员安全,飞机受损。此次事件的直接原因是3号连杆轴瓦失效导致滑油压力下降,发动机内部润滑不良使连杆轴瓦发生干摩擦,3缸和5缸连杆螺栓失效且连杆大端松脱,引发内部多个机件二次损失,最终导致发动机空停。

2018年10月29日,印尼狮航波音737MAX发生空难,机上189名乘客和机组人员全部遇难。从737MAX的两起事故中,我们得到的结论是,无人机在进行超视距飞行的过程中,人应当可以随时接管航空器。而737MAX是计算机控制飞机,人不能介入。因此在法规中规定,操控员应当能够随时控制无人驾驶航空器。对于使用自动模式的无人驾驶航空器,民用无人驾驶航空器操控员应当能够随时操控。

全国民航的主要事故类型包括空中失控、冲偏出跑道/滑行道、地面受损事故,空中失控的原因包括发动机故障、遭遇恶劣天气、机组空间迷失等。

今年8月,阿根廷一男子开飞机撞工厂,疑似是因被开除后实施报复。所以航空安全还涉及心理健康,而现在很多人没有考虑到未来操作eVTOL人员的心理问题。

低空经济现状

十三届三中全会提出发展低空经济是在“健全推动经济高质量发展体制机制”下的“健全现代化基础设施建设体制机制”中提出的,所以低空经济其实是基础设施的一部分,属于综合交通。

根据赛迪研究院(2024年)定义,低空经济是指“以低空飞行活动为核心,以无人驾驶、低空智联网等技术组成的新质生产力与空域、市场等要素相互作用,带动低空基础设施、低空飞行器制造、低空运营服务和低空飞行保障等领域发展的综合性经济形态。”

赛迪研究院的这个定义是十分恰当的,有些定义在谈低空经济的时候有一个高度范围,这是不严谨的。许多定义的范围是1000-3000米,而有些飞行器在测绘等状态下,飞行高度达到了6000米甚至8000米,这些尚属低空经济的范围。

目前,有几百个低空航空器型号在等取证。整机需要取证,发动机螺旋桨要取证,其他的机载设备可以随机取证。发动机一般需要一个单独的PC,装在飞机上后再进行随机取证,还有接口验证的问题。

图源:演讲嘉宾素材

空域试点概况

空中交通管理涉及空中交通服务、空中交通流量管理和空域管理。如果航空器飞得比较高,比较远,甚至飞到人口密集的地区,需要提供空中交通管理服务,就会涉及其中的空中交通管理。

图源:演讲嘉宾素材

国家空域分为管制空域和非管制空域,管制空域是指对按仪表飞行规则和目视飞行规则飞行的航空器提供空中交通管制服务而划定的空间,非管制空域是指不对航空器提供空中交通管制服务的空间。飞行情报区、特殊飞行区域、限制区、禁区和危险区都不能飞。

未来的航空器飞行基本都是以低空目视飞行为主,再加上人工智能,仪表飞行不适用于低空飞行,因为其成本过高。

适航审定技术

只要航空器载人,其要求就非常高,如果刚开始达不到这个技术要求,可以先不载人。我们有个说法是,飞机上有人,但其不驾驶飞行。EASA和FAA所提出的安全等级指标非常高,基本等同运输航空的安全水平。中国民航局对于载人的航空器也倾向于EASA和FAA的标准。载货的标准相对较低。载货如果不进行限制飞行,如果是融合飞行,它的安全等级最低也要达到10-9

目前,针对低于25kg及其他条件的飞行器,国家当前适用的方式是强制标准,25kg以上及其他条件则必须进行适航取证。

低空经济不仅上游重要,其持续运营阶段的安全也十分重要,包括维修人员、培训等,持续市场安全更能考验航空器的可靠性和安全性。

低空经济产业支撑能力建设上,包括先进低空航空器、关键系统、结构、材料等研制;低空航空应急装备与事故验证技术;低空航空器零部件、系统、结构检验技术、适航审定与试飞技术;低空航空器适航规章与标准研究。

民航局在我们学校的天府校区投资20个亿建设了实验室,主要针对航空做检测,包括电磁干扰、坠机、结冰等。

近期,国家应急管理部和国家市场监督管理总局分别下发《关于批准创建应急管理部重点实验室(第二批)的函》和公布《总局重点实验室和技术创新中心拟批准建设名单》,中国民用航空飞行学院联合中航通飞华南飞机工业有限公司等单位共同申报的“航空应急救援联合创新应急管理部重点实验室”以及中国民用航空飞行学院联合欧阳明高院士工作站(四川新能源汽车创新中心)、成都产品质量检验研究院、宜宾市产品质量监督检验所等三家单位共同申报的“国家市场监督管理总局重点实验室(储能与动力电池安全)”成功获批。

相关技术案例

航空器的基础要求包括安全性、耐久性、可靠性、维修性和经济性等。

我们学校参与了许多项目。包括C919飞机PMMEL项目开发、高高原机场冷发起动可靠性问题研究(大数据分析技术)航空发动机FADEC系统安全性分析方法、基于可靠性数据的发动机维修间隔制定方法、国产洲际宽体客机ETOPS型号设计与符合性验证技术、航空发动机FADEC系统限时派遣(TLD)、航空发动机在翼清洗时机Wiener预测模型、航空器审定维修要求(CMR)项目制定等。

下图是我们参与的C919飞机PMMEL项目。在C919上运用后,我们发现这个项目的相关技术也可以在eVTOL上应用。

图源:演讲嘉宾素材

实际上,eVTOL的数字控制系统非常多,我们做发动机的数字控制系统和做eVTOL的数字控制系统底层技术是一样的,发动机的要求更低,为10-7

我们的重点研究方向是科研联合攻关及产品研制(如大型垂直起降航空器、混合动力系统、结构等研制等)、航空器适航相关工作(如适航取证、检验测试、系统安全性分析等)、科研平台、项目联合申报、人才培养(如材料、结构轻量化设计等)、应用与产业化推广(如市场挖掘、客户培育、产品推广等)。

最后,我认为低空经济在未来五年会有质的发展,可能会在2030年达到一定规模和市场效应。

(以上内容来自中国民用航空飞行学院低空航空器适航验证工程技术中心主任/教授闫锋于2024年10月31日在嘉定区低空经济产业化与高质量发展大会发表的《低空航空器适航审定与安全管理》主题演讲。)

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