陆 鹏 郭忠宝 刘 艳 杨 超
（上海飞机设计研究院，中国 上海 201210）
【摘 要】本文结合适航规章要求及民用飞机的特点，研究了快速释压特定风险对民用飞机和机内乘员的安全性影响；通过对适航规章的研究，得出适用于快速释压风险的条款要求，在民用飞机设计过程中做到有的放矢；并且通过对快速释压特定风险形成机理、破坏机制的分析，探索提出了民用飞机在设计和运营过程中针对该风险可以采取的应对措施，最大限度保障飞机和乘员的安全。
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关键词 快速释压；民用飞机；增压舱；增压舱邻界面
０ 引言
民用飞机在飞行过程中，特别是巡航高度(一般是38000英尺)的气压和温度都不适于人类生存，为了乘员安全，会对飞机内部进行增压，使得乘员乘坐飞机在巡航高度仍然感觉与地面环境(气压、氧气等)差别不大，保障生命安全。而由于机身密封性能被破坏(结构破损、密封条失效等)、气源部件失效、空调流量不足等原因，会使得座舱高度升高，出现释压现象，危及乘员和飞机的安全。释压通常有3种类型，包括爆炸释压、快速释压和慢性释压。爆发式释压是指在不超过1.5s内发生，通常这种释压主要发生于小型飞机在非常高的高度飞行时，这种致命的释压并不多见。人类的肺部通常需要约0.2秒的时间来释放它们中间的空气。任何短于这个时间发生的释压都会引起肺部的快速释压以及肺部的撕裂或者严重损伤。对付这类释压唯一可选择的紧急程序就是立即戴上氧气面罩并尽快下降到较低的高度上。快速释压是指发生时间长于1.5秒但是小于10秒的释压情况，压力下降速率超过7000 ft/min。而且通常会有“砰”巨响和座舱空气突然起雾。这种释压没有很高的肺部损伤危险，但是噪音、混乱和雾都不同程度地存在。尽快戴上氧气面罩和下降仍是必要的，但还有其它的紧急措施可用来对付这种释压并减少释压造成的破坏。慢性释压一般在较长一段时间内发生，由于空气压力的逐渐变化，在氧气面罩从座舱顶板落下之前，逐渐或微小释压很难识别。慢性释压对增压飞机来讲也是一种危险。座舱压力的慢慢失去（更常见的是对座舱高度不正确的设置）和座舱高度的缓慢上升可能不会引起机组的及时注意并有效处置。对于所有符合运输级别标准的喷气飞机，FAR25.841 规定“当超出安全的或预调的压差限制和座舱压力高度限制时显示在飞行员或飞行机械员位置的警告显示……以及一个声响的或者视觉的信号（作为座舱高度显示方式的补充）如果在座舱压力高度超出10000英尺时能给予机组警告，就符合关于座舱压力高度限制的警告要求”。另外，这些飞机被要求在增压系统的构件发生故障的情况下能够将客舱高度限制在15000英尺以下。但是这个客舱高度限制不是指的飞机结构失效，而是仅指增压系统中的构件失效。
１ 风险来源
引起快速释压的主要原因包括：
a)压力控制系统失效。流出阀是用以将座舱的压力高度维持在理想的水平，流出阀故障可导致座舱压力控制功能失效。
b)流入座舱的空气减少。典型的导致新鲜空气不能流入座舱的原因包括：空调系统中某些元件不工作，或者发动机或压气机故障。
c)结构失效。可能导致快速释压的飞机结构失效包括舱门或窗户密封性能严重下降、窗户破裂、舱门关闭不正确或者座舱主体结构破裂等。
２ 快速释压的危险性
对飞机来说，快速释压会导致舱内压力变化和增压舱邻界面变形，快速释压风险可能破坏安装在增压舱内或者增压舱邻界面的系统，影响飞机的安全性。
对机内的乘员来说，快速释压风险包括缺氧和失去意识、减压病和冻伤等，最大的威胁就是缺氧，但是飞机内部的应急供氧系统一般可以避免此类危险发生，并且在发生快速释压情况下，机组会采取应急下降程序，下降到安全高度以保证机内外气压平衡和舱内氧气充足。因此，只要正确地采取应对措施，座舱快速释压造成乘员死亡或严重伤害的概率很低，多数为不适或一般性伤害；而且快速释压发生时通常会有“砰”的巨响和座舱空气突然起雾现象，比较容易识别。只要机组受过相关训练，就有足够的时间实施应对措施。
３ 相关的适航规章要求
在民用飞机研制过程中，为了保障飞机的安全性，有CCAR专门的适航规章对该类风险进行设计约束，以保证飞机面对此类风险时候的安全性，具体如下所示：
a) 第25.1309条“设备、系统及安装”，规定了设备、系统和安装的安全性要求；
b) 第25.365条“增压舱载荷要求”，规定了对承受增压舱载荷对结构的要求；
c) 第 25.571条“结构损伤容限和疲劳评定的要求”，规定了对增压舱的要求；
d) 第 25.775 条“风挡和窗户”，规定了对增压舱风挡和窗户的要求；
e) 第25.783条“机身舱门”，规定了对增压舱舱门的要求；
f) 第25.841条“增压座舱”，规定了对增压舱座舱的要求；
g) 第25.843条“增压座舱的试验”，规定了对增压座舱进行强度、功能试验的要求；
h) 第25.1438条“增压系统和气动系统”，规定了增压系统元件试验的要求；
i) 第25.1441条“氧气设备和供氧”，规定了氧气设备和供氧功能的要求；
j) 第25.1453条“防止氧气设备破裂的规定”，规定了加压氧气瓶和氧气瓶与切断阀之间管路需要满足的要求。
４ 设计过程对快速释压风险的考虑
a) 环境变化对布置在增压舱内部系统的影响分析。快速释压会降低增压舱的压力，环境的变化可能会影响系统的运行和引起系统失效，关键系统的异常或失效将会影响飞行安全；但是在飞机设计的过程中，会考虑此类事件发生的情况，提前采取应对措施，例如，将舱内的关键设备设计的可以在压力、温度等环境因素改变的情况下，保持正常工作一段时间，一般该时间会长于飞机应急下降的时间；或者将互为冗余的飞行关键系统布置在不同的舱内，以减缓快速释压对飞行关键系统的影响时间。
b) 增压舱邻界面变形对布置在邻界面附近系统的影响分析。如图1：增压舱1和增压舱2为相邻的飞机增压舱，系统1、系统2和系统3安装在增压舱之间的界面上。如果增压舱1发生快速释压且舱内压力下降，增压舱1与增压舱2之间的压差将会导致界面发生变形，破坏系统1、系统2、系统3的安装和改变这些系统的位置，从而引起系统失效。对于此类情况，一般设计的时候，会对布置在增压舱邻界面附近的设备，会预留一定的间隙，防止因为增压舱邻界面变形导致设备失效的情况发生。对于安装在增压舱之间界面上的冗余系统，采取相互隔离设计，确保界面变形不会同时破坏相互冗余系统。
５ 结语
本文针对民用飞机在飞行过程中可能遭遇快速释压风险的情况，给出了增压舱内部和增压舱邻界面飞行关键系统的布置方法，以最大限度避免由于快速释压导致灾难性事故发生的可能，对于飞机内部乘员来说，由于飞机设计过程中对该风险的考虑，以及机组操作手册中一般具有应对此类风险的措施，所以对乘员的安全性影响在可控制范围之内。
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参考文献
［１］中国民用航空规章 第25 部 运输类飞机适航标准[S].
［２］FAR PART 25 AIRWORTHINESS STANDARDS: TRANSPORT CATEGORY AIRPLANES[S].
［责任编辑：曹明明］