机载航空电子设备安全性研究

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近几十年来，随着机载航空电子设备等各项技术的不断发展和运行环境的不断完善，自身的余度等安全性设计也不断提高，然而人为因素则已成为制约航空安全水平的首要环节。据统计数字显示，近70%的事故由人为原因导致，该原因则成为制约航空安全的最大障碍。安全性评估是飞机安全性工程中的一项重要内容，其目的是通过安全性风险分析与评估，识别、评价系统存在的危险，并根据危险的程度提出消除或控制危险的措施，避免重大的安全事故的发生。工程阶段的安全评估技术产生于20世纪60年代初期英美等工业发达国家，并于20世纪80年代逐步引入我国，通过吸收、消化国外安全检查表和安全性分析方法，逐步在航天、化工及核工业等行业开始应用相应的分析评价方法。航空领域于20世纪80年代中期已逐步推行安全检查表等安全性分析方法。但是在航空领域，安全性分析方法主要应用在装备研制阶段，而且因为缺少全面的安全性设计标准和相应的评估检查方法，装备的安全性工作停留在较低层次。随着对安全性的逐步重视，越来越多的安全性工作方法得到了推广和应用，如何实现对装备安全性工作状态的有效控制，已经成为各个行业关注的重点。因此，如何有效地评估装备安全性状态成为急需解决的问题之一。目前，从航空装备安全性分析与评估专业领域来看，在型号立项论证阶段，依然缺乏全面的安全性设计标准，缺少全面、完备的安全性指标，难以实现对安全状态的描述，以至于在验证阶段，无法建立适用的安全性评估模型和评估准则，评估仅仅停留在对具体定性要求的满足率考核上，难以对型号当前状态下的安全性状态进行全面、准确、快速的评估。另外，由于飞机安全性评估是一个复杂的多因素决策分析问题，主要包括飞机系统、各类人员、外部环境3个方面，且各因素及相互之间存在着极大的不确定性，造成各因素教练关系复杂，变化趋势难以确定，状态评估工作难以开展。

1问题的解决方案

为了更全面、系统地给出航空电子设备与飞机和人员之间相互的安全影响，通过研究，将“人-机-环境”系统理论应用到机载航空电子设备的安全性评估中。“人-机-环境”系统工程的研究可用图1来形象地描述，它包括人本身特性、机器特性、环境特性、人-机器之间关系、人-环境之间关系、机器-环境之间关系、人-机器-环境之间关系共7项内容的研究。图1人-机-环境系统工程研究范畴示意图设备对人的安全性要求体现在维修安全性方面。随着机载航空电子设备的不断发展和应用，设备的功率越来越大，设备的材料也越来越复杂。而飞机航程和时间的大幅增加也导致人员接触飞行的时间越来越长。设备对人的安全影响主要体现在人身伤害方面。A-10雷电攻击机是一种十分结实且火力非常强的攻击机，其厚重的装甲造就了其优秀的防护能力，但据统计，A-10攻击机的飞行员多发癌症。在给敌方留下“海湾战争综合症”的同时，贫铀弹也给己方造成了不可磨灭的伤害。据调查，A-10攻击机座舱下部安装了一门GAU-8型30mm机炮，由于它使用贫铀弹，且未采取相应的防护措施，对飞行员和维护人员的人身安全也造成了威胁。通过分析和研究，确定了相关的设备对人的安全性评估要求，具体如下：①设备插头或插座脱离后的电压（电连接器的选择与设计应保证不会误接，或者即使误接也不会造成伤害）不得超过24V；②电连接器结构应防止接入其内的裸线传出连接器，并不会与人体直接接触；③电子设备产生的辐射值不得超过规定的人体所能接受的安全辐射值；④材料应避免对人体生理产生伤害，如果达不到这一要求，必须采取安全技术措施和提示性安全措施；⑤配电装置（配电线路）内超过安全低电压的全部接点，必须加以防护，保证在设备运行或停止供电时人体各部分都不能触及；⑥设备所有外露的零部件边缘应倒圆到半径不小于1mm，露出的棱角应倒圆到半径不小于4mm，对其他零部件的边缘也应倒角、去毛刺；⑦对于可运动设备的齿轮、扇叶和其他运动、传动机构（如皮带、连杆等）应加防护措施，在正常工作时使人员身体各部位均不能触及；⑧对于可转动的大型天线、天线转台与操作控制部分不在一起的设备，应采取的措施为设备警铃或其他告警措施，在转动天线前向附近人员发出转动警报，如果把手、旋钮或操纵杆等松动会给人员带来危险，则要以可靠的方式固定，使它们在正常使用中不会松动。以上述①“设备插头或插座脱离后的电压不得超过24V”此项要求为例，研究形成了专项实验的要求，具体如下：试验对象：对某型机载设备在插头（座）分离情况下的插针（共676项）带电安全性进行检查。试验条件：①飞机状态良好并按停放要求可靠接地，设备状态良好，无故障；②三级计量单位定标吻合的电压表。试验要求：①测试时，机上所有系统或设备均不开机；②测量残余电压时，仪器探头的触点应靠近零件或组合件的结合处，距结合处应不大于20mm。试验程序：产品上电后按顺序依次对676根插针的带电情况进行测量，并根据试验进度进行3min循环供电，在完成所有的测量后进行统计评估。本次试验的结果为：电压为0V的有376根插针，0～0.1V的之间有229根插针，0.1～1V的有71根插针，测量结果均满足GJB358—1987《军用飞机电搭接技术要求》。

2结论及结束语

上述方法是针对航空装备在研制阶段中碰到的安全性问题，充分考虑了设备对人的安全性影响，形成了机载航空电子设备对人的安全性评估要求。以残余电压为例，研究形成了此项要求的考核方法，其中包含了试验条件、要求及程序，并通过某型设备在试验过程中的具体操作流程及试验结果，最终以国军标为标准对方法的可行性和准确性进行了考核。考核结果表明，本文建立的设备对人的安全性要求真实地反映了装备使用过程中的维修安全问题，建立的安全性专项试验方法即可为残余电压此项要求的安全性评估验证提供操作规范及依据，也可为其他要求的安全性评估提供参考，最终为机载航空电子设备的安全性评估奠定基础。

参考文献：

［1］浙江省质检院.JB/T11726—2013机床电气控制系统•残余电压试验规范［S］.北京：中国标准出版社，2013.

［2］美国运输部联邦航空局.AC25-7A运输类飞机合格审定飞行试验指南［S］.北京：航空工业出版社，1998.

［3］美国联邦航空局.AC20-151关于机载防撞系统（TCASⅡ）7.0版本和S模式应答机的咨询通告［S］.［出版地不详］［出版年不详］.

［4］孙长华.飞行安全中人的因素［J］.国际航空，1996（3）.

［5］［作者不详］.1991—2000年西方制造的大型民用喷气式飞机事故统计［J］.国际航空，2002（2）.

作者:张二虎 顾仁碗 单位:中国飞行试验研究院