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第一篇：民用飛機(jī)載人艙滅火設(shè)備設(shè)計(jì)

【摘要】為了確保飛機(jī)及機(jī)載設(shè)備和機(jī)上人員的安全，需要為民用飛機(jī)載人艙配置滿足要求的滅火設(shè)備，提供防火功能，用來撲滅可能產(chǎn)生的火情。本文基于民用飛機(jī)適航規(guī)章以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，對民用飛機(jī)載人艙滅火設(shè)備的設(shè)計(jì)、安裝布置和檢驗(yàn)/試驗(yàn)等要求進(jìn)行了研究，為民用飛機(jī)載人艙滅火設(shè)備設(shè)計(jì)提供了參考和依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】客艙；盥洗室；駕駛艙；滅火設(shè)備

0引言

載人艙滅火設(shè)備包括客艙、駕駛艙手提式滅火瓶和盥洗室廢物箱自動釋放式滅火瓶。對于運(yùn)輸類飛機(jī)，應(yīng)根據(jù)其座機(jī)數(shù)配置相應(yīng)數(shù)量的便于取用的客艙和駕駛艙手提式滅火瓶。對于客座量大于20的運(yùn)輸類飛機(jī)，應(yīng)為每個(gè)廁所內(nèi)為每個(gè)收集毛巾、紙張或廢棄物的廢物箱配備固定式滅火器。本文根據(jù)現(xiàn)行有效的適航規(guī)章CCAR25-R4以及適用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，結(jié)合當(dāng)前飛機(jī)滅火設(shè)備技術(shù)發(fā)展水平，提出了民用飛機(jī)載人艙滅火設(shè)備設(shè)計(jì)相關(guān)的要求及設(shè)計(jì)考慮。

1設(shè)計(jì)來源和要求

1.1適航規(guī)章要求

客艙和駕駛艙手提式滅火瓶的設(shè)計(jì)，如數(shù)量、布置、滅火劑類型和劑量、滅火劑毒性等應(yīng)滿足CCAR25.851(a)的要求；盥洗室廢物箱滅火瓶的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足CCAR25.854(b)的要求；載人艙滅火設(shè)備的標(biāo)記標(biāo)識應(yīng)滿足CCAR25.1561的要求；載人艙滅火設(shè)備的安裝和功能應(yīng)滿足CCAR25.1301(a)和25.1309(a)的要求。

1.2運(yùn)營規(guī)章要求

載人艙滅火設(shè)備作為應(yīng)急設(shè)備，應(yīng)滿足CCAR91.415(b)對于應(yīng)急和救生設(shè)備的相關(guān)要求；盥洗室廢物箱滅火瓶應(yīng)滿足CCAR121.308(b)對于廁所防火的相關(guān)要求；客艙和駕駛艙手提式滅火瓶作為應(yīng)急設(shè)備，應(yīng)滿足CCAR121.309(c)對于應(yīng)急設(shè)備的相關(guān)要求。

1.3設(shè)備級要求或標(biāo)準(zhǔn)

1.3.1手提式滅火瓶哈龍型

手提式滅火瓶應(yīng)符合UL711標(biāo)準(zhǔn)的要求，適用于B類和C類火，用于撲滅電氣和可燃液體著火；水型手提式滅火瓶應(yīng)符合TSOC19c標(biāo)準(zhǔn)的要求，滅火劑為水，適用于A類火，用于撲滅普通易燃材料的著火。

1．3．2盥洗室自動式滅火瓶盥洗室滅火瓶應(yīng)滿足DOT/FAA/AR-96/122規(guī)定的最低性能標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.4環(huán)境鑒定要求

載人艙滅火設(shè)備應(yīng)符合飛機(jī)的裝機(jī)條件要求，按照RTCADO-160最新版本定義的環(huán)境條件進(jìn)行鑒定試驗(yàn)，保證其功能在所有經(jīng)批準(zhǔn)的運(yùn)行形態(tài)和條件下均是有效的。

1.5飛機(jī)型號要求

根據(jù)飛機(jī)級功能需求，為了確保飛機(jī)及機(jī)載設(shè)備和機(jī)上人員的安全，需要對飛機(jī)內(nèi)部可能因?yàn)槿藶殄e(cuò)誤產(chǎn)生的著火提供防火功能，應(yīng)為載人艙提供符合要求并經(jīng)過批準(zhǔn)的滅火設(shè)備。

2設(shè)計(jì)考慮

2．1手提式滅火瓶

1）所有的手持滅火器應(yīng)以相似的方法操作（如有限的運(yùn)動需求按壓筏手柄或操作桿）；

2）一旦滅火器從它的存放位置移走，它應(yīng)該完全能被一只手控制，包括開啟，停止和直接噴射；

3）滅火劑的噴射應(yīng)該適合滅火器的類型和使用，建議通過設(shè)計(jì)考慮滅火劑從滅火器中噴射出來的方法來提供最有效的覆蓋；

4）手持滅火器不能從一種類型轉(zhuǎn)換成另一種，任何滅火器不能轉(zhuǎn)用不同類型的滅火劑；

5）滅火劑的型號和裝量應(yīng)當(dāng)適用于該艙室可能發(fā)生的失火類型，并且對于載人艙，應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成使有毒氣體聚積的危險(xiǎn)性減到最小。

2．2盥洗室廢物箱滅火瓶

1）應(yīng)當(dāng)在每個(gè)廁所每個(gè)處置紙制品或者廢物的容器內(nèi)裝備內(nèi)置式固定滅火器，安裝在盥洗室廢物箱內(nèi)，當(dāng)廢物箱內(nèi)產(chǎn)生著火或煙霧時(shí)自動釋放滅火劑至廢物箱內(nèi)；

2）通常還會安裝溫度指示條，安裝在廢物箱的外部，當(dāng)發(fā)生過熱或者著火時(shí)，溫度指示條產(chǎn)生顏色變化，用于提示需要更換指示條標(biāo)簽和盥洗室滅火瓶。

3安裝和布置

3．1手提式滅火瓶

1）手提式滅火瓶的安裝位置應(yīng)是容易接近和易于取用的，且用于固定滅火瓶的支架的鎖閉裝置應(yīng)易于打開，使得滅火瓶方便取用；

2）通常為駕駛艙配置一個(gè)HALON型手提式滅火器，布置在機(jī)組人員方便取用的位置，如飛行員座椅后部內(nèi)飾板上；

3）當(dāng)配置兩個(gè)或更多滅火器時(shí)，應(yīng)該根據(jù)危險(xiǎn)的可能性將它們在座艙中均衡分配。通常為客艙內(nèi)部配置均勻分布的HALON和水型手提式滅火器，應(yīng)布置在機(jī)組人員方便取用的位置，如行李艙內(nèi)、乘務(wù)員座椅附近等。用于在客艙產(chǎn)生火情時(shí)，由機(jī)組人員使用手提式滅火器進(jìn)行撲救；

4）HALON滅火瓶采用無縫鋁制瓶體，配有高強(qiáng)度，低重量的閥門，并使用壓力測量表監(jiān)視滅火劑泄漏情況；

5）應(yīng)該防止滅火器在其安裝位置毀壞。應(yīng)該考慮摩擦，碰撞載荷，溫度，振動，壓力和干涉因素；

6）滅火器固定裝置的顏色應(yīng)該與周圍硬件和背景顏色有反差；

7）滅火器的安裝應(yīng)該使其在不從固定裝置上移走的情況下可以檢查其尺寸或儀表；

8）為了防止滅火器意外觸發(fā)，建議為滅火器設(shè)置可操作的防護(hù)或鎖設(shè)備。這種設(shè)備應(yīng)該在所有類型的滅火器中都是標(biāo)準(zhǔn)的。安全防護(hù)或鎖設(shè)備應(yīng)該阻止滅火器在其存放位置的意外觸發(fā)。鎖設(shè)備對于放置和操作都應(yīng)該是明顯的；

9）對于位于客艙、貨艙或者駕駛艙之外隔艙內(nèi)的廚房，應(yīng)當(dāng)在每個(gè)廚房內(nèi)至少裝備一個(gè)便于取用的手提滅火器。

3．2盥洗室廢物箱滅火瓶

1）盥洗室滅火瓶應(yīng)安裝在廢物箱上，滅火劑釋放管從廢物箱壁上的開孔伸入到廢物箱內(nèi)。

2）溫度指示標(biāo)簽應(yīng)貼在廢物箱外壁便于觀察的位置。

3）為了滿足維護(hù)性要求，當(dāng)安裝盥洗室滅火瓶和溫度指示標(biāo)簽時(shí)，應(yīng)考慮可達(dá)性和可視性。

4標(biāo)記標(biāo)識

4．1指示標(biāo)識

應(yīng)為每一個(gè)載人艙滅火器使用一個(gè)標(biāo)牌指示其位置，滅火器應(yīng)該能在它們的安裝位置被清楚地看到。

4．2設(shè)備標(biāo)識手提式滅火瓶的標(biāo)識至少包括以下內(nèi)容：設(shè)備名稱、型號、設(shè)備件號和序列號、制造商名稱、制造/裝料日期、滿載滅火器重量、滅火劑的重量、滅火劑的類型、上一次水壓試驗(yàn)日期和符合的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，如TSO，MIL,UL等。盥洗室廢物箱滅火瓶的標(biāo)識至少包括以下內(nèi)容：設(shè)備名稱、設(shè)備件號和序列號、制造/生產(chǎn)日期、設(shè)備重量、滅火劑種類、制造商、制造商地址信息等。

5檢驗(yàn)/試驗(yàn)

5．1設(shè)備檢驗(yàn)每個(gè)滅火瓶設(shè)備在出廠前均應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)以確定是否符合材料、規(guī)格和標(biāo)記的要求。

5．2驗(yàn)收試驗(yàn)每個(gè)滅火瓶設(shè)備均應(yīng)通過制造方的驗(yàn)收試驗(yàn)。

5．3設(shè)備鑒定手提式滅火瓶和盥洗室廢物箱滅火瓶應(yīng)按照RTCADO-160最新版本定義的環(huán)境條件進(jìn)行設(shè)備鑒定。

6新型滅火劑研究

由于HALON滅火劑本身的物理化學(xué)性質(zhì)，哈龍滅火劑很容易與大氣層中的臭氧發(fā)生反應(yīng)，消耗掉臭氧分子，對臭氧層造成嚴(yán)重的破壞，對人類的生存環(huán)境帶來巨大的影響。因此，在1994年簽署的蒙特利爾協(xié)議中，全面禁止了哈龍型滅火劑的生產(chǎn)，而對哈龍型滅火劑的使用、運(yùn)輸、存儲等方面的限制也越來越嚴(yán)格。2003年中期，HFC-236fa、HFC-227ea、HCFCBlendB三種HALON1211替代型滅火劑已成功地通過了UL和FAA的MPS全部測試，可以應(yīng)用于民用飛機(jī)的客艙火災(zāi)撲救上。HFC-236fa已經(jīng)具有成熟的手提式滅火器產(chǎn)品，但由于重量和成本等原因，還沒有使用替代滅火劑的飛機(jī)。HFC-236fa和HFC-227ea已作為盥洗室內(nèi)使用的滅火劑分別被空客和波音所使用。

7結(jié)束

語本文研究了載人艙滅火設(shè)備，即駕駛艙和客艙手提式滅火瓶、盥洗室廢物箱滅火瓶的設(shè)計(jì)、安裝布置和檢驗(yàn)/試驗(yàn)等要求，對民用飛機(jī)載人艙滅火設(shè)備設(shè)計(jì)具有參考和指導(dǎo)意義

作者：于水 單位：上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院

第二篇：民用飛機(jī)應(yīng)急撤離信號系統(tǒng)研究

摘要：根據(jù)飛機(jī)安全性和競爭性研究,通過分析應(yīng)急撤離程序,對比幾種主流機(jī)型,提出了一種用于民用飛機(jī)應(yīng)急撤離的信號系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念。應(yīng)急撤離信號系統(tǒng)通過使用按鍵/旋鈕、燈光提示和聲響提示等方式快速的完成信息溝通，從而盡可能的提高應(yīng)急撤離程序的效率。

關(guān)鍵詞：民用飛機(jī)；應(yīng)急撤離；信號系統(tǒng)

1引言

應(yīng)急撤離是指飛機(jī)或機(jī)上發(fā)生嚴(yán)重緊急情況時(shí)，機(jī)組在地面或水上所采取的，保證機(jī)上人員安全或減少飛機(jī)上人員傷害的措施。與應(yīng)急撤離配套的一系列設(shè)施，一直以來都是民機(jī)安全性研究的重要方向。在飛機(jī)應(yīng)急著陸時(shí)，旅客逃生的關(guān)鍵取決于能否迅速、安全地從飛機(jī)撤離的能力，根據(jù)CAAR§25.803(c)對客座量大于44座的飛機(jī),必須表明其最大乘座量的乘員能在90秒鐘內(nèi)在模擬的應(yīng)急情況下從飛機(jī)撤離至地面,該乘座量包括申請合格審定的中國民用航空總局有關(guān)營運(yùn)規(guī)定所要求的機(jī)組成員人數(shù)在內(nèi)。民用飛機(jī)由于機(jī)上人員多且分散，因此當(dāng)飛機(jī)出現(xiàn)應(yīng)急情況時(shí)，必須把應(yīng)急撤離的決定迅速傳達(dá)到每一個(gè)人員，這對救生的成功至關(guān)重要。本文圍繞民用飛機(jī)應(yīng)急撤離程序和國外主流機(jī)型設(shè)計(jì)展開研究，提出了一種服務(wù)于應(yīng)急撤離的信號系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2應(yīng)急撤離信號

考慮到民用飛機(jī)機(jī)上人員多且分散，當(dāng)發(fā)生應(yīng)急情況時(shí)，如果將應(yīng)急撤離的決定迅速的傳達(dá)到每一個(gè)人員，這對救生的成功至關(guān)重要。通過分析應(yīng)急程序，在飛機(jī)出現(xiàn)應(yīng)急情況時(shí)，由機(jī)長同步使用旅客廣播和應(yīng)急撤離信號向全機(jī)指令，要求開始應(yīng)急撤離。應(yīng)急撤離信號是在使用旅客廣播的同時(shí)，通過簡單操作在飛行機(jī)組和乘務(wù)組間建立一個(gè)快速、簡潔的聯(lián)絡(luò)通道。設(shè)計(jì)目標(biāo)是提高緊急情況下機(jī)組人員的響應(yīng)速度以及溝通的效率。通過按鍵、旋鈕、燈光及聲響快速的完成應(yīng)急撤離指令的溝通和傳遞,縮短在應(yīng)急撤離過程中機(jī)組之間的溝通流程,為在危險(xiǎn)情況下機(jī)上人員的盡快撤離贏得時(shí)間,提升應(yīng)急撤離程序的效率。應(yīng)急撤離信號一般分為聲響提示和燈光提示。在駕駛艙內(nèi)設(shè)置由應(yīng)急撤離控制按鈕、撤離指示燈、聲響提示抑制按鈕和蜂鳴器/揚(yáng)聲器；在客艙乘務(wù)員位置設(shè)置由應(yīng)急撤離指示燈，蜂鳴器/揚(yáng)聲器和聲響提示抑制按鈕。應(yīng)急撤離信號的系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以相對獨(dú)立于其他飛機(jī)系統(tǒng)，也可以從系統(tǒng)綜合的角度考慮與通信系統(tǒng)或者客艙系統(tǒng)相結(jié)合。

3主流機(jī)型研究

通過對國外主流機(jī)型的研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)急撤離信號這項(xiàng)技術(shù)在國外大型飛機(jī)的主流機(jī)型上均有不同程度的運(yùn)用。

4系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮

4.1系統(tǒng)功能

應(yīng)急撤離信號系統(tǒng)應(yīng)包括以下幾項(xiàng)功能：1)應(yīng)急撤離信號的；2)應(yīng)急撤離的燈光、聲響指示；3)應(yīng)急撤離聲響指示的抑制；另外，在主流機(jī)型上發(fā)現(xiàn)在駕駛艙內(nèi)有應(yīng)急撤離權(quán)限設(shè)置的功能。駕駛員可以根據(jù)實(shí)際情況為乘務(wù)長配置下達(dá)應(yīng)急撤離指令的權(quán)利。

4.2系統(tǒng)組成和架構(gòu)

通過研究主流機(jī)型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)急撤離信號一般可作為選裝項(xiàng)。又由于應(yīng)急撤離信號的系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對于其他飛機(jī)系統(tǒng)較為獨(dú)立，可以通過獨(dú)立組件相交聯(lián)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，也可以作為其他系統(tǒng)的選裝設(shè)備。

5結(jié)束語

結(jié)合民用飛機(jī)機(jī)應(yīng)急撤離程序，通過設(shè)計(jì)一套用于應(yīng)急撤離的信號系統(tǒng)，可以有效地建立飛機(jī)機(jī)組和乘務(wù)組間快速、簡潔的聯(lián)絡(luò)通道，旨在應(yīng)急撤離時(shí)，通過按鍵、旋鈕、燈光提示和音響提示等快速的完成信息溝通，縮短在實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)急撤離執(zhí)行過程中機(jī)組之間的溝通流程，提高了應(yīng)急撤離程序的效率，也增加了民用飛機(jī)的安全性和競爭能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]CCAR-25-R4，運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]王惠玲.民機(jī)應(yīng)急撤離及救生系統(tǒng)設(shè)備配置分析[J].民用飛機(jī)設(shè)計(jì)與研究，2009（03）.

[3]馬健，90秒內(nèi)撤離淺談運(yùn)輸類飛機(jī)應(yīng)急撤離的適航驗(yàn)證要求[J].國際航空，2009（08）.

作者：朱青 單位：上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院

第三篇：民用飛機(jī)可燃液體防火分區(qū)方法

【摘要】本文依據(jù)相關(guān)的適航規(guī)章和民用飛機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，結(jié)合民用飛機(jī)各區(qū)域內(nèi)著火三要素的類型和特性，對可燃液體防火區(qū)域劃分的方法進(jìn)行了研究，為民用飛機(jī)可燃液體防火區(qū)域劃分和進(jìn)一步的防火分析提供了參考和依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】可燃液體泄漏區(qū)；分區(qū)；著火三要素

0引言

民用飛機(jī)上有存儲可燃液體的油箱和管路，以及與可燃液體管路相連的設(shè)備，在可燃液體存儲和使用的過程中均有可能會產(chǎn)生可燃液體泄漏，可燃液體泄漏區(qū)分區(qū)就是根據(jù)可燃液體泄漏在各區(qū)域的存在特性，結(jié)合各區(qū)域點(diǎn)火源的特性，進(jìn)行區(qū)域劃分，在此基礎(chǔ)上開展各區(qū)域的防火設(shè)計(jì)，進(jìn)一步采取措施降低區(qū)域產(chǎn)生著火的風(fēng)險(xiǎn)。本文根據(jù)適航規(guī)章的要求，以及適航建議的方法，結(jié)合民用飛機(jī)各區(qū)域的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，對可燃液體泄漏區(qū)分區(qū)方法進(jìn)行了研究和分析。

1可燃液體防火概述

1.1著火三要素

易燃材料、點(diǎn)火源、助燃劑（氧化劑）是著火的三個(gè)基本要素。著火是由三要素共同作用產(chǎn)生的，在正常狀態(tài)下，每一要素或其中兩個(gè)要素是以有控制的狀態(tài)存在的，但由于功能失效或意外，使某控制要素或其組合脫離了控制狀態(tài)，這些不受控制的基本要素同時(shí)存在，構(gòu)成潛在著火危險(xiǎn)。

1.2易燃材料

對于民用飛機(jī)，應(yīng)考慮以下幾種易燃材料(包括易燃液體)對著火的影響：燃油、潤滑油和酯類液體、液壓油、酒精和水的混合物、塑膠材料、復(fù)合材料、密封劑、絕緣/隔離涂層。

1.3自燃點(diǎn)易

燃物的自燃點(diǎn)（自主點(diǎn)火溫度）是指在規(guī)定的條件下，易燃物質(zhì)發(fā)生自燃的最低溫度。對于飛機(jī)上的易燃液體，是指液體加熱到一定的溫度后，使其與空氣接觸，在不需引火的條件下，因劇烈的氧化而產(chǎn)生火焰自行燃燒的最低溫度。

1.4點(diǎn)火源點(diǎn)

火源為一種熱源，預(yù)期會在飛機(jī)運(yùn)行和環(huán)境條件下產(chǎn)生，該熱源有足夠的溫度和能量點(diǎn)燃易燃材料。名義點(diǎn)火源：與故障狀態(tài)無關(guān)的點(diǎn)火源。潛在點(diǎn)火源：與故障狀態(tài)有關(guān)的點(diǎn)火源。AC25.863draft規(guī)定了設(shè)備的表面溫度為易燃物自燃點(diǎn)50°F以下時(shí)，可以認(rèn)為該溫度不會成為易燃物的點(diǎn)火源。通常飛機(jī)中易燃液體(燃油)的最低自燃點(diǎn)為450°F(232°C)，因此，將表面溫度超過400°F(204°C)的高溫表面/流體歸結(jié)為點(diǎn)火源。此外，點(diǎn)火源還應(yīng)考慮火花/電弧和明火，具體分類如下：1）熱表面：設(shè)備在正常工作狀態(tài)或故障狀態(tài)下，大于等于204℃的高溫表面。常見熱表面類型點(diǎn)火源有發(fā)動機(jī)機(jī)匣/尾噴管/排氣管的表面區(qū)域、高溫引氣管路的表面區(qū)域和各種類型的過熱設(shè)備等；2）熱流體：由于管路破裂或設(shè)備損壞導(dǎo)致釋放出大于等于204℃的高溫流體。典型的熱流體類型點(diǎn)火源是發(fā)生破裂的高溫引氣管路、接頭或閥門釋放出的高溫引氣；3）火花/電?。河捎谀Σ?、電氣設(shè)備/電纜故障和靜電釋放等引起的火花/電弧；4）明火：設(shè)備在正常工作狀態(tài)或故障狀態(tài)下產(chǎn)生的火焰。常見的明火類型點(diǎn)火源有尾噴管點(diǎn)火、發(fā)動機(jī)/APU喘振產(chǎn)生的明火和故障下的電氣設(shè)備/電纜著火等。

2可燃液體防火分區(qū)

2.1分區(qū)概述

飛機(jī)各個(gè)區(qū)域通常都存在可作為助燃劑的空氣，根據(jù)著火的機(jī)理，飛機(jī)火災(zāi)通常都是由于易燃液體或其蒸氣的點(diǎn)燃而引起的。為了降低著火產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，需要對各區(qū)域內(nèi)易燃液體及其蒸氣以及點(diǎn)火源的存在狀態(tài)進(jìn)行分析和評估，在對各區(qū)域可燃液體泄漏及點(diǎn)火源產(chǎn)生的可能性評估的基礎(chǔ)上，對全機(jī)各區(qū)域進(jìn)行可燃液體防火區(qū)域劃分，確定著火危害產(chǎn)生的可能性并采取相應(yīng)的防護(hù)措施，以達(dá)到最小化著火產(chǎn)生的可能性及盡量降低著火產(chǎn)生的危害的目的。

2.2分區(qū)方法和流程

根據(jù)民用飛機(jī)各區(qū)域可燃液體泄漏源和點(diǎn)火源的存在狀態(tài)，綜合考慮各區(qū)域的防護(hù)設(shè)計(jì)特征和著火風(fēng)險(xiǎn)影響，全機(jī)可以劃分為以下五種類型：1）指定火區(qū)CCAR25.1181規(guī)定的區(qū)域；2）火區(qū)通常情況下存在可燃液體泄漏源，且存在名義點(diǎn)火源的區(qū)域；3）易燃區(qū)通常情況下任何包含可燃液體及其蒸氣的容器或區(qū)域內(nèi)，不包含點(diǎn)火源，一般為燃油箱、液壓油箱、滑油箱、存放和使用燃油液壓油導(dǎo)管和組件等；4）可燃液體泄漏區(qū)通常情況下存在可燃液體泄漏，但不存在名義點(diǎn)火源的區(qū)域，一般為氣密艙后部的機(jī)身內(nèi)部區(qū)域、前起輪艙、機(jī)翼除油箱以外的部分等飛機(jī)上預(yù)期存在可燃液體泄漏的非增壓區(qū)域。5）非危險(xiǎn)區(qū)與可燃液體及其蒸氣采取了隔絕措施，通常情況下不存在可燃液體泄漏的區(qū)域，一般為飛機(jī)的增壓部分，包括駕駛艙、客艙、貨艙、增壓區(qū)內(nèi)的設(shè)備艙等區(qū)域。

3關(guān)于分區(qū)的相關(guān)說明

3.1細(xì)化分區(qū)

通常在完成上述可燃液體防火分區(qū)后，還會針對某些區(qū)域內(nèi)的可燃液體泄漏源和點(diǎn)火源采取一定的防護(hù)隔離措施，在原來的分區(qū)基礎(chǔ)上，進(jìn)行細(xì)化分區(qū)。細(xì)化分區(qū)可能會產(chǎn)生原有區(qū)域類型的變化，舉例如下：1）氣密隔框后增加隔離液壓管路的隔框，在隔框后的區(qū)域內(nèi)燃油管采取雙層管路設(shè)計(jì)，配置獨(dú)立的排液路徑，因此隔框后的區(qū)域不存在可燃液體泄漏源，僅存在潛在點(diǎn)火源，可以視為非危險(xiǎn)區(qū)。2）某些機(jī)型的發(fā)動機(jī)尾噴口區(qū)域，在一定范圍內(nèi)只存在高溫，設(shè)計(jì)時(shí)避免了可燃液體到達(dá)該范圍內(nèi)，可以視為非危險(xiǎn)區(qū)。

3.2其他分類說明

對于指定火區(qū)和火區(qū)，通常采用適航規(guī)章和咨詢通告中對于指定火區(qū)建議的防火設(shè)計(jì)措施，對于易燃區(qū)也有適用的防爆適航條款和咨詢通告要求，而非危險(xiǎn)區(qū)并不屬于可燃液體防火設(shè)計(jì)考慮的范疇，因此在對25.863條款進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證時(shí)，可燃液體泄漏區(qū)的劃分、評估、分析和驗(yàn)證尤為關(guān)鍵。而可燃液體防火分區(qū)除了以上5種類型外，有時(shí)也會根據(jù)需要，在進(jìn)行著火風(fēng)險(xiǎn)評估和分析的過程中，引入以下幾類分區(qū)的概念：1）鄰近指定火區(qū)鄰近指定火區(qū)是指火區(qū)的物理鄰近區(qū)域，一般包括與發(fā)動機(jī)連接的吊掛、支柱、防火墻后面的短艙區(qū)域、不屬于指定火區(qū)的風(fēng)扇整流罩以及APU部件的鄰近區(qū)域。通常情況下，防火墻可作為指定火區(qū)和鄰近指定火區(qū)劃分的一道邊界，考慮到防火墻的高溫特性，鄰近指定火區(qū)的防護(hù)措施通常參考指定火區(qū)的要求進(jìn)行，如布置上的分離、指定的通風(fēng)量、排液、耐火要求等。2）包含液壓系統(tǒng)部件的區(qū)域由于燃油管采取了雙層管路設(shè)計(jì)，因此可能的可燃液體泄漏源主要存在于包含液壓系統(tǒng)部件的區(qū)域，在此分區(qū)基礎(chǔ)上，針對這些區(qū)域內(nèi)可能的泄漏源特性，結(jié)合區(qū)域內(nèi)點(diǎn)火源的特性，進(jìn)行著火風(fēng)險(xiǎn)分析，對于指定的管路或接頭進(jìn)行設(shè)計(jì)更改或優(yōu)化，或采取相應(yīng)的點(diǎn)火源防護(hù)措施。3）包含電子電氣設(shè)備的區(qū)域?qū)τ谒邪娮与姎庠O(shè)備的區(qū)域，尤其是可能存在可燃液體泄漏源的區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)評估和分析，涉及電子電氣設(shè)備數(shù)量多、導(dǎo)線復(fù)雜的區(qū)域，其潛在點(diǎn)火源相關(guān)的故障狀態(tài)分析相對復(fù)雜，可采取與可燃液體泄漏的隔離措施，避免電子電氣設(shè)備與可能的可燃液體漏液接觸。

4結(jié)束

語本文的研究對民用飛機(jī)全機(jī)防火設(shè)計(jì)具有參考和指導(dǎo)意義，根據(jù)民用飛機(jī)各區(qū)域的布置和設(shè)計(jì)特征，結(jié)合著火三要素進(jìn)行可燃液體防火分區(qū)，是民用飛機(jī)防火設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的前提，對各區(qū)域可能引起著火的要素進(jìn)行識別，并在后續(xù)設(shè)計(jì)中考慮相應(yīng)的防護(hù)措施，有利于全機(jī)防火驗(yàn)證工作的順利開展和完成。

【參考文獻(xiàn)】

［1］中國民航總局,CCAR25-R4,中國民用航空規(guī)章第25部-運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)[S].2011.

［2］《飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊》總編委會.飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊第13冊:動力裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京.航空工業(yè)出版社,2006.

［3］ANM-110,AC25.863-1draft,FLAMMABLEFLUIDFIREPROTECTION.

［4］中華人民共和國國家軍用標(biāo)準(zhǔn)，GJB3568-99,中國人民解放軍總裝備部，1999.

作者：于水 單位：上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院

第四篇：民用飛機(jī)適航審定單粒子翻轉(zhuǎn)考慮

【摘要】本文討論了民用飛機(jī)機(jī)載電子硬件審查中的單粒子翻轉(zhuǎn)問題。首先介紹了單粒子翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因，根據(jù)可編程電子硬件的工藝類型闡述了單粒子翻轉(zhuǎn)的影響，從芯片設(shè)計(jì)和用戶系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩方面總結(jié)了單粒子翻轉(zhuǎn)的常用減緩策略。

【關(guān)鍵詞】單粒子翻轉(zhuǎn)；機(jī)載電子硬件；適航審定

0前言

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的快速發(fā)展，可編程邏輯電子器件在民用飛機(jī)領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。常見的可編程電子器件包括可編程邏輯器件（PLD）、復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）、現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）、專用集成電路（ASIC）等。可編程器體積小、配置靈活，能夠以較低的功耗實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能。但可編程器件內(nèi)部的邏輯規(guī)模巨大，對外部不可見，要想實(shí)現(xiàn)對每個(gè)邏輯門狀態(tài)的完全驗(yàn)證很難實(shí)現(xiàn)。為此，開發(fā)者通常采取嚴(yán)格的研制流程，例如DO-254，保證器件工作的可靠性。影響可編程器件可靠性的因素既有設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，也有外部因素，外部因素包括單粒子翻轉(zhuǎn)。適航當(dāng)局在機(jī)載電子硬件的審查過程中，對單粒子翻轉(zhuǎn)引起的失效及其減緩策略給予了特別的關(guān)注。本文以常見的可編程邏輯器件FPGA為例，闡述可編程邏輯器件的單粒子翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象及其減緩策略。

1單粒子翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象

單粒子翻轉(zhuǎn)指的是半導(dǎo)體存儲器件內(nèi)部的存儲單元的狀態(tài)變化，例如從0變到1或從1變到0。其物理原因是存儲單元的電荷由于外界影響而發(fā)生了變化。理論上來說，任何半導(dǎo)體器件都有單粒子翻轉(zhuǎn)的可能。單粒子翻轉(zhuǎn)可能影響存儲器件中的一個(gè)或多個(gè)比特位。即使沒有系統(tǒng)設(shè)計(jì)的邏輯錯(cuò)誤，如果單粒子翻轉(zhuǎn)改變了系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵狀態(tài)，仍然有可能對系統(tǒng)產(chǎn)生災(zāi)難性的影響。例如，對飛機(jī)而言，如果空速和迎角發(fā)生錯(cuò)誤，則可能使系統(tǒng)產(chǎn)生錯(cuò)誤的響應(yīng)，嚴(yán)重影響飛行安全。因此，如何通過合適的設(shè)計(jì)手段來避免單粒子翻轉(zhuǎn)的不利影響，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)健性成為飛機(jī)設(shè)計(jì)人員必須考慮的問題。對于半導(dǎo)體器件而言，單粒子翻轉(zhuǎn)主要有兩個(gè)來源：中子和α粒子。中子主要由于宇宙中的高能質(zhì)子與大氣分子碰撞而產(chǎn)生。高度越大，單位時(shí)間和單位面積內(nèi)的中子數(shù)量越多。當(dāng)不帶電的中子穿過半導(dǎo)體的不同材料層時(shí)，會產(chǎn)生離子（帶電粒子），當(dāng)離子路徑穿過耗盡區(qū)或者接近P-N結(jié)時(shí)，其產(chǎn)生的電子或空穴會使存儲單元的狀態(tài)發(fā)生變化。α粒子為低能量粒子，主要由封裝材料引起。帶電的α粒子能夠產(chǎn)生離子化路徑，從而使存儲單元的電荷狀態(tài)發(fā)生變化。由于α粒子的能量低，只有那些與硅片非常接近的封裝材料才會對其產(chǎn)生影響。在半導(dǎo)體領(lǐng)域，廠家會采用超低α粒子的封裝材料，盡量減少對半導(dǎo)體的影響。

2單粒子翻轉(zhuǎn)

對不同類型FPGA的影響單粒子翻轉(zhuǎn)對不同工藝的可編程電子器件有著不同的影響。單粒子翻轉(zhuǎn)對FPGA的影響主要體現(xiàn)對其內(nèi)部隨機(jī)存儲單元（RAM）的影響。無論何種類型的FPGA，只要其內(nèi)部有RAM，都可能受到單粒子翻轉(zhuǎn)的影響。FPGA內(nèi)部的RAM包括用于配置的RAM和嵌入式RAM。

2.1FPGA的工藝類型

常見的可編程器件主要有以下三種工藝：（1）Flash：基于flash的FPGA斷電后配置邏輯不消失，上電后可立即啟動，無需從外部加載配置文件。Flash工藝FPGA可重復(fù)編程。（2）SRAM：基于SRAM的FPGA可重復(fù)編程，其配置單元斷電后信息丟失，每次上電時(shí)需重新加載。所以，該類型的FPGA必須在外部配置一塊存儲芯片來存儲配置文件，而且它需要上電配置的時(shí)間。（3）反熔絲：只能一次編程，無法更改邏輯配置，無需啟動加載過程。

2.2對器件配置單元的影響

可編程邏輯器件的的配置單元用來存儲硬件描述語言經(jīng)過綜合、布局和布線后生成的配置文件，決定了器件的邏輯功能。基于Flash和反熔絲工藝的FPGA，其配置單元不會受到單粒子翻轉(zhuǎn)的影響?；赟RAM的FPGA，其配置單元?jiǎng)t可能由于單粒子翻轉(zhuǎn)的影響而發(fā)生狀態(tài)變化，必須有適當(dāng)?shù)拇胧z測單粒子翻轉(zhuǎn)引起的錯(cuò)誤，并在上一層級的設(shè)計(jì)中抑制單粒子翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生的不利影響。

2.3對器件嵌入式RAM的影響為了進(jìn)一步擴(kuò)展器件功能，芯片廠商會在FPGA中引入嵌入式RAM，用來在程序運(yùn)行中臨時(shí)存儲數(shù)據(jù)。嵌入式RAM不僅存在于基于SRAM的器件中，還存在于基于Flash和反熔絲的FPGA。這些器件的嵌入式RAM容易受到單粒子翻轉(zhuǎn)的影響，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須有措施檢測到數(shù)據(jù)的損壞。

3單粒子翻轉(zhuǎn)減緩策略

對單粒子翻轉(zhuǎn)的減緩，可以從芯片設(shè)計(jì)和用戶設(shè)計(jì)的角度來進(jìn)行。

3.1芯片設(shè)計(jì)技術(shù)

對于芯片生產(chǎn)廠家，其可以利用低α粒子的封裝材料，還可采用特殊的交錯(cuò)和布局技術(shù)，減少單粒子翻轉(zhuǎn)發(fā)生的概率，或增強(qiáng)對單粒子翻轉(zhuǎn)引起錯(cuò)誤的檢測和糾錯(cuò)能力。根據(jù)器件運(yùn)行的不同階段，可分為上電時(shí)檢測和運(yùn)行時(shí)檢測。

3.2上電時(shí)檢測

在器件上電時(shí)檢測配置文件的完整性。對基于Flash和反熔絲的器件，因其對單粒子翻轉(zhuǎn)不敏感，無需進(jìn)行此類檢測。對基于SRAM的器件，常用的做法是CRC校驗(yàn)。很多FPGA器件提供了該功能，只需在代碼中啟用即可。例如可利用芯片的32位CRC校驗(yàn)內(nèi)置特性檢測配置單元存儲中發(fā)生的錯(cuò)誤。如果用戶自己實(shí)現(xiàn)檢測功能，則會占用額外的芯片資源。

3.3運(yùn)行時(shí)檢測

有的器件可以提供對內(nèi)部嵌入式RAM的錯(cuò)誤檢測和糾正。例如，有的FPGA可檢測并糾正嵌入式SRAM中單個(gè)比特位的錯(cuò)誤，檢測兩個(gè)比特位的錯(cuò)誤但不糾正。此外，還可以在更高層級采取措施防止單粒子翻轉(zhuǎn)的不利影響。在設(shè)備級，可以實(shí)現(xiàn)指令-監(jiān)控架構(gòu)，通過一個(gè)獨(dú)立的通道檢測另一個(gè)通道發(fā)生的錯(cuò)誤。對于計(jì)算機(jī)，除了指令監(jiān)控架構(gòu)，可采用三模冗余技術(shù)：給一個(gè)處理器配備三份內(nèi)存，同步運(yùn)行，在比較模塊中實(shí)時(shí)比較三份內(nèi)存的差異，如果發(fā)現(xiàn)異常則對錯(cuò)誤的內(nèi)容進(jìn)行糾正。這種架構(gòu)可以檢測并糾正其中某個(gè)內(nèi)存發(fā)生的錯(cuò)誤，大大降低了單粒子翻轉(zhuǎn)引起的故障，提高了系統(tǒng)可靠性。系統(tǒng)層級也可以實(shí)現(xiàn)多種監(jiān)控器，根據(jù)期望的正常運(yùn)行范圍對系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控，檢測被監(jiān)控對象的異常行為，包括由單粒子翻轉(zhuǎn)引起的錯(cuò)誤。系統(tǒng)邏輯根據(jù)監(jiān)控器的輸出采取合適的響應(yīng)，并根據(jù)需要告知用戶。

4結(jié)論

單粒子翻轉(zhuǎn)會使半導(dǎo)體存儲單元的狀態(tài)發(fā)生變化，對飛機(jī)的安全運(yùn)行產(chǎn)生重要影響。本文討論了單粒子翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象和產(chǎn)生的原因、對不同類型FPGA的影響，以及芯片設(shè)計(jì)和用戶邏輯設(shè)計(jì)中的減緩措施。民用飛機(jī)的高安全性要求使得單粒子翻轉(zhuǎn)得到了適航審查當(dāng)局和研制單位的日益重視。

【參考文獻(xiàn)】

［1］張碩,伊小素,孫進(jìn)輝,張倩.SRAM型FPGA帶刷新的新分層三模冗余技術(shù)容錯(cuò)分析[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2012(11):44-49.

作者：吳健 單位：上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院