联合航空811号班机事故的适航解读_杨建元.pdf

第 14 卷 第 1 期2023 年 2 月Vol.14 No.1Feb.2023航空工程进展ADVANCES IN AERONAUTICAL SCIENCE AND ENGINEERING联合航空 811号班机事故的适航解读杨建元，方翠，赵彬（北京航空工程技术研究中心 适航室，北京 100076）摘要：航空器舱门解锁和解闩的动力源必须在飞行前与锁闩和锁定系统断开，飞行安全关键结构件必须能承受结构限制载荷和极限载荷，基于风险管理的航空器持续适航事件监控方法需要有充分的使用监测数据作支撑，结合实际案例对适航要求进行解读，对航空器舱门研制和航空器持续适航研究人员有一定的借鉴作用。基于此，通过解读美国联合航空 811号班机事故调查报告，依据国内有关适航规章和规范性文件，采用分析解读的方法研究该事故暴露的问题。结果表明：811号班机前货舱舱门锁闩的驱动系统设计，不符合必须在飞行前与锁闩断开并且在飞行中不能给舱门恢复动力的适航要求；前货舱舱门的 L形固定器设计，不符合适航规章中关于载荷设计及其验证的规定要求；美国联邦航空管理局关于航空器前货舱舱门飞行中意外打开的安全性影响和适航风险水平的评估出现了失误。关键词：适航；联合航空 811号班机事故；航空器舱门；持续适航事件监控中图分类号：V221+.91；V328.2 文献标识码：ADOI:10.16615/ki.1674-8190.2023.01.18Airworthiness analysis of the United Airlines Flight 811 accidentYANG Jianyuan，FANG Cui，ZHAO Bin（Airworthiness Office，Beijing Aeronautical Technology Research Center，Beijing 100076，China）Abstract：All sources of power which can initiate unlocking or unlatching of any cabin doors must be isolated from the latching and locking systems prior to flight，and the key structural parts of flight safety must be able to bear the structural limit loads and ultimate loads，and the method of continuous airworthiness event monitoring based on risk management must depend on the adequate of monitoring data.The airworthiness requirements are interpreted in combination with actual cases，which has a certain referent to aircraft cabin door researchers and aircraft continuous airworthiness researchers.Based on this，taking the accident investigation report of United Airlines Flight 811 as the blueprint，and according to the current domestic airworthiness regulations and normative documents，the me-thod of analytical interpretation is used to study the exposed problems.The results show that the design of the dri-ving system of the front cargo compartment latch of Flight 811 did not meet the airworthiness requirements that it was necessary to disconnect the latch before flight and could not restore power to the cabin door during flight.The design of L-shaped anchor for the front cargo hold door of Flight 811 did not meet the requirements of load design and verification in airworthiness regulations.FAA made mistakes in its assessment of the safety impact and airworthiness risk level of the opening of the front cargo hold door of the aircraft in flight.Key words：airworthiness；United Airlines Flight 811 accident；cabin door；continuous airworthiness event monitoring文章编号：1674-8190（2023）01-151-06收稿日期：20220211；修回日期：20220411通信作者：杨建元,引用格式：杨建元,方翠,赵彬.联合航空 811号班机事故的适航解读J.航空工程进展,2023,14(1):151-156.YANG Jianyuan,FANG Cui,ZHAO Bin.Airworthiness analysis of the United Airlines Flight 811 accidentJ.Advances in Aeronautical Science and Engineering,2023,14(1):151-156.(in Chinese)第 14 卷航空工程进展0引 言1989 年 2 月 24 日，发生了一起严重的飞行事故，美国联合航空 811号班机的前货舱舱门在空中掉落，9 名乘客被吸出客舱坠入太平洋，此次事故的主要原因是前货舱门存在设计缺陷，但在事故调查过程中却发现两个设计缺陷早在 1975 年和1987年分别暴露。为什么飞机仍能带缺陷飞行这么久，这引起乘客和遇难者家属的强烈不满1。深入研究此次事故暴露的问题具有现实意义。一方面，2020 年发生过因舱门研制缺陷而导致的征候，需要结合历史经验再次深刻认识舱门研制的挑战问题；另一方面，国内外正在积极研究推进基于风险管理的航空器持续适航事件监控方法，需要结合历史经验积极规避风险管理可能带来的风险问题。国内，中国民用航空局航空器适航审定司编制下发了 型号合格证持有人持续适航体系的要求2；孙缨军等3结合国内民用飞机实践应用成果进一步研究发展了持续适航事件监控的理念、思路和方法；邢广华等4对运输类飞机持续适航事件原因分析的方法、流程开展了研究；丁晓宇等5对适航指令的符合性时间进行了初步分析；郭鑫6、林桂平7、王冠茹等8对民用飞机持续适航事件风险评估方法、流程、事件收集方法和风险评估流程等进行了研究；邓憬照9以 X 航油供应站为例开展了支线机场航油安全风险评估研究。国外，T.Filburn10结合联合航空 811 号班机事故研究了爆炸性减压的影响；D.Riosinsua 等11提供了一个国家航空安全风险管理决策的框架；I.Ostroumov等12建立了考虑导航系统误差、飞行技术误差和罕见事件影响的航空风险评估组合模型；J.S.Huan 等13采用一种扩展危险回归模型评估事件发生的概率。本文通过解读美国联合航空 811 号班机事故调查报告14，依据当前中国民用航空局的有关适航要求，从舱门驱动的动力源控制要求、飞行安全结构重要件的强度要求、持续适航事件监控的适航风险分析评估要求三方面解读该事故，以供航空工作人员参考借鉴。20世纪 80年代美国民航局的具体适航规定，不是本文研究的重点和事故解读的依据。1事故简介及事故原因1.1事故简介1989年 2月 24日，美国联合航空公司 811号班机正在高空飞行时，前货舱门突然爆裂，撕裂了右前侧机身，9 名乘客被吸出客舱坠入太平洋，随后机组紧急迫降在檀香山机场，除了在空中罹难的 9名乘客，其他人安然无恙13。1.2事故原因美国国家运输安全委员会认定，这起事故的可能原因是飞行中前下货舱门突然打开，随后发生爆炸性减压。舱门突然打开的原因是舱门控制系统中的开关或线路故障，该系统在首次舱门关闭后和飞机起飞前将舱门锁的电气驱动转向解锁位置。导致事故的原因是货舱门锁机构的设计缺陷，这使得它们容易变形，从而使舱门在正确锁闩和锁定后解锁。1987 年泛美航空公司 B-747 客机发生货舱门打开事件后，波音公司和美国联邦航空局没有及时采取纠正措施，这也是造成事故的原因之一14。2适航解读该事故引出的适航启示主要包括防止航空器舱门飞行中意外开启的适航要求以及航空器故障、失效或缺陷等问题解决时限的适航要求。本文依据中国民航局现行有关适航规定对这两方面内容进行分析解读。2.1前货舱舱门空中意外开启是事故发生的主要原因联合航空 811号班机空中飞行过程中，前货舱舱门的 C 形锁闩在电驱动力作用下非正常开启转动，并将 L 形固定器推离其正常工作位置，使得前货舱舱门在空中意外开启。前货舱舱门空中意外开启是事故发生的主要原因。调查发现，飞机前货舱舱门的原始设计存在问题。前货舱舱门的关闭锁定原理如图 1 所示，C形锁闩锁闭旋转扣住固定在舱门上的横杆后，C 形锁闩的开口被 L形固定器挡住，用于防止锁闩意外152第 1 期杨建元等：联合航空 811号班机事故的适航解读转动开启，如此完成舱门的锁闩和锁定。该设计存在两方面的问题：一是驱动舱门转动的动力源在空中仍处于接通状态，二是 L 形固定器的强度不足。2.1.1驱动舱门转动的动力源在空中仍处于接通状态为防止机身舱门在空中意外开启，运输类飞机适航标准 CCAR25.783（a）中条款（4）规定：“所有起动舱门解锁和解闩的动力源必须在飞行前自动与锁闩和锁定系统断开，并且在飞行中不能给门恢复动力”15。失事飞机的前货舱舱门不符合该规定要求。原设计中，希望将驱动前货舱舱门解锁的动力源与舱门外操纵把手的动作可靠地关联起来，使得舱门外把手关闭的同时能够可靠地断开驱动C 形 锁 闩 转 动 的 马 达 的 电 源，从 而 符 合CCAR25.783（a）中条款（4）的规定要求。但实际结果证明该项设计没有达到预期的目的。1987 年，泛美航空的一架飞机发生了舱门意外开启的征候。泛美航空事后指出舱门 S2主控锁开关有一项瑕疵，无法在舱门外把手关闭时关掉舱门电源，此推断在随后的地面测试中得到了证明。由于各种原因，飞机制造商和局方对此问题没有给予正确的判断和足够的重视，问题没有及时解决，导致此次事故的发生。2.1.2L形固定器的强度不足如前所述，L 形固定器是 C 形锁闩位置锁定的元件，是防止舱门意外开启的重要保证。为了可靠地实现此功能，L 形固定器的强度应能承受 C 形锁闩转动时作用在其上的载荷。根据 CCAR25.30125.307，L 形固定器的强度要求需要用限制载荷（服役中预期的最大载荷）和极限载荷（限制载荷乘以规定的安全系数 1.5）来规定；在限制载荷作用下，L 形固定器无有害的永久变形；在极限载荷作用下，L 形固定器至少 3 s不破坏；L形固定器的强度应通过极限载荷静力试验来表明15。但是，该型机服役中暴露出的问题表明，L型固