鸟击对航空器的影响

航空发表于 2010-8-13 20:42:09

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航空发表于 2010-8-13 20:42:25

1 鸟击对航空器的影响 民航总局航空安全技术中心李敬路遥栗牧怀 一、鸟的撞击力计算 鸟击的损失与航空器受损部位、受损程度直接相关，而航空器受损程度又是 由航空器与鸟相撞所产生的撞击力决定的。 有许多因素影响鸟的撞击力，包括碰撞速度、鸟的重量、鸟的密度、鸟的硬 度、碰撞的角度、碰撞表面的形状、碰撞表面的硬度。航空器上撞击力的精确计 算包括鸟的重量、撞击速度、鸟的尺寸和形状、鸟的密度和撞击角。如果以公式 表示，撞击力应与鸟的质量和撞击速度平方成比例。 为了计算的简单化，作如下假设： l 碰撞速度等于飞机的速度； l 碰撞角度是90 度； l 鸟的形状是球形； l 鸟在碰撞后一半变形； l 飞机碰撞表面不变； l 飞机碰撞表面是平面。 鸟撞击力的数学方程式推导如下： 1. 鸟撞击航空器外壳产生的能量—或者压力—传递可以通过有关的简单计 算来估算。采用最简单的近似—鸟在碰撞后停靠并“粘在”航空器上—鸟 的动能变化是 2 2 1 DKE =W = Fd = mv 其中W 是功，F 是力，d 是力作用距离，m是鸟的质量，v 是飞机的速度。 2. 鸟所受的力－与飞机所受的力相同－由下式给出 d mv d KE F 2 2 = D = 鸟的质量m和飞机的速度v 容易估计。关键参数是力作用的距离d。 2 3. 作为第一次近似，假设鸟碰撞过程中行进了一半的距离。如果进一步假设 鸟是一个球，结果是 r mv F 2 2 = 4. 如果假设鸟是球形的，那么鸟的大小取决于它的质量， r p 3 r 3 4 m = ·V = r 其中ρ是鸟的密度。 5. 结合上面两个式子给出 3 2 r 2 V 2 F p r = 下表列出了不同鸟的重量和撞击速度下的撞击力数据。从中可看出，4 磅的鸟 撞击速度300 节的航空器的风挡时，产生的撞击力高达55,000 磅。同时，15 磅的 雁撞击速度300 节的航空器的风挡时，产生的撞击力高达82,000 磅—这个撞击力 超过了风挡审定标准的200%到300%。 航空器速度（节） 鸟的种类 与重量(磅) 100 150 200 250 280 300 350 400 450 八哥 0.187(3 盎司) 995 2238 3978 6216 7798 8951 12184 15913 20140 剪嘴鸥 1.5 2775 6244 11100 17343 21756 24974 33993 44399 56193 鸭 4.0 6078 13676 24314 37990 47655 54706 74461 97255 123088 加拿大雁 15.0 9118 20515 36471 56985 71482 82059 111691 145883 184633 二、鸟击对航空器的损伤 所有航空器型号均易受到鸟击，只是易损性不同。各航空器型号的撞击次数 与服役的航空器数量、起飞和着陆数量以及特定航空器型号所运行的机场等因素 有关。例如，加拿大最常发生鸟击的航空器为冲8，这是一种每日在一些缺乏有效 3 野生动物管理计划的小型机场多次起降的短程航空器。 航空器上所有朝前的部位都面临鸟击风险。在起飞和着陆期间，当航空器处 于大仰角姿态时，航空器下部和起落架同样也存在被撞危险。在评估可能的损坏 等级时，必须考虑鸟的尺寸和重量、航空器速度、发动机型号、进气道直径、发 动机的马力调定值、航空器上的确切撞击部位等多方面的因素。 1、鸟击对航空器不同部件的影响 喷气发动机 喷气发动机在鸟击方面有一些值得注意的特点： l 燃气涡轮发动机的结构、部件和高转速压气机和涡轮速度的特点令其在鸟 击损坏方面易于受损。 l 喷气发动机的高进气率赋予他们巨大吸尘器的特点，不仅可以使飞鸟飞进 发动机，还使得发动机吸入飞鸟。 l 涡扇发动机较大的前部区域增加了鸟击的可能性。 l 大型涡扇发动机用于不易机动的飞机，因此无法采取避开鸟的行动。 l 现代喷气发动机通常比老型号更安静。安静的飞机无法给飞鸟提供足够的 时间采取规避行动。飞机降噪是应环境和社会压力而进行的，这些降噪措 施可能实际上增加了鸟击可能性，对飞行安全造成负面影响。 l 在起飞和初始爬升（以及进近和着陆）过程中，涡轮驱动的飞机比轻型飞 机的速度快得多；随之产生的鸟击冲力及对发动机造成损坏的潜在影响也 将更大。 大多数单独飞行的小型鸟与喷气发动机相撞后被第一级叶片击碎并进入发动 机内部，但不会引起严重的发动机损坏。一只中等尺寸鸟的单次相撞以及多只小 型鸟的同时相撞通常会引起发动机某种程度的损坏。第一级风扇的叶片可能弯曲 或者变形。在一只或多只大鸟更为严重的撞击下，一些叶片可能折断。折断的叶 片被吸入到发动机内，损坏发动机的内部，甚至可能引起发动机完全故障或毁坏。 有时，还可能导致发动机的非包容性故障。从发动机整流罩内飞出的发动机零件 还可能损坏航空器的其它系统或结构。 由于大型高涵道比涡扇发动机越来越普遍的使用，更大的发动机前端区域增 加了鸟群单次或多次撞击的机会。但高达80%的吸入空气流过发动机的主燃气发 4 生器核心周围，可避免部分鸟碎片直接进入更易受损坏的发动机核心。尽管在发 动机的设计上不断改进，但最终的结果仍然是新型发动机与早期的发动机所遭受 的鸟击损坏几乎一样。 活塞、涡桨和涡轴发动机 一般而言，这些发动机较涡喷/涡扇发动机更不易遭受鸟击的严重损坏。这些 发动机的进气区域比涡扇发动机小很多，并且螺旋桨或转子叶片可将鸟的碎片抛 离发动机进气口从而提供一些保护。但是，损坏的螺旋桨叶片也可能引起灾难。 在不平衡的载荷下，发动机可能严重损坏并且可能从其安装支架上脱落。 风挡 风挡所受的撞击包括仅残留少量血迹到大范围破碎的多种情况。血迹会遮挡 飞行员视线；而发生穿透性撞击时，鸟的残骸和风挡碎片可能引起机组成员受伤 甚至死亡。在活塞发动机为动力的飞机和直升机上，风挡通常采用未经严重鸟击 承受能力审定的轻树脂玻璃材料。即使这些航空器以低于喷气飞机的速度飞行， 鸟击的撞击力减小，但仍发生了多起风挡破碎和穿透的事故。由于发动机和螺旋 桨所提供的保护，单发活塞航空器的风挡更不易遭受撞击。对于直升机，非常大 的风挡区域预示着更大的风险。此外，在飞行中的大部分时间内，直升机在更多 鸟类飞行的低高度上飞行。 机翼和尾部结构 与机翼前缘或尾部部件相撞可能导致蒙皮凹陷或穿孔，并且可能撕裂或扭弯 金属，可能会损坏操纵舵面。如果鸟足够重或密，航空器速度足够高，则鸟可以 穿入航空器机构内，损坏梁和操纵钢索或液压部件。许多机翼设计中在机翼前缘 或后缘使用了增升设备，如襟翼或缝翼。这些增升装置也可能遭受鸟击。这些都 会影响飞行操纵。 起落架 表面上看，航空器的起落架是非常坚固的、有能力吸收着陆重载的部件。但 是，仔细观察可发现航空器上使用的主起落架上包含大量易损部件，如液压管、 电线、电磁线圈和微开关，损坏这些易损部件，也可能会导致起落架工作失常， 使飞机无法正常着陆。虽然鸟击极少会引起起落架的严重结构损坏，但在哺乳动 物撞击的情况下（特别是鹿），起落架会遭受严重损坏。 其它部件 5 航空器其它部位也会因鸟击而损坏，它们的修理费用和修理时间不同。这些 部件包括雷达罩、着陆灯和空速管。如果鸟类残骸打坏或者堵塞了空速管，会造 成仪表指示混乱，导致飞行员操作失误。 延迟损坏 鸟击的一种较为险恶的后果是造成不易立即发现的损坏，损坏不会立即显现 出来。有记载表明，尽管鸟击后对发动机进行了基本的目视检查，没有发现损伤， 航空器发动机在遭受鸟击后的航班中还是出现了故障。经常，在发动机定期检查 以及对拆卸的航空器零件进行无损探测中才会发现那些先前的鸟击损伤。 2、2000 年ICAO 鸟击信息系统（IBIS）的鸟击航空器损伤信息 鸟击是世界范围内的问题。由于鸟击数据的收集是理解问题的基础和制定机 场鸟类控制方案的要素，为了在世界范围内收集和发布航空器鸟击信息，ICAO 创 建了鸟击信息系统（IBIS）。 2000 年，向ICAO 报告的鸟击事件共有8458 起。这是自1980 年IBIS 开始接 收鸟击信息以来ICAO 收到的鸟击报告数量最多的一年。这些鸟击事件由30 个国 家报告，发生在122 个国家和地区。 90%的提供了撞击位置的鸟击发生在机场或机场附件。38%的鸟击发生在起飞 滑跑和爬升阶段，56%的鸟击发生在进近和着陆滑行阶段。 危险鸟类及对航空器的损伤 只有大约36%的鸟击报告中报告了撞击的鸟的种类。其中，雀形目鸟是次数 最多的，占35%；排第二位的是鸥类，占24%；猛禽类占12%；鸽子和家鸽占11%； 水鸟占8%。在确定对航空器安全构成最大危险的鸟的种类时，必须考虑的因素包 括出现的鸟的数量、鸟的重量和密度、鸟成群飞行的行为、机场及机场附近鸟的 行为以及它们对航空器的反应。 对5832 起（69%）鸟击报告编排了航空器损伤程度。其中，189 起（3%）造 成了较大损伤；564 起（10%）造成轻微损伤；5078 起（87%）没有造成明显损伤。 此外，对鸟击事件按损伤程度进行编排。雀形目鸟（大多为小的栖息鸟）被 报告了543 次，并有39 次（占7%）造成了航空器损伤；381 起鸟击中涉及鸥类， 23%造成了航空器损伤；猛禽类有204 起，其中36%造成了航空器损伤；家鸽和鸽 子有206 起，但仅有9%造成了航空器损伤；水鸟造成损伤的发生率最高，在水鸟 6 引起的170 起鸟击中，82 起（48%）造成了航空器损伤。 图1 不同种类的鸟造成的损伤程度 航空器撞击的部位 航空器撞击的部位被报告了7926 次。撞击最频繁的部位为风挡，1361 起；其 次是机头，1355 起；然后是发动机，1100 起。撞击最容易损坏的部位是发动机， 共360 起，其损坏/撞击率是最高的，大约为1/3。 图2 航空器各部位与鸟击损坏的关系 鸟击的后果 鸟击对航空器飞行造成的影响情况被报告了5098 次。在4448 起（87%）中， 鸟击对飞行没有造成影响。对飞行造成影响的鸟击共计650 起，占报告了影响情 况的鸟击事件总数的13%。其中，470 起造成预防性着陆或中断起飞，占报告了影 响情况的鸟击事件的9%；33 起造成发动机停车，其中还包括1 起发动机起火；机 7 身被穿透8 次；遮挡视界8 次。如图3 所示。 图3 鸟击的后果 3、中国民航的鸟击损伤状况 民航总局航空安全技术中心对适航信息网和航空安全信息系统中的鸟击数据 进行了统计。我国民用航空1991 年至2002 年，共报告了437 次鸟击事件。其中 2002 年94 次鸟击，构成事故征候36 次，占全年飞行事故征候数量（116 起）的 31%。鸟击已经成为影响我国民用航空运营安全的重要因素。 鸟击对航空器的损坏部位和损坏程度特点 将航空器受鸟击的损伤划分为四个等级：严重损伤、中等损伤、轻度损伤和 无损伤。严重损伤指航空器严重损坏、更换发动机或更换6 片叶片以上；中等损 伤指航空器出现破洞或发动机叶片损伤；轻度损伤指航空器出现凹坑。 鸟击对航空器的损坏部位见表1，损坏程度见表2，鸟击部位分布见图4。 表1 1991－2000 年鸟击事件损坏部位统计 损坏部位次数发动机机翼机头机尾翼起落架空速管 335 （含多部位同时损伤） 205 45 49 29 5 2 占总数% 61.2 13.4 14.6 8.6 1.5 0.6 表2 国内鸟击造成航空器损伤程度的统计（1991-2002） 鸟击次数严重损伤中等损伤轻度损伤无损伤 中等以上占总 数的比例（%） 1991 4 3 1 100 1992 22 1 4 3 14 22.7 1993 18 1 4 13 27.8 1994 27 4 9 12 2 48.1 1995 22 2 5 12 3 31.8 8 1996 30 4 12 12 2 53.3 1997 39＋1 3 14＋1 19 3 46.2 1998 34 4 12 12 6 47.1 1999 53 6 16 23 8 41.5 2000 50 3 14 14 19 34 2001 44 5 9 18 12 31.8 以上 343+1 36 101 125 82 39.8 2002 94 1 19 42 32 21.1 注：“+1”是一次鸟击事件同时打坏两台发动机。 图4 2002 年鸟击部位分布（存在一次击中多个部位的情况） 发动机、机翼和雷达罩是鸟击最多的部位。数据表明在起飞阶段发生鸟击的 比例高于着陆阶段。在起飞阶段，发动机处于最大功率，转速最高、吸气量最大， 鸟更易被吸入发动机；而此时发动机发生故障对飞行安全的威胁也最大。 在鸟击引起的35 次严重损伤事件中，有26 次发生在起飞过程中，7 次发生在 爬升过程中。中等损伤的64%发生在起飞、爬升和着陆过程中。这些数据再次告 诉我们，地面和低高度的鸟击，更易造成较严重的后果。在航空器起飞和爬升阶 段，发动机往往处于最大功率，发动机转速最高、吸气量最大，鸟更易吸入发动 机。鸟击的撞击力与速度有关（鸟击撞击力与速度的平方成正比），发动机的转速 越大，同质量的鸟所造成的撞击破坏力也越大。 因此，要特别注意起飞和爬升阶段的鸟击防治。 鸟击事件的后果 9 我国民用航空1991 年至2002 年，共报告了437 次鸟击事件。共导致了18 次 中断起飞事件，其中一次中断起飞引发了冲出跑道事件；这些事件还导致了空中 停车3 起，滑回1 起，换机5 起，返航或改航38 起，航班取消54 起，航班延误 130 起，这些后果给航空公司造成了巨大的经济损失。 三、鸟击航空器的经济损失 鸟击不仅会带来安全上的危害，同时也会带来巨大的经济损失。航空器运行 的不正常，如中断起飞和预防性着陆，会干扰机场正常航班的运营，这些干扰会 造成旅客丧失信心，并造成机场和航空公司时间和金钱的损失。 鸟击的总损失是直接损失、间接损失、附属损失、机毁人亡损失和法律责任 损失的总和。 1、直接损失 直接损失是指修理或更换受损零件中发生的费用，包括零件的实际费用、工 时费和相关管理费。 如今的喷气发动机是更为平稳的精密机器。无论吸入一只多么小的鸟，最低 限度是需要进行检查。即使是轻微损坏了第一级风扇，也可能导致高昂的代价来 修理或更换受损的风扇叶片（CFM56 发动机上一个新叶片需要16,000 美元）。更 换发动机通常需要花费几百万美元。在这种情况下，航空器至少需要暂停服役一 天。多个发动机受撞对航空器安全构成的危险最大，它们还是修理费最昂贵的部 件。 通用航空的航空器更换风挡只需2,000 美元，大型喷气航空器更换风挡的花费 可高达100,000 美元。修理和更换时间取决于风挡四周的机体结构，可能需要几小 时到几天。 起落架的修理费用从花几百美元更换受损的液压管和微开关到花100,000 多 美元进行主起落架的结构损坏的修理。 对于机翼和尾翼上需要整修的小凹痕，修理费用可以忽略，但关键结构或系 统发生严重损坏的修理成本是巨大的。其它部件的更换费用可能需要上千美元， 修理时间可能需要几小时到几天。 德国汉莎航空公司在1985 年到1994 年10 年期间，发生2,637 起鸟击，其中 807 起（31%）造成损坏，每次撞击的平均直接损失约为4.6 万德国马克（DEM）。 10 美国FAA 报告，1991 年到1999 年每次撞击的平均直接损失约为9 万美元。这些 数据不包括机毁的情况。 利用国外发动机制造商（P&W）和航空公司给出的数据进行计算，中国民航 1991 年至2002 年的鸟击直接经济损失约合3.54 亿人民币，见表3。 表3 维修直接损失 次数标准小计总计 严重损坏 37 $100 万元/次 $3700 万元 中等损坏 120 $5 万元/次 $600 万元 轻微损坏 167 $0.1 万元/次 $16.7 万元 $4316.7 万元 2、间接损失 鸟击还会给航空器营运人带来大量的间接损失。间接损失由航空器损坏程度、 距营运人最近修理基地的距离、航空公司机队规模以及营运人的业务类型（载客、 货物、包机）确定。间接损失可包括下列部分或全部项目： l 在预防性着陆和紧急着陆程序中所消耗的燃油和应急放油 l 运送更换零件和机务人员到现场 l 修理人员的住宿和餐费 l 被困旅客和飞行机组的住宿、赔偿和餐费 l 更换航空器 l 更换飞行机组 l 错过要转乘的航班，需要为旅客重新预定其它承运人的航班 l 延误影响了安排紧凑的航空公司航班表，特别是那些从事枢纽－支线运行 的航空公司 l 在随后的定期航班上替换损坏的航空器，直到修理完成 l 损坏航空器的停机损失 l 货物延迟交付的违约罚金 11 l 对于被延误的旅客，失去商业机会 l 失去旅客的信任和信誉 在多数情况下，鸟击引起的间接损失高于直接损失。资料表明航班延误损失 可高达15,000 美元/小时，航空公司安排一名错过转机的远程旅客可能需要3,000 美元以上。美国FAA 的数据表明：在考虑航空器停机损失的情况下，间接损失超 过直接损失。事实上，业界普遍认同间接损失为直接损失的4 倍。 3、附属损失 附属损失是机场所有人或营运人、管理当局、其它机场用户和应急处理部门 在处理鸟击时产生的损失。附属损失包括： l 跑道关闭 l 机场应急处理 l 机场外的应急处理，如备用的救护车、消防人员、警察、医院急救室 l 跑道清除和修理 l 航班进场和离场延误 l 航空器延误期间消耗的燃油 l 机场野生动物管理项目 l 机场外的搜寻救援服务 l 事故调查和安全评审 l 责任保险 l 鸟击危险相关管理当局的管理 虽然可以获得一些附属损失的估计值，但在分析鸟击时极少考虑附属损失。 与航班延误相关的损失估计约为6000 到15,000 美元/小时。重大事故调查，如TWA 波音747 在纽约长岛的事故、瑞士航空公司MD-11 在加拿大新斯科舍海岸的事故 调查花费了几百万美元。 4、机毁人亡的损失 近来没有发生因鸟击引起的大型民用喷气客机机毁事故，但军用航空器没有 如此幸运。众多幸免于难的鸟击事件告诫我们：鸟击的灾难性事故可能在不久的 将来发生。与这类事故相关的损失将是一个天文数字。新航空器的成本不断上升。 1996 年，在使用中或订购中的单机价值超过1 亿美元的航空器有1000 多架，一架 12 新的波音747-400 价值2.5 亿多美元。在美国，为一名旅客死亡所需支付的旅客责 任赔偿金额超过250 万美元－而且这个数字不可能下降。根据这些数据，一架波 音747-400 或类似的载客300-400 人的大型航空器遭鸟击可能损失10 亿多美元－ 包括事故相关的直接损失以及法律责任。间接和附属损失也必然很大。即便是老 式窄体喷气客机（如波音737-200 或DC-9），发生重大事故也可能造成近1 亿美元 的损失。 5、鸟击的年度损失 目前尚不能精确地确定鸟击给航空界造成的年度损失。所需的数据尚无法获 得或者并未汇总。 大部分可获得的损失信息涉及定期航线和其它多发、涡轮为动力的商业运行 的航空器。直升机的损失方面的信息很少，通用航空的航空器的损失信息更少。 可获得的鸟击的年度损失估计值也因重大机毁事故而不能反映真实情况，因为这 些重大事故大大扩大了该年的损失统计值。如果航空界希望确定真实的长期平均 损失，则需要正确记录多年的数据。 尽管存在这些限制，可获得的数据仍可提供充足的证据证明，鸟击损失在航 空公司年度航空器运营成本中占重要部分。鸟击损失曾导致北美一家刚成立的航 空公司破产。美联航的外来物损坏引起的年度损失中，鸟击损失占40%。一家英 国航空公司估计鸟击占外来物损坏引起的损失的20%。如果假定整个航空界中鸟 击占外来物损失的30%，那么根据每年航空界外来物损失约为3.2 亿美元，可得出 鸟击总损失为6,400 万到1.07 亿美元。这只是直接损失的估算，如果包括其它所 有的野生动物相关损失，北美航空界年度损失的保守估计超过5 亿美元。因此， 航空公司已经开始对机场营运人展开法律行动，以获得由于鸟击导致的航空器损 伤的赔偿。事实上，最近法院裁决给予一家大型国际航空公司600 万美元作为鸟 击对其一架航空器的损伤赔偿。还有其他诉讼要求另外几个机场赔偿鸟击损失。 四、航空器抗鸟击能力的审定标准 为了减少鸟击损失，除了通过各种措施减少鸟击次数外，另外一个方面是减 少鸟击的严重程度，一个有效方法，是制定更严格的机体和发动机撞击强度审定 标准，提高航空器抗鸟击能力。 所有面朝前的部件－特别是发动机－容易在航空器与鸟击时受损。在确保机 13 体和发动机的抗鸟击适航性方面，政府管理机构通过推广适航标准对鸟击问题做 出反应，该标准强调飞机安全地承受鸟击的能力，特别是在起飞、爬升、进近和 着陆这些关键飞行阶段。制造商的研究和开发重点则主要集中在改进构件的设计 和材料方面。 机体和发动机适航标准是定期评审的对象。有时，来自事故报告和安全报告 系统的新数据表明，现行标准需要提高以更接近反映运行环境。在这种情况下， 规章管理部门努力修订标准。规章制定过程是一个耗时且涉及大量研究和协作的 过程。法规修改建议被提交给工业界征求意见，经评估后结合到新的或修订的标 准中。这个过程花费几年时间并不罕见。但是，新标准不适用于那些在旧标准下 审定的机体和发动机，新审定标准在争取改善安全的同时不会因新规章的实施引 起不合理的经济损失。 美国联邦航空条例制定了一系列关于野生动物危险的具体要求。这些条例在 世界范围内被接受；该条例有五部： FAR 23 部（适航标准）正常类、实用类、特技类和通勤类飞机； FAR 25 部（适航标准）运输类飞机； FAR 27 部（适航标准）一般类旋翼机； FAR 29 部（适航标准）运输类旋翼机；以及 FAR 33 部（适航标准）飞机发动机 尽管这些条例致力于航空器各部位的全面适航，但当航空器被鸟击时，朝前 的机体和发动机部分是最易受损的，因而机体和发动机的要求需要特别关注。 机体 机体问题包括损伤容限和结构疲劳评估、鸟击损坏机尾结构、风挡和机窗及 空速指示系统。 航空器类别机体部件抗鸟击要求 整个飞机 能够在设计巡航速度（Vc）受4 磅 鸟击后安全完成飞行 尾翼 能够在设计巡航速度（Vc）受8 磅 鸟击后安全完成飞行 风挡 能够在设计巡航速度（Vc）承受4 磅鸟的撞击，无穿透 运输类飞机 （FAR25） 空速指示系统 空速管之间必须足够远以避免一次 鸟击中同时损坏二个 14 风挡 能够在最大着陆下滑开度的襟翼速 正常类（FAR23）度（Vfe）承受2 磅鸟的撞击 通勤类飞机（10-19 座） 空速指示系统 空速管之间必须足够远以避免一次 鸟击中同时损坏二个 正常类（FAR23） 正常类、实用类和特技 类飞机 所有部件无要求 运输类旋翼机 （FAR29） 风挡 在最大操纵速度（Vne）承受2.2 磅 鸟击后能够继续安全飞行和着陆 一般类旋翼机 （FAR27） 所有部件无要求 表4 FAA 机体鸟击适航要求 运输类飞机（或大多数商用机）的审定要求最严格。比较而言，正常类、通 用类和特技类飞机无防鸟击的要求，空中的士飞机的有限审定要求在FAR23 部规 定。只有运输类直升机在29 部中规定了防鸟击要求，而且这些都是最低限度的。 目前，还没有已公布的提高机体鸟类撞击要求的建议。但最近对鸟种群和撞 击事件数据的分析表明，与大型鸟—即重量和大小超过现行风挡和机体审定要求 的大鸟—相关的鸟击次数在显著增加。多数情况下，在那些引起风挡穿透的鸟击 事件中，飞行员严重受伤，机体严重损坏，修复费用很高。 为了持续满足不断提高的审定标准，制造商在保护关键构件方面已取得明显 进展，如燃油管道、飞行操纵钢索、液压管道和电导线－确保它们在鸟击下不会 损坏。在机翼和机身内重新布置这些构件，减少可导致多重系统故障的严重损坏 的可能性，改进航空器的整体生存力。 电传操纵系统的发展是减少航空器鸟击损坏的积极步骤。这种系统通过计算 机传送驾驶舱操纵信息。计算机处理操纵参数并将信号传到合适的飞行操纵作动 筒上。新的电传操纵系统消除了分布在机翼、机身和尾部表面的复杂操纵部件， 减少了飞行操纵的脆弱性。电传操纵系统在设计中加入了多层冗余度，利用备用 计算机和液压系统可单独移动各个操纵面。对操纵系统损坏的补偿是通过增加未 受损坏影响的操纵面的移动来实现的。 电传操纵系统的一个缺点是不能提供操纵面的直接物理反馈－飞行员不能感 受到因受损而发生的操纵抖动。如果达到足够的幅度或频度，气动颤振最终能导 致机构故障和失去操纵。 航空器玻璃窗强度已从有助于保持风挡弹性的新材料和加温系统的研究和发 15 展中获益。使用复合材料来加强风挡隔框的研究也已开展。 发动机 2000 年12 月13 日前审定的发动机的吸鸟试验基于重量4 磅的大型鸟和1.5 磅的中型鸟群。航空器发动机适航标准－FAR33 规定，必须在下表所列条件下， 外物（鸟）试验数量外物速度发动机 工作状态 吞咽方式 3 盎司 （85 克） 每50 平方英寸或其余 数部分的进气道面积 为1 只，至最多16 只， 如果1 只1.5磅的鸟能 够通过进气导向叶片 进入转子叶片，则不 需进行吸入3 盎司鸟 的试验。 典型航空器的离地速 度 起飞逐一快速投 入，以模拟遭 遇群鸟并投 向选定的关 键区域 1.5 磅 （680 克） 进气道面积的第一个 300 平方英寸为一只 鸟，如果它能进入进 气道，则每增加600 平方英寸或其余数部 分的进气道面积为1 只，至最多8 只。 典型航空器的初始爬 升速度 起飞逐一快速投 入，以模拟遭 遇群鸟并投 向选定的关 键区域 4 磅 （1800 克） 如果4 磅的鸟能进入 进气道，需1 只鸟。 如果发动机有进气导 向叶片，则为典型航 空器的最大爬升速 度；如果发动机没有 进气导向叶片，则典 型航空器的离地速度 起飞投向关键区 域 由发动机试验表明符合以下要求： 吸入一只4 磅的鸟，不得引起发动机出现着火、爆裂（危险碎片穿透发动机 机匣飞出）、产生的载荷大于规定的极限载荷、失去停车能力等情况之一； 吸入一只3 盎司或1.5 磅的鸟，不得出现持续的功率或推力损失大于25%、要 求发动机从吸入外物之时起5 分钟内停车、引起潜在的危险状况等情况之一。 要通过单只大鸟吸入测试，惟一的要求是发动机可以“安全关车”；而群鸟吸 入的测试要求发动机能产生75%的推力，可以继续工作5 分钟。实际上，许多水 禽和猛禽的重量超过了单只鸟审定要求的4 磅重量。许多高繁殖率的群居鸟类超 过了多鸟吸入的标准。 根据服役的喷气发动机遇到的真实的鸟击危险数据，认识到新的大进气量涡 16 轮发动机有吸入更多鸟的能力，以及被吸入的鸟的实际重量增加的事实，FAA 颁 发了修订后的喷气发动机吸鸟标准: 大型鸟重量要求 发动机进气道喉道面积(A) 平方米（平方英寸） 鸟重量公斤（磅） 1.35 (2,092)> A 最小1.85 (4.07)，除非确认有更小的鸟更危险 1.35 (2,092) < A< 3.90 (6,045) 2.75 (6.05) 3.90 (6,045) < A 3.65 (8.03) 中型群鸟重量和数量要求 发动机进气道喉道面积(A) 平方米（平方英寸） 鸟数量鸟重量公斤（磅） 0.05 (77.5) > A 无 .05 (77.5) < A < 0.10 (155) 1 0.35 (0.77) 0.10 (155) < A < 0.20 (310) 1 0.45 (0.99) 0.20 (310) < A < 0.40 (620) 2 0.45 (0.99) 0.40 (620) < A < 0.60 (930) 2 0.70 (1.54) 0.60 (930) < A < 1.00 (1,550) 3 0.70 (1.54) 1.00 (1,550) < A < 1.35 (2,092) 4 0.70 (1.54) 1 1.15 (2.53) 1.35 (2,092) < A < 1.70 (2,635) 加3 0.70 (1.54) 1 1.15 (2,53) 1.70 (2,635) < A <2.10 (3,255) 加4 0.70 (1.54) 1 1.15 (2.53) 2.10 (3,255) < A < 2.50 (3,875) 加5 0.70 (1.54) 1 1.15 (2.53) 2.50 (3,875) < A < 3.90 (6045) 加6 0.70 (1.54) 3.90 (6045) < A <4.50 (6975) 3 1.15 (2.53) 4.50 (6975) < A 4 1.15 (2.53) 在规章制定过程中，工业界同意，在新发动机审定过程中必须考虑与这些鸟 有关的多重撞击。结果是，依据90 年代FAA 大型高涵道比发动机研究期间获得的 平均鸟重量信息，大型鸟的要求从4 磅更新为8 磅。 新的审定标准更新了各种尺寸的喷气发动机的设计和测试要求，提高了大型 高涵道比涡扇发动机的吸鸟试验要求。修订后的标准强调单只大鸟的撞击，也强 调鸟群的撞击，并列出了发动机适航性评估的参数。 根据2000 年9 月14 日发布的FAR 33 修订案，一些主要的发动机型号吸鸟审 17 定标准变化见下表。 原来的审定标准修订后的审定标准 发动机喉道面积 平方英寸 大鸟数量与 重量 中型鸟数量 与重量 大鸟数量与 重量 中型鸟数量 与重量 JT8D 2290 1@4.0 磅 4@1.5 磅 1@6.05 磅 1@2.53 磅 加3@1.54 磅 RB211 4300-5808 1@4.0 磅 4@1.5 磅 1@6.05 磅 1@2.53 磅 加6@1.54 磅 JT9D 6940 1@4.0 磅 4@1.5 磅 1@8.03 磅 3@2.53 磅 PW2037/2043 4902 1@4.0 磅 4@1.5 磅 1@6.05 磅 1@2.53 磅 加6@1.54 磅 CF6 6973 1@4.0 磅 4@1.5 磅 1@8.03 磅 3@2.53 磅 CFM56 2922-4072 1@4.0 磅 4@1.5 磅 1@6.05 磅 1@2.53 磅 加6@1.54 磅 V2500 3217 1@4.0 磅 4@1.5 磅 1@6.05 磅 1@2.53 磅 加4@1.54 磅 原来的与修订后的FAR33 发动机审定的吸鸟试验中鸟类重量&数量要求 (1)(2)(3) (1)罗罗Trent553/768/875/8104，普惠4084/4098 和GE90 自发接受修订的标准，在此未列出。 (2)对所有列出的发动机，原来的小鸟吸入审定要求为16 只鸟@0.187 磅。 (3)对所有列出的发动机，修订后的小鸟吸入审定要求为16 只鸟@0.187 磅。 在修订案生效日期（2000 年12 月13 日）前审定的飞机和发动机免受限制。 这意味着，除了最近审定的飞机，现有机队均按旧标准审定。 制造商已设计新一代航空器发动机以满足最新的发动机适航审定标准。计算 机设计技术和先进的材料使得风扇、压气机和涡轮叶片更宽更长，改善了热力学 效率。这些构件的结构完整性的改进也提高了它们耐鸟击损坏的能力。 新一代航空器发动机还使用先进的全功能数字式发动机控制（FADEC）来优 化发动机性能。FADEC 提供更强的发动机监控和告警系统，调节发动机参数以保 持所需推力，甚至在发动机已受损的情况下。FADEC 系统在探测到发动机熄火的 情况下自动选择发动机点火接通。 但是，最近的行业数据对新审定标准的假设前提提出了疑问，最主要的两个 问题是： l 假设吸入大型鸟仅影响一台发动机。撞击数据已表明，大型鸟相关的撞击 影响多台发动机的事件以不寻常的速度增加。 18 l 假设大型鸟撞击的最大速度为200 节。在大型鸟出现的空域中，大多数航 空器的设计和审定运行速度低于250 节；增加50 节的撞击速度可能导致 损坏结果明显恶化。 虽然新的审定标准已于近期实施－并且那些更新的标准正在制定－在旧标准 下审定的发动机仍是喷气运输机队的主体，并将继续成为下一代机队的主体。鸟 击威胁的增加只导致未来发动机设计和制造标准的改进。安全链中的这一薄弱环 节更强调了机场鸟类管理活动的重要性。

flight618 发表于 2016-5-15 19:21:16

鸟击对航空器的影响

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