飞行咋能噶安全，“大发”设计之适航篇
Hi，大家好！今天我们的话题是适航。大家乘坐飞机时，是否都有过飞机是否会掉下来的担心？今天，我们的春晓美女就要给大家提供一颗大大的定心丸，其实我们的民航飞机是十分安全滴！而这种安全，其实就是通过我们的适航管理工作来实现的。为了每一次飞行的安全，背后都凝聚着从飞机制造商、维修商、政府空管部门、航空公司所共同付出的努力。所谓适航要求，就是人们为了保证飞行安全而形成的经验总结。
俗话说，民用航空产品有两条腿，市场和适航。市场想必大家都懂得，卖不出去的产品说多了都是泪。那么适航是什么呢？举个例子，一个男人如果找不到工作娶不到老婆赚不到钱，他就是没市场的。但如果他连户口都没有，是一个黑户……后果请自行脑补！！一个拿不到适航证的民用航空产品，就是航空界的黑户，是绝对不允许上天的！
民机为什么要讲适航？军机为什么不讲适航？这是两者的用途决定的。军机的主要职能是作战，因此追求的是战斗时的机动性、隐身等军事用途。而民机的主要职能是什么呢？载人运输。众所周知，飞机失事的生还率极低，一架现代大型客机的失事往往就意味着上百条生命的凋零。因此，对于民航业来说，安全永远是头等大事，也是运营的底线目标，我们进行适航管理，就是通过各种手段保障航空器的安全性。
那么，到底什么是适航呢？适航（Airworthiness），即适航性的简称，指航空器（包括其部件和子系统）的整体性能和操作特性在预期运行环境和使用限制下的安全性和物理完整性的一种固有品质，这种品质要求航空器始终符合其型号设计并处于安全可用的状态。
这种固有品质首先是通过设计被赋予在设计方案中，其次通过制造将图纸变成实物得以实现，再次通过各种验证活动来证明，然后还需经民航局的签字确认，最后在服役使用过程中通过维修来保持。
说人话！！好吧，简言之，适航就是保证飞行器持续处于安全可靠的状态。
那么问题来了——具有适航性的航空器到底有多安全呢？
一旦飞机按照适航标准取得了型号合格证，并处在持续适航状态，按照适航规章的标准和程序维护、运营，在飞机设计的使用飞行包线之内，发生机毁人亡事故的概率会降低到一个极低的地步。
在上世纪60年代制定适航规章时，民航当局确定了民用航空活动的安全水平为每百万飞行小时发生机毁人亡事故的概率小于一次：这相当于人不幸遇到喝水呛死、走路摔死、洗澡淹死等自然意外死亡的概率。
如果自然意外死亡率仍然不够形象，我们再来看看电影《up in the air》里的男主人公，对于他来说，每日的生活就是飞！飞！飞！假如这样一个空中飞人，以每周来回两次的频率在北京与上海之间飞来飞去，而他始终乘坐的是一架符合适航标准要求的飞机，那么他遇到机毁人亡事故的概率是每两千年一次。
相比于我国每年因车祸丧生近十万人这一数字而言，飞机作为大众交通工具的安全系数简直是高到爆有木有？
诸位空中飞人看到这里想必可以放心了吧？！且慢。。首先还要保证他是乘坐地铁赶往机场的。相比于飞机的安全性，乘坐汽车简直就是与死神赛跑了：每次乘飞机出行，最危险的过程其实是你去往机场的路上！
事实上，随着航空工业技术能力的进步，适航标准所代表的安全性要求只是航空器安全性要求的最低标准。当前民用航空飞机的安全水平早已超越了适航标准的要求。统计数据显示，北美空中飞人不幸挂掉的概率是一万年一次，欧洲和我国空中飞人不幸挂掉的概率是六千年一次，而非洲...还停留在两千年一次的安全水平。
飞机荣获“最安全的运输工具”之称，绝对名符其实！
问题是，飞机为什么能做到最安全？
追溯一下历史，其实人类对飞行安全的认识也经历了一个长期的演进过程。从1903年莱特兄弟首次航空飞行开始，越来越多的飞行活动出现在公众的上空。这些时不时掉落的飞机严重损害了乘客安全。因此公众强烈要求政府出面对空中飞行活动进行管理。
可以看出，适航来源于公众利益的需求，以及航空工业发展的需求。正如前几期设计篇中所述，航空业有两大追求，安全！省油！制定严苛的适航管理要求，其目的就是为了保证乘客生命为第一位的根本性要求。
于是，从1926年起美国航空司颁布了涉及飞行员、航图、导航等多方面的适航标准。伴随着航空工业的进步发展，美国联邦航空局FAA和欧洲航空安全局EASA应运而生，建立了一系列适航标准以确保航空器的安全水平。20世纪70年代末，中国民航局CAAC也开始着手适航审定，并在80年代参照美国的民航标准逐步建立了我国的适航审定规章体系。
·三大民航管理组织（图片来自于网络）
适航标准作为对航空器的强约束条件，它是以国家法律法规形式发布的，具有强制的法定效力。整个适航法规体系覆盖了航空器的设计、制造、使用和维修的多个方面，涉及航空活动相关的各个专业领域。
中国民航局颁布的规章按部别分类标示为“中国民用航空规章第XX部”，英文代码为“CCAR-X”。比如，与航空器初始适航管理有关的规章有CCAR-21、CCAR-23、CCAR-25、CCAR-27、CCAR-29、CCAR-33、CCAR-34等，与航空器运营维修管理有关的规章有CCAR-43、CCAR-91、CCAR-121、CCAR-145等。在初始适航管理规章中，与航空发动机直接相关的技术类规章包括CCAR-33《航空发动机适航规定》、CCAR-34《涡轮发动机飞机燃油排泄和排气排出物规定》，但是航空发动机作为飞机机体的一部分，还需符合飞机相关适航规章CCAR-25《运输类飞机适航标准》和CCAR-36《航空器型号和适航合格审定噪声规定》。
适航标准和法规是基于民用航空实践而制定的，结合航空技术的发展，它并非一成不变，而是在不断地修订和完善。
1975年11月12日，一架DC-10飞机在纽约肯尼迪国际机场离场滑跑时，1号发动机吸入海鸥导致发动机起火，在这起事故后，民航当局修改了鸟撞试验中对鸟的重量要求，要求试验时中鸟的质量从1.5磅增加到2.5磅（后面会详细介绍这一试验哦~~不要走开，继续往下划拉~~）。
1988年4月28日，一架Aloha航空公司的B-737正在巡航高度飞行，客舱突然泄压爆炸变敞篷飞机，一个正在前排收水杯的乘务员当即掉了出去，还有一个摔倒在地幸亏被乘客紧紧抓住。出事后飞行员回头观察客舱却“看见了蓝天白云”——机头到中间只剩货仓和地板连着，但飞机最终还是安全降下来了，除了掉下海那位之外乘客都没死。两个飞行员因此成了名，图中站在门口的就是副驾驶。这起事故后，适航条款中新增了对结构损伤容限的要求。
·B-737飞机客舱爆炸（图片来自于网络）
类似的情况很多，每一条适航条款都可以找得出其来源，每一次飞行事故也会推动适航标准的演化。通过不断地修订和完善适航条款标准，以避免类似事故的发生。因此，毫不夸张的说，适航标准的提高和完善是许多机毁人亡的惨痛教训换来的。
当然，时至今日，在严苛到近乎变态的适航规章体系约束下，飞机及其发动机已经变身为金刚不坏的小强，安全性必须杠杠的。
口说无凭，前面夸赞我们的航空器是如何如何的安全，那么这种安全性又是通过什么来保证的呢？
前文也提到过，首先这是通过设计方案对安全性的完整考虑来保证的。为了这一点，我们的攻城狮们是操碎了心呢。
举个例子，对于一片普通的风扇叶片来说，攻城狮们不仅要通过计算证明其强度够高、寿命够长，还的考虑一些极端情况，比如。。鸟儿的撞击。
·鸟群撞击（图片来自于网络）
有的小伙伴们可能会问，飞机和发动机这么大个铁疙瘩也会怕区区几只小鸟吗？没错，在飞机与鸟儿间巨大的相对速度作用下，撞上飞机的几只小鸟也能分分钟变身炮弹！
这也为我们的攻城狮们衍生出一系列设计难题。第一，我们要使得发动机的风扇叶片尽量不在飞鸟撞击下断裂；第二，要考虑叶片一旦断裂，我们的机匣（外面那一圈大铁环）能把碎片包住，这些东西是绝不能飞向客舱的，誓死保卫乘客亲们的安全！然而，这一切还没有结束，我们还要再系统思维一把：一片风扇叶片断裂，其带来的巨大不平衡量会造成发动机整体失稳，我们还要设计一系列控制手段来刹住高速运转的发动机转子！
欧买噶~~为了应对这样一个问题就要牵涉到这么多的技术挑战，攻城狮们纷纷哭晕在角落，不过为了保证乘客亲们的舒适与安全，再恶劣的情况我们也要想方设法hold住！
设计中考虑了这么多，还是得靠实战见真章。
针对航空器在运行的过程中可能出现的一些极端情况，比如叶片断裂、吸雨、吸雹、吸鸟等，在适航取证时需要做很多验证性试验来表明我们的航空器在这些难题面前都没问题！
下面三个小视频，第一个是发动机转子爆破试验，试验目的之一是为证明发动机风扇叶片在断裂的时候不会穿出发动机机匣从而打到飞机上。试验中在风扇叶片根部埋了炸药，当风扇叶片达到一定转速时引爆炸药从而炸断叶片。视频里可以看到，砰地一声！叶片炸飞了，而所有的悲剧都发生在发动机内部，不会对飞机的安全性产生影响。
·视频：发动机转子爆破试验（来自于网络）
第二个视频是发动机吸雨和吸雹试验，试验目的之一是证明发动机遭遇适航要求限制范围内的雨量和冰雹量时，发动机也不会熄火。看视频里哗啦啦的大雨穿过，发动机表示仍然坚挺，绝不熄火。
·视频：发动机吸雨吸雹试验（来自于网络）
第三个视频是发动机吸鸟试验，试验目的是验证发动机的抗外物撞击能力。视频中一只鸟儿被发射到发动机风扇叶片上，发动机就如绞肉机一般瞬间消灭了这只鸟，且发动机的性能没有受到太大影响，继续正常运转，小意思嘛。
·视频：发动机吸鸟试验（来自于网络）
前面说了适航就像人的户口，既然是户口，总要有个户口本嘛。适航也是要有本本的！当航空器产品被确认符合适航标准后，就可以拿本了。
适航的本有好几种，下面我们逐一认识一下：
1. 型号合格证（type certificate）：当民用航空产品的型号设计符合相应适航标准中的适应要求、适航当局规定的专用条件和具有适航当局认可的等效安全水平，其持续适航文件已获批准，在运行中没有不安全的特性时，由适航当局向申请人颁发的证明性证件。
2. 生产许可证（production certificate）：在适航当局审查了申请人的质量控制资料、组织机构和生产设施后，认为申请人已经建立并能够保持一个合格的质量控制系统，能够确保所生产的每一产品均能符合型号合格证的设计要求，由适航当局向申请人颁发的证明其生产能力的证件。
3. 型号认可证（validation of type certificate）：对于进口的民用航空产品，在适航当局按其规定审查后，确认该产品满足飞入国的有关适航要求，由飞入国适航当局对该产品的型号合格证持有人颁发的证件。
4.适航证（airworthiness certificate）：由适航当局根据民用航空器产品和零件合格审定的规定对民用航空器颁发的证明该航空器处于安全可用状态的证件。
也就是说，拿到以上这四个本本，我们的“大发”就可以装上飞机，为各位亲爱的旅客们服务啦~
·ARJ21-700与A380-941/842J飞机的型号合格证（图片来自于网络）
一方面，适航标准和适航法规体现了全人类对航空安全的诉求，反映了一百多年来人类航空实践的经验，是没有知识产权限制的宝贵知识成果，是人类航空安全活动的共同财富。
但另一方面，适航标准往往是欧美的民航当局和工业界一起制定的，比如FAA和波音公司，这些标准在某种程度上反映了其工业界的技术水平。
然而，由于我国航空器设计制造水平的相对落后，适航取证就成了保护欧美航空强国的行业壁垒，也成为我国航空器研制的“老大难”问题。国产ARJ21-700飞机经过长达六年的试飞后终于在2014年12月30日获得中国民航局颁发的型号合格证，这对于我国航空制造和民航审定都是一件具有里程碑意义的事件。
而此时，我们的“大发”同学，也正在跃跃欲试、摩拳擦掌、苦练内功，期待有朝一日能过五关斩六将，获得民航当局颁发的适航证。
我们也期待着，我们“大发”的户口本早日盖上印章，走上红毯的那一天！
说到这里，我们可以总结一下了。简单来说，适航就是要使航空器达到适宜航行且足够安全的状态。适航标准和法规关系着每一位乘客的生命安全，作为航空产品的研发企业，贯彻适航不仅是工作需要，也是社会责任，是对人权与生命最根本的敬畏与尊重！
由此可见，航空安全要从适航抓起！
责编：赵诗棋