浅谈民用航空器的延程运行（ETOPS）
2014-11-16 12:04阅读：
作品来自：适航与安全 民航资源网
2014年10月15日，欧洲航空安全局（EASA）完成了对空客A350-900飞机370分钟延程运行（ETOPS）的批准。A350-900飞机也成为了欧洲首个在服役前就得到“超过180分钟”ETOPS批准的民航客机型号。这一事件也又一次引起了大家对延程运行的关注。今天，我们就来简单探讨一下民用航空器的延程运行（ETOPS）。
1、延程运行（ETOPS）要求的发展历程
ETOPS（延程运行）指在飞机飞行运行期间的超出FAR121部和FAR135部中使用标准大气条件下的静止空气中以批准的一发不工作的巡航速度所确定的时间极限下进行的部分飞行。1953年，美国联邦航空局（FAA）颁布的适航条款FAR121.161中明确规定，除非有FAA的批准，否则不允许双发或三发飞机在距途中备降机场单发飞行时间超过60分钟的航线上飞行，ICAO采取了类似的规定。
50到60年代，普惠公司JT8D系列发动机安装的B727系列、B737系列上，可靠性明显提高，1964年，FAA取消了三发飞机的“60分钟限制”。1974年，空客的A300宽体客机，首次装备了高涵道比CF6-80系列发动机，空客提出了“90分钟改航时间”，这也得到ICAO的认同。
对第121.161条的首次偏离是在1977年，在加勒比海放行了75分钟的ETOPS。1985年，作为对工业界希望获得更长偏离允许美国至欧洲的飞行的回应，FAA颁布资讯通告AC120-42，规定了获得最高120分钟ETOPS偏离的批准流程。该AC于1988年改版为AC120-42A，延长了最大偏离时间至不超过180分钟。
AC120-42A中型号设计批准的授予包括两部分流程。首先，FAA确定候选飞机发
动机组合满足飞机改航过程中安全运行的设计标准。其次，FAA评估该飞机发动机组合服役中空中停车（IFSD）和其他重要飞机系统故障。该AC要求在进行上述评估之前需积累25万发动机小时的服役经历。随着B777型飞机的出现，FAA引入了一种方法，使申请人可以不具备AC120-42A中所要求的服役经历就能够获得ETOPS型号设计批准。这种方法被称为“早期ETOPS”批准流程，并针对B777飞机制定了专用条件。
作为对工业界要求在AC120-42A最长180分钟改航时间的基础上增加15%延程的回应，2000年，FAA颁布了ETOPS政策信函EPL20-1，207分钟ETOPS运行批准准则，允许在北太平洋地区进行最大207分钟改航时间的航线运行。这一额外的运行授权仅限于由于天气或其他情况预期航线上正常180分钟改航机场不可用时，这种情况很少发生，且要具体问题具体对待。为了符合该额外运行批准的要求，该政策信函针对已批准180分钟ETOPS的飞机制定了一些额外的设计规定。
20世纪90年代末，FAA认为不能再继续通过运行法规的特殊批准来管理ETOPS，同时也认识到ETOPS政策中的某些方面和流程应该是对所有长航程运行，包括多于双发的121部载客飞机的运行和135部的运行。因此，FAA将很多原来只适用于双发飞机运行的ETOPS型号设计和运行实践合成了新的运行法规，制定了最大改航时间超过180分钟的双发飞机设计和全时运行标准。
FAR25部于2007年修订，将AC120-42A中的设计标准、B777型飞机专用条件中的早期ETOPS方法和为207分钟制定的政策法律化。此外，该规章允许双发飞机获得超过180分钟最长改航时间的ETOPS批准。
2、FAA对ETOPS型号设计批准的要求
ETOPS审定与飞机多个系统相关，涉及多部规章，如FAR21部、FAR25部（25.1535和附录K等）、FAR33部（33.201）等。FAA对型号的ETOPS设计要求主要考虑以下方面：
1）符合25部的ETOPS考虑，包括ETOPS场景、飞机系统安全性评估等；
2）人为因素，考虑在申请批准的最长改航时间内，连续运行过程中由于失效对机组工作量，运行方面的因素和机组与乘客的生理需求的影响；
3）结冰条件下的运行；
4）电源供给；
5）时间限制系统；
6）飞机燃油系统设计；
7）低燃油量警告；
8）APU设计；
9）发动机状态监控；
10）构型维护程序文件；
11）飞机飞行手册。
对于双发飞机，FAA为申请人提供了三种方法来获得飞机和发动机组合的批准，分别是“服役经历方法”、“早期ETOPS方法”和“服役经历和早期ETOPS相结合的方法”。
1）服役经历法是基于对候选飞机发动机组合的设计和服役经历的评估，来确定飞机系统具有延程运行的能力和可靠性。此外，必须通过对空中停车率的测量证明推进系统的可靠性水平是可接受的。该方法主要评估内容有：世界机队经验的积累、空中停车率、推进系统评估、飞机系统评估、飞机飞行试验。
2）早期ETOPS方法定义了比正常在25部下颁发新型号合格证更严格的分析和试验要求。额外的分析和试验用于补偿通常一架使用传统方法审定的新飞机在服役2年后才能达到的设计成熟度。这种方法允许FAA对一架新飞机进行ETOPS批准，而无需服役经历方法中的服役经历。该方法主要评估内容有：相关经验评估、推进系统设计、维护和运行程序的验证、推进系统验证试验、新技术试验、APU验证试验、飞机演示、问题跟踪和解决系统。
3）服役经历和早期ETOPS相结合的ETOPS批准方法是使用服役经历方法中至少15000世界机队发动机小时的服役经历来代替早期ETOPS方法所要求的飞机演示试验。所有其他早期ETOPS方法的要求均适用，包括问题跟踪和解决系统的要求。
3、我国开展ETOPS工作的思考
自1985年起，以波音和空客为代表的民用飞机研制单位不断有型号通过ETOPS审定。首先通过ETOPS审定投入运营的飞机型号是A310（新加坡航空公司）和B767（环球航空公司）。目前以波音和空客公司为代表的民用飞机制造商的双发型号基本都通过ETOPS审查，尤其是B777改进型和B787等新投入运营的型号，其ETOPS目标都高于适航规章要求，如表1所示。
表1：B777和B787型号ETOPS目标
型号
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可用选择
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最低要求
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B787-8/9
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根据要求选择
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330分钟
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B777-200ER
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基本型
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180分钟
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可选型
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256分钟
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B777-200LR
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基本型
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180分钟
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可选型
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256分钟
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如果需要，潜在备选
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200至377分钟
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B777-300ER
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基本型
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180分钟
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可选型
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252分钟
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如果需要，潜在备选
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314分钟
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如果需要，潜在备选
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376分钟
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我国迄今为止没有民机型号通过ETOPS评审。与一般适航条款不同的是，ETOPS相关条款的审定非常依赖于对飞机推进系统和其他ETOPS相关关键系统的可靠性的评估，而对于可靠性评估又非常依赖于运营时间的积累。同时FAA和EASA的适航规章对ETOPS审定方式给出了明确要求，因此对于我国国产如C919型号的民机型号来说，比较现实的方式还是先积累一定运营时间，同时在研制过程中高度关注系统安全性分析工作。此外考虑到未来装配国产大涵道比涡扇发动机，建议发动机研制单位也尽早根据适航规章要求进行相关的试验和数据积累工作，为ETOPS审定工作提前打好基础。
（本文为民航资源网约稿，由工信部民航局适航性技术研究与管理中心适航与安全微信团队（微信公众号：适航与安全）撰写，作者：岳宁）
