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摘 要：当运输类飞机遭遇高强度辐射场环境时，机载电子电气系统可能受影响，严重的情况下将影响飞机的正常安全飞行和着陆。该文介绍了欧洲、美国、中国适航当局对于高强度辐射场防护适航要求，并介绍了ARJ21-700飞机高强度辐射场防护验证的经验。
关键词：运输类飞机 高强度辐射场 适航
中图分类号：V328.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）07（a）-0011-02
1 HIRF环境的制定
源于雷达、无线电广播、电视和其他陆基、船载以及机载射频发射源的电磁波形成了高强度辐射场环境，该环境可能会影响机载电子电气系统的正常工作。因为早期飞机多使用机械系统执行关键功能，因此高强度辐射场并未对当时的飞机造成危害。到了1970年代晚期，民用飞机开始使用电子飞控系统、电子显示系统和电子发动机控制系统，这些执行关键功能的电子系统在实验室中和飞行过程中发现的敏感现象引起了适航当局对于关键系统的HIRF防护关注。
随后数年间，由于下列原因使航空界对HIRF防护的关注度迅速提高。
（1）飞机涉及持续安全飞行和着陆的关键功能更加依赖于电子电气系统。
（2）飞机更多的使用复合材料机身，降低了机身电磁屏蔽效能。
（3）数据总线和处理器速率提高、越趋复杂的电路设计等原因增加了电子电气系统的敏感性。
（4）更多频段，特别是1 GHz以上的频段的使用。
（5）射频发射源的数量和功率的增加，使空间HIRF环境更复杂。
（6）一些飞机在遭遇HIRF环境时产生了敏感现象。
欧洲适航当局在空客A320飞机的HIRF防护专用条件中，制定了首个审定HIRF环境。1987年美国FAA开始着手制定美国HIRF环境。1988年FAA和JAA要求SAE和EUROCAE为HIRF防护制定可接受的符合性方法和指南。1990年代早期，FAA和JAA同意HIRF防护审定要求需要在得到国际更多认可后再行正式发布。
1992年12月11日，FAA和JAA合作建立了EEHWG，并要求其制订HIRF审定要求，EEHWG将美国和欧洲的HIRF环境进行融合，新的HIRF环境适用于FAR/JAR-23、25、27、29部的飞机。EEHWG同时编制了AC/AMJ草案和JAA HIRF NPA以及FAA HIRF NPRM草案。
1997年11月，在经过FAA、EASA以及工业界的认可后，EEHWG公布了四类不同的HIRF环境，即固定翼飞机的严酷HIRF环境、审定HIRF环境、正常HIRF环境和旋翼飞机的严酷HIRF环境。EEHWG制定的HIRF环境以电场强度标示，覆盖频段范围为10 kHz～40 GHz。
2 HIRF适航要求的发展
2.1 FAA/EASA对运输类飞机HIRF防护的要求
在正式的适航规章发布之前，各国适航当局会针对具体型号发布专用条件，对某一具体问题提出适航要求。
FAA发布的HIRF防护专用条件中，针对关键系统提供了两种适航符合性方法，第一种方法是申请人需要表明关键系统（即A级系统）在10 kHz～18 GHz频段范围内100 V/m的场强环境下能够不够不利影响；第二种方法是申请人需要标明关键系统在飞机遭遇审定HIRF环境时能够不受不利影响。在FAA的专用条件中没有对B/C级系统的HIRF防护进行要求。
EASA发布的HIRF防护专用条件与现在的HIRF防护正式条款基本一致，对A/B/C级系统分别进行了要求。
2007年FAR25部在125修正案中增加了FAR25.1317高强度辐射场防护条款，2015年CS25部17号修正案中增加了CS25.1317高强度辐射场防护条款。FAR25.1317相对于CS25.1317主要差别在于多了（d）条款。FAA在FAR25.1317条款的经济性评估中表示，在该条款正式发布之前，25部运输类飞机制造商为了满足出口的要求，已经按照EASA的HIRF专用条件进行适航认证。而23部、27部和29部存在少部分飞机仅在美国国内使用，仅满足FAA的HIRF专用条件，为了照顾这部分制造商，FAA特意增加了（d）条款。所以对于25.1317来说，（d）条款基本不存在实际意义。
2.2 CAAC对运输类飞机HIRF防护的要求
CAAC针对ARJ21-700飞机首次发布了HIRF防护专用条件SC SE001，该专用条仅对A级系统提出了适航要求。CCAR25部在最新的R4版中增加了25.1317“高强辐射场（HIRF）防护”条款，该条款的要求与FAR25.1317一致，目前C919飞机适航取证基础即为CCAR25 R4。
3 ARJ21-700飞机HIRF验证
ARJ21-700飞机于2014年12月30日获得中国民用航空局颁发的型号合格证，也标志着国内首款飞机满足了HIRF防护适航要求。在ARJ21-700飞机项目初期，CAAC发布了HIRF防护专用条件SC SE001，该专用条件仅对A级系统提出了适航要求，与FAA对HIRF的专用条件一致。
ARJ21-700飞机在早期阶段基于供应商的信息支持，制定了高于SC SE001要求的HIRF防护适航验证计划，其要求与后来发布的FAR25.1317以及CCAR25.1317一致。因此后来发布的FAR25.1317和CCAR25.1317对于ARJ21-700飞机的HIRF防护设计没有产生影响。
4 展望
ARJ21-700民用客机是国内第一次完全自主设计并制造的支线客机。采用“异地设计、异地制造”的全新运作机制和管理模式。ARJ21-700项目研制采取广泛国际合作的模式。采用了大量国际成熟先进技术和机载系统，发动机、航电、电源等系统全部通过竞标在全球范围内采购，其中有许多系统零部件、产品在中国生产制造。ARJ21-700飞机虽然在HIRF防护上取得了成功，但离不开国际一流供应商体系的支持。
与ARJ21-700飞机相比，C919飞机机载系统供应商多为中外合资企业，中方企业大都为军工企业，主要为军用飞机生产机载系统，而民用飞机相对于军用飞机，在设计和验证的流程上要求更加严格。C919飞机部分机载系统的HIRF防护验证工作由合资企业承担，对于缺少民用飞机机载设备研发经验的国内企业，可以想见其中的困难与挑战，但是这对于国内航空设备制造厂商来说也是一次绝佳的机会，通过C919项目，提升企业的研发实力，完整走完适航流程，进而进入国际机载设备市场。
如果说ARJ21-700飞机让国内的全机HIRF防护设计验证与国际接轨，那么C919飞机将使中国机载设备厂商设备级/系统级HIRF防护设计验证与国际接轨。
参考文献
[1] 唐建华.飞机研制的新要求谈高强度辐射场（HIRF）防护[J].国际航空，2007（11）：65-66.
[2] Federal Aviation Administration. High-Intensity Radiated Fields（HIRF） Protection for Aircraft Electrical andElectronic Systems [J].Federal Register，2006，71（21）：5553-5567.
[3] 中国民用航空规章 第25部 运输类飞机适航标准[S]. 2011.
[4] SAE ARP 5583A， Guide to Certification of Aircraft in a High Intensity Radiated Field （HIRF） Environment [S].2010.
关键词：运输类飞机 高强度辐射场 适航
中图分类号：V328.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）07（a）-0011-02
1 HIRF环境的制定
源于雷达、无线电广播、电视和其他陆基、船载以及机载射频发射源的电磁波形成了高强度辐射场环境，该环境可能会影响机载电子电气系统的正常工作。因为早期飞机多使用机械系统执行关键功能，因此高强度辐射场并未对当时的飞机造成危害。到了1970年代晚期，民用飞机开始使用电子飞控系统、电子显示系统和电子发动机控制系统，这些执行关键功能的电子系统在实验室中和飞行过程中发现的敏感现象引起了适航当局对于关键系统的HIRF防护关注。
随后数年间，由于下列原因使航空界对HIRF防护的关注度迅速提高。
（1）飞机涉及持续安全飞行和着陆的关键功能更加依赖于电子电气系统。
（2）飞机更多的使用复合材料机身，降低了机身电磁屏蔽效能。
（3）数据总线和处理器速率提高、越趋复杂的电路设计等原因增加了电子电气系统的敏感性。
（4）更多频段，特别是1 GHz以上的频段的使用。
（5）射频发射源的数量和功率的增加，使空间HIRF环境更复杂。
（6）一些飞机在遭遇HIRF环境时产生了敏感现象。
欧洲适航当局在空客A320飞机的HIRF防护专用条件中，制定了首个审定HIRF环境。1987年美国FAA开始着手制定美国HIRF环境。1988年FAA和JAA要求SAE和EUROCAE为HIRF防护制定可接受的符合性方法和指南。1990年代早期，FAA和JAA同意HIRF防护审定要求需要在得到国际更多认可后再行正式发布。
1992年12月11日，FAA和JAA合作建立了EEHWG，并要求其制订HIRF审定要求，EEHWG将美国和欧洲的HIRF环境进行融合，新的HIRF环境适用于FAR/JAR-23、25、27、29部的飞机。EEHWG同时编制了AC/AMJ草案和JAA HIRF NPA以及FAA HIRF NPRM草案。
1997年11月，在经过FAA、EASA以及工业界的认可后，EEHWG公布了四类不同的HIRF环境，即固定翼飞机的严酷HIRF环境、审定HIRF环境、正常HIRF环境和旋翼飞机的严酷HIRF环境。EEHWG制定的HIRF环境以电场强度标示，覆盖频段范围为10 kHz～40 GHz。
2 HIRF适航要求的发展
2.1 FAA/EASA对运输类飞机HIRF防护的要求
在正式的适航规章发布之前，各国适航当局会针对具体型号发布专用条件，对某一具体问题提出适航要求。
FAA发布的HIRF防护专用条件中，针对关键系统提供了两种适航符合性方法，第一种方法是申请人需要表明关键系统（即A级系统）在10 kHz～18 GHz频段范围内100 V/m的场强环境下能够不够不利影响；第二种方法是申请人需要标明关键系统在飞机遭遇审定HIRF环境时能够不受不利影响。在FAA的专用条件中没有对B/C级系统的HIRF防护进行要求。
EASA发布的HIRF防护专用条件与现在的HIRF防护正式条款基本一致，对A/B/C级系统分别进行了要求。
2007年FAR25部在125修正案中增加了FAR25.1317高强度辐射场防护条款，2015年CS25部17号修正案中增加了CS25.1317高强度辐射场防护条款。FAR25.1317相对于CS25.1317主要差别在于多了（d）条款。FAA在FAR25.1317条款的经济性评估中表示，在该条款正式发布之前，25部运输类飞机制造商为了满足出口的要求，已经按照EASA的HIRF专用条件进行适航认证。而23部、27部和29部存在少部分飞机仅在美国国内使用，仅满足FAA的HIRF专用条件，为了照顾这部分制造商，FAA特意增加了（d）条款。所以对于25.1317来说，（d）条款基本不存在实际意义。
2.2 CAAC对运输类飞机HIRF防护的要求
CAAC针对ARJ21-700飞机首次发布了HIRF防护专用条件SC SE001，该专用条仅对A级系统提出了适航要求。CCAR25部在最新的R4版中增加了25.1317“高强辐射场（HIRF）防护”条款，该条款的要求与FAR25.1317一致，目前C919飞机适航取证基础即为CCAR25 R4。
3 ARJ21-700飞机HIRF验证
ARJ21-700飞机于2014年12月30日获得中国民用航空局颁发的型号合格证，也标志着国内首款飞机满足了HIRF防护适航要求。在ARJ21-700飞机项目初期，CAAC发布了HIRF防护专用条件SC SE001，该专用条件仅对A级系统提出了适航要求，与FAA对HIRF的专用条件一致。
ARJ21-700飞机在早期阶段基于供应商的信息支持，制定了高于SC SE001要求的HIRF防护适航验证计划，其要求与后来发布的FAR25.1317以及CCAR25.1317一致。因此后来发布的FAR25.1317和CCAR25.1317对于ARJ21-700飞机的HIRF防护设计没有产生影响。
4 展望
ARJ21-700民用客机是国内第一次完全自主设计并制造的支线客机。采用“异地设计、异地制造”的全新运作机制和管理模式。ARJ21-700项目研制采取广泛国际合作的模式。采用了大量国际成熟先进技术和机载系统，发动机、航电、电源等系统全部通过竞标在全球范围内采购，其中有许多系统零部件、产品在中国生产制造。ARJ21-700飞机虽然在HIRF防护上取得了成功，但离不开国际一流供应商体系的支持。
与ARJ21-700飞机相比，C919飞机机载系统供应商多为中外合资企业，中方企业大都为军工企业，主要为军用飞机生产机载系统，而民用飞机相对于军用飞机，在设计和验证的流程上要求更加严格。C919飞机部分机载系统的HIRF防护验证工作由合资企业承担，对于缺少民用飞机机载设备研发经验的国内企业，可以想见其中的困难与挑战，但是这对于国内航空设备制造厂商来说也是一次绝佳的机会，通过C919项目，提升企业的研发实力，完整走完适航流程，进而进入国际机载设备市场。
如果说ARJ21-700飞机让国内的全机HIRF防护设计验证与国际接轨，那么C919飞机将使中国机载设备厂商设备级/系统级HIRF防护设计验证与国际接轨。
参考文献
[1] 唐建华.飞机研制的新要求谈高强度辐射场（HIRF）防护[J].国际航空，2007（11）：65-66.
[2] Federal Aviation Administration. High-Intensity Radiated Fields（HIRF） Protection for Aircraft Electrical andElectronic Systems [J].Federal Register，2006，71（21）：5553-5567.
[3] 中国民用航空规章 第25部 运输类飞机适航标准[S]. 2011.
[4] SAE ARP 5583A， Guide to Certification of Aircraft in a High Intensity Radiated Field （HIRF） Environment [S].2010.