飞机电气线路不简单 - EWIS适航要求提出背景揭秘（更新完善Swissair111事故描述）
写在前面电气线路互联系统（Electrical Wiring Interconnection Systems，简称EWIS），被比喻为飞机的血管和神经系统。
当你坐飞机时，你看不见它，它却藏在天花板上、壁板后面、地板底下……它遍布飞机全身，互联飞机全部功能系统，默默地输送飞行所需电能和关键数据，为飞行发挥着重要的作用。
你是否能想象到，在现代大型民用客机上，线缆长度可达100至400公里、电连接端点多达30000至50000个……
飞机正向多电全电方向发展，更多的电气线路将替代传统液压和气源管路。
更多复合材料机身结构的使用，也需要更多电气线路来代替传统金属机身，实现电气回路功能、及加强全机闪电和电磁环境防护。
未来，飞机电气线路将更加重要和复杂！
震撼的民用飞机布线
FAA在2007年12月发布123号修正案，25部运输类飞机适航规章新增H分部有关EWIS的适航要求。CAAC在2011年11月第四次修订第25部运输类飞机适航标准（CCAR-25-R4）时，也纳入了H分部EWIS要求。该举措可见局方对电气线路安全问题的重视程度。
本文将探讨为何适航当局如此关注并重视飞机电气线路安全问题，包括：
EWIS定义；
两起空难；
老龄飞机规章制定咨询委员会的调查结论；
相关统计数据；
EWIS相关适航要求及体系。
阅读时长估计：4-7分钟。
更新说明：完善Swissair 111 MD-11事故描述。增加调查报告原文
EWIS的定义
CCAR-25-R4 第H分部 第25.1701条 定义
(a) 任何导线、线路装置，或其组合，包括端点装置，安装于飞机的任何部位用于两个或多个端点之间传输电能（包括数据和信号）。这包括：
(1) 导线和电缆。
(2) 汇流条。
(3) 电气装置的端点，包括继电器、断路器、开关、接触器、接线块、跳开关和其他电路保护装置的端点。
(4) 插头，包括贯穿插头。
(5) 插头附件。
(6) 电气接地和搭铁装置及其相应的连接。
(7) 接线片。
(8) 给导线提供附加保护的材料，包括导线绝缘，导线套管，用于搭铁具有电气端点的导管。
(9) 屏蔽线和编织线。
(10) 卡箍或其他用于布线和固定导线束的装置。
(11) 电缆束缚装置。
(12) 标牌或其他识别措施。
(13) 压力封严。
(14) 在支架、面板、设备架的背板内部的EWIS组件，包括但不限于电路板的背板、线路集成单元和设备外部线路。
(b) 除本条(a)(14)指明的设备外，下列设备内的EWIS部件，和该设备的外部插头不包括在本条(a)段的定义中：
(1) 经下列环境条件和试验程序合格鉴定的电子电气设备，
(i) 适合于预定功能和工作环境，和
(ii) 中国民用航空局适航部门所接受的。
(2) 不作为飞机型号设计一部分的便携式电气设备，包括个人娱乐设备和便携式计算机。
(3) 光纤。
两起重大空难
飞机电气线路安全问题引起关注，缘起20世纪90年代两起重大的空难。
经美国国家运输安全委员会（NTSB）和加拿大运输安全委员会（TSB）事故调查认定，这两起事故均可能和飞机电气线路故障直接相关。
空难事故原因1996年美国环球航空公司（TWA）800号B747空中爆炸事故油箱外电气线路短路点燃燃油箱1998年瑞士航空公司（Swissair）111号MD-11失控坠海事故机上娱乐系统线缆电弧引发火灾
TWA 800 空难
1996年TWA 800号空中爆炸事故，导致全机包括飞行机组在内，总计230名人员死亡。
数据来源：NTSB事故调查报告
事故原因：
NTSB认为TWA800事故发生的可能原因是，油箱中可燃燃油/空气混合气体被点燃导致中央翼油箱爆炸。
虽然点燃的根源无法百分百确定，但通过调查，最大可能性是中央翼油箱外部电气系统短路，过高的能量通过燃油箱油量指示系统的电气线路传入中央翼油箱。
报告原文如下：
注：事故原因由笔者根据NTSB事故调查报告消化总结，如有不同理解，欢迎留言讨论。
失事的TWA 800航班：波音747-131飞机
CIA模拟TWA 800空中爆炸过程
NTSB将TWA800号飞机残骸拼接以调查事故原因
TWA800空难纪念碑
位于Smith Point County Park建于2007年11月
Swissair 111空难
1998年瑞士航空公司111号MD-11失控坠海事故，导致包括机组在内共计229名人员死亡。
Swissair SR 111事故人员伤亡统计伤亡机组乘客其他总体死亡142150229严重0000轻伤/无0000统计000229
数据来源：TSB事故调查报告
事故原因：
加拿大运输安全委员会（TSB）在最终的调查报告中确认了共计11项导致和引起失事的原因。
其中首要的原因是：材料可燃性的适航标准不恰当，导致使用的材料可以被点燃且蔓延了火势。因此，驾驶舱右方天花板着火，而可燃材料使得火势蔓延至驾驶舱后墙，火势蔓延之快、火势之强使得飞机系统失效降级，且驾驶舱环境恶化，最终导致飞机失控坠毁。
调查组确认， 加装的机载娱乐系统（IFE）网络电气线路发生了电弧事件，断路器没能跳闸，而断路器的设计未能在电弧事件发生时起到保护作用。
同时，头等舱和公务舱的娱乐系统一直从与设计不符的汇流条上获得电源。着火后，尽管机组遵循了标准程序来断开相关电源，但实际上，却没能如愿地断开。
注：改装时，将娱乐系统搭在不该搭的汇流条上，与MD-11的设计理念不符，与MD-11的型号合格证批准的设计不符。且在提交给FAA的报告中未体现。虽然该错误存在潜在的安全隐患，但是与本次因电弧起火和火势的蔓延事故无关。
相关报告原文如下：
注：事故原因由笔者根据TSB事故调查报告消化总结，如有不同理解，欢迎留言讨论。
失事的Swissair 111客机：麦道MD-11飞机
Swissair 111残骸
Swissair 111空难纪念碑
位于坠毁地西侧Bayswater Beach Provincial Park
Swissair 111空难纪念碑
位于坠毁地东侧Peggy’s Cove往北约1公里的岬角
ATSRAC调查结论
之后，FAA组织成立老龄飞机规章制定咨询委员会（Aging Transport Systems Rulemaking Advisory Committee，简称ATSRAC），对大量在役飞机的电气线路进行检查，发现一系列普遍存在的问题。
例如：
1. 线束安装不合理，易与周围设备、结构接触摩擦，若磨损，可能导致电弧的产生。
2. 线束盘绕和收头问题：
3. 线束安装的弯曲半径问题：
4. 线束安装件问题：
5. 线束周围灰尘的积聚和污染：
6. 电弧事件对周围线缆和结构造成损伤：
7. 电弧事件击穿布线导管并危害附近燃油管路：
8. 盥洗室管路液体泄漏至电气线路上，导致电弧的发生：
9. 不正确的导线维修：
笔者忍不住评论：
真是触目惊心！
魔鬼也许就藏在这些细节中！
事故的发生犹如海中漂浮的冰山，暴露的事故只是冰山一角，不经调查/不潜入水底，不知水面下还有诸多未发现的和潜在的隐患。
继续ATSRAC调查结论……
ATSRAC主要调查结论说明，飞机的电气线路互联系统会被EWIS设计者、飞机制造商、EWIS供应链、航线等因素影响，例如不正确的元器件选型、低质量的安装设计、不合格的制造工艺、维修程序不正确等等。
相关统计数据
美国空军安全中心针对1989年至1999年期间，由飞机电子电气系统相关各类元器件引发的飞机故障进行了统计：其中电线电缆占29%，连接器占14%。其他元器件数据如图所示：
美国空军安全性中心
1989-1999年期间电子电气失效数据统计
美国海军安全中心针对1980年至1999年期间，典型线路故障导致飞机危险事故的数据进行了统计。其中，线缆磨损占37%，未明确的短路占18%。具体数据如图所示：
美国海军安全中心
1980年至1999年期间典型线路故障数据统计
适航规章的发布
为了全人类的飞行安全，局方是时候采取行动了……
根据ATSRAC调查结论和相关建议，FAA于2005年10月发布NPRM，2007年12月发布25-123号修正案，在FAR 25部中新增第H分部——电气互联系统(EWIS)。
之后，欧洲民航局和中国民航局也相继更新规章。
EWIS要求体系和适航规章
运输类飞机EWIS相关要求体系包括适航规章、咨询通告、政策/手册以及相关工业标准。
FAA在25-123号修正案中，新增EWIS的H分部共计17条条款，还修订了25.899，25.1310等条款，新增附录H 持续适航文件，包括适航限制部分和EWIS持续适航文件的要求。
同时，在25.1309条款新增第(f)条款，要求：
“第25.1309条设备、系统及安装
……
(f) 必须按照25.1709条的要求对电气线路互联系统（EWIS）进行评估。“
我们可以理解，对于飞机电气线路的认知，适航已经将其提升至系统层面进行考虑：EWIS是确保飞机安全性的重要一环，是高度综合化的系统。
飞机线路不能再被认为是单根导线的集合，
它的失效会产生飞机级的影响，
必须被作为一个综合系统进行考虑！
主要参考文献：
NationalTransportation Safety Board (NTSB) Aircraft Accident Report In-flight BreakupOver the Atlantic Ocean Trans World Airlines Flight 800 Boeing 747-131, N93119Near East Moriches, New York July 17, 1996, PB2000-910403, NTSB/AAR-00/03,DCA96MA070.
Transportation Safety Board of Canada (TSB) Aviation Investigation ReportIn-Flight Fire Leading to Collision with Water Swissair Transport LimitedMcDonnell Douglas MD-11 HB-IWF Peggy’s Cove, Nova Scotia 5 nm SW 2 September1998, A98H0003.
Aging Transport Systems Rulemaking Advisory Committee Report
FAA FAR Amendment 25-123
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