机场及飞机维修区域外来物损伤的研究与预防

摘要：长久以来，外来物损伤（FOD）一直是航空业常见风险，导致了许多严重的航空事故甚至死亡，由此造成了相当高的直接和间接经济损伤。包括航空企业、机场等在内的许多业内机构，采取了许多措施和方法以尽可能降低外来物损伤的发生。文章介绍了机场及飞机维修区域外来物损伤的研究与预防。

关键词：机场；飞机维修区域；外来物损伤；航空安全；航空事故；常见风险 文献标识码：A

中图分类号：V328 文章编号：1009-2374（2017）05-0011-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.05.006

1 介绍

外来物损伤（FOD）导致飞机安全水平降低，是航空维修业的一个大问题。所谓外来物损伤即为外来的物品，导致了如飞机发动机等重要部件故障、损坏，人员伤亡等严重事件。目前，外来物损伤的事件较多，其原因也林林总总，通过分析发现，外来物损伤是导致灾难性航空失效事件的最大潜在地面原因。

1998～2008年，某航空当局统计报告有116起外来物损伤事件，这些事件通常发生在各大机场运行的最繁忙时段。其中9起发生在机场停机坪，12起发生在滑行道，另外的则发生在飞机推出阶段。这其中包括轮胎扎伤、发动机吸入外来物受损等。进一步研究发现，80%的外来物损伤未对飞机操作造成影响，但当其发生时，最典型的后果就是复飞和起飞中断。

2 外来物损伤分析

2.1 外来物损伤定义

外来物损伤即包括各类碎片在内的物品，具有导致任何交通工具或系统损伤的潜在风险。换言之，即在飞机内部或周围，出现的不是飞机运行所需的任何物品。外来物在尺寸上千差万别，可能导致设备或人员的安全风险。外来物主要指能对机场、人员、设备造成严重危害的物品。实际上，最严重的外来物损伤事件包括人员的受伤或死亡，很多发生在飞机即将滑出时，由于人员暴露在发动机运转危险区域，发动机高速尾流吹起外来物，最终导致附近区域工作的人员伤害。

外来物通常可分为两类：软性和硬质，软性物质的损伤主要来自诸如鸟类、冰块和塑料质品，其可能导致涡扇发动机叶片的变形。如金属部件，混凝土、石块的硬质物品则可能导致如涡轮发动机叶片前、后缘的

断裂。

2.2 外来物的来源和位置

2.2.1 外来物的来源。外来物有多种类型，并以多种形式出现，它们会给工作者，特别是机场工作的飞机维修人员带来许多困难。许多外来物在材质、色彩及尺寸上都有所不同。通常，有四种基本的外来物：金属、石头、鸟类及其他。超过60%以上外来物为金属材质，18%的外来物为橡胶材质。

发动机外来物损伤事件研究发现，飞机本身部件为发动机外来物损伤的主要来源。进一步分析发现这些部件主要是发动机反推组件、折流门及门组件销钉等，其占到了所有外来物的33%。另外，机场的建筑活动也是外来物的主要来源。冬季天气环境原因，机场内的外来物更易出现，主要是机场道面年久可能冻结，出现裂纹并最终破裂。大风天气，风会带来如沙子、纸屑、塑料袋等外来物品。

2.2.2 外来物位置。通过对收集的外来物尺寸、重量、类型、位置及每个外来物的图片分析研究发现，大约55%的外来物位机停放区域、30%的外来物位于滑行道、15%的外来物位于跑道。

2.3 外来物常见损伤

在航空业，外来物导致了许多灾难性的问题，其中最多的就是飞机部件的损坏，按损伤大小可分为两类：小的损坏和大的损坏。小的损坏如飞机蒙皮表面凹坑，大的损坏如操作舵面故障、飞控系统卡阻、电气短路及发动机故障等。据统计，11%的外来物会导致飞机轮胎和发动机的损伤。这些损伤会直接或间接增加运行成本。

2.3.1 发动机损伤。飞机发动机极易吸入外来物。吸入的外砦锟赡芪软性、也可能为硬质，其形状、尺寸不尽相同。一旦与转子叶片、静子叶片和其他发动机部件撞击的话，会使部件强度降低，从而造成严重问题。另外，吸入的硬质物品会使发动机转子部件损伤，造成压气机前级振动和喘振。研究表明，外来物是发动机转动部件损伤的主要原因，一些严重的外来物损伤甚至造成了发动机的更换。

1999～2008年，某航空当局统计发现44%的鸟击损伤事件使得发动机内部、外部造成损伤，内部损伤由于无法通过肉眼发现，可能造成更为严重的影响。燃气涡轮发动机叶片的外来物损伤根据严重程度可分为如下四类：（1）轻度损伤：只需进行叶片打磨；（2）中度损伤：单级压气机需更换叶片；（3）严重损伤：只需单级更换叶片；（4）重度损伤：除需更换叶片外，还需修理发动机其他受损部位。

2.3.2 轮胎损伤。飞机轮胎的损伤通常是由于外来物扎入。最坏可能导致爆胎，发生无法意料严重后果，甚至人员死亡。外来物还可能造成前起落架、主起落架胎面脱离，如果发生在起飞和着陆阶段，胎面脱离物会造成机身、机翼、发动机进气道、压气机等部位的损伤。

通常，外来物造成轮胎损伤有两种：一种是轮胎已能明显看见被外来物损伤需马上更换；另一种是外来物嵌入轮胎，但检查时不易发现，导致轮胎故障翻新。

2.3.3 机体损伤。最易被外来物损伤的部位包括机身、机头、雷达罩和风挡。机翼损伤会造成蒙皮凹坑或翼梁的严重故障，在许多外来物损伤案例中，这些损伤会导致飞机气动外形的改变，并使得飞机操纵困难和振动。

在一些案例中，外来物会穿过风挡并造成对飞行人员的伤害。大约13%的鸟击事件会导致风挡的严重损伤，为避免这种情况的发生，飞机制造厂家加强了风挡的强度和耐久性。增压区域的外来物刺入会导致快速失压。座舱增压的主要目的是为了确保机组和旅客的安全和舒适，飞机高空失压会导致机组和旅客处于缺氧状态，从而导致气压伤和减压病等高空疾病。如果外来物击中机头雷达罩，还可能导致飞机雷达系统故障。

3 外来物损伤风险防控

外来物损伤风险的防控主要是为了降低机场及飞机维修区域外来物损伤的发生几率，预防外来物损伤的发生，提升航空安全水平。目前，绝大多数机场和航空营运人已经认识到外来物损伤风险防控的重要性，外来物损伤风险防控得以成功的关键是顶层管理者的支持。

外来物损伤风险防控可以通过建立程序，构建SMS安全管理体系来实现。系统风险防控体系能帮助建立风险防控目标，具备正确的态度及良好的安全文化氛围。

外来物风险防控方法主要有以下三种：

3.1 建立外来物风险分区控制

3.1.1 外来物敏感区。外来物敏感区域基于维修和其他存在外来物风险的工作进行设计。但是，该区域并不能完全有效控制外来物风险。外来物敏感区域设计时应考虑两个重要风险因素，即风险的可能性和严重性。敏感区较少产生外来物，外来物风险不高，无需在该区域采取控制措施。

3.1.2 外来物识别区。尽管该区域外来物损伤飞机的风险较低，但仍需重视，因为损伤可能变得很严重且干扰飞行操纵，甚至造成维修人员的伤害。该区域分为两个部分：非作业区和作业区。在非作业区，无需进行标识，但在作业区，则需张贴提醒标识，所有工具都应根据其用途进行适当标记。在该区域，秩序保持和“离开前清理”规定应强制执行。

3.1.3 外来物控制区。该区域外来物损伤的风险非常大。其通常发生在飞机组装和主要部件连接操作过程。该区域必须以红色进行清晰标识并且在地面设置白色的条纹带，也可以采用隔离带和其他经批准的标记标识该区域。另外，秩序保持和“离开前清理”规定必须遵守，所有维修人员必须使用单位提供的工具。饮料、食物及电子香烟只能在指定区域使用。任何进入该区域人员都必须经过外来物检查或由专业人员陪同进入。区域所有工作人员必须着装标准，严禁佩戴首饰。

3.1.4 外来物关键区。该区域涉及飞机发动机和其他重要部件的分解和组装，直接面对外来物损伤，因此可能造成飞机操纵性能的故障和恶化。在该区域，必须严格遵守“离开前清理”规定，除水以外，任何食物和饮料禁止带入。另外，防外来物的相应堵头、堵盖等应置于打开管路、电气插头、开口处。与控制区相同，所有出入点都应受控，并应有明确目视标识。私人工具禁止带入，丢失工具必须报告并采取相应措施。

3.2 提升外来物风险防控意识

外来物损伤防控的好坏与员工的认识、理解程度有很大关系。为让员工更好地认识、理解外来物防控，应让相关要求在工作区域随处可见。典型的做法就是在工作区域通过宣传、可视设备等方式，让员工随时、随地认识到外来物的风险。

可视宣传的方式必须易读、易懂。在工作区域，可采用悬挂横幅和张贴海报的方式。横幅、海报设计时应具有创造性，以便吸引员工注意力。横幅在尺寸和信息上不尽相同，一般长期安装于机库或员工进出必经地，除了横幅，海报也可以让员工持续保持对FOD威胁的

警惕。

除了目视宣传，组织沟通也可以识别出潜在的外来物风险并及时采取措施予以消除。外来物风险防控研讨，通告，案例研究，通过邮件、网站公布各类外来物风险防控信息等都是组织沟通的方式。另外，与其他机场、公司等分享外来物风险防控相关信息也是一种积极的沟通方式。

3.3 实施机场外来物风险防控措施

对机场、通航运营人及其他管理人员来说，建立外来物风险防控程序，采取风险防控措施非常重要。维修、飞机勤务及其他人员都应清楚外来物损伤的风险。外来物风险防控程序必须考虑到机场所有作业活动。

飞机维修过程中，所有备件，如螺帽、螺杆、垫片和保险丝都应恰当管控和处理。同样，修理过程使用的手持工具也应恰当的管理。所有维修工作结束后，上述所有物品都应仔细检查并放回原位。另外，他们还必须放入适当的工具箱以防丢失。为方便所有备件和工具控制，可以使用带嵌入槽式的工具放置托板以便定位并实施形迹化管理，同时还应使用检查清单。

大多数外来物发现于停机坪、勤务道面、行李区等，这些区域都进行过飞机勤务活动。为避免外来物造成的风险，机场必须配备专门清洁该类区域的人员，为减少行李区域外来物数量，行李每次装卸过程必须严格进行检查。另外，机场还需建立程序检查地面勤务设备以防其产生外来物。

机场其他外来物来源于沥青和混凝土道面的铺筑，为有效防范铺筑过程产生外来物，必须进行严格的检查和外来物损伤风险的监管。在大风天气，如塑料、货物包装带等物品容易随风吹起，从而产生货物区的外来物风险。在货物区，可在适当区域通过设置隔离栏等方式防范外来物。

4 结语

尽管外来物防范措施并不能让机场和维修区域绝对消除外来物损伤风险，但其发生几率却可以得到有效降低。为有效识别重大外来物风险，应主动进行外来物风险评估。这些评估包括风险类型识别、风险应对、风险可能性及风险严重性评估等。通过风险评估确定风险等级并建立相应的风险控制措施，缓解、降低外来物风险等级，不断提高航空安全水平。

参考文献

[1] ATSB 2010 ATSB Transport Safety Report（AustralianTransport Safety Bureau）[S].

[2] FAA 2010 Airport Foreign Object Debris（FOD）Management（U.S Department of Transport）[S].

[3] NASA 2010 FOD Prevention Program（National Aeronautics and Space Administration）[S].

[4] FAA 1996 Debris Hazards at Civil Airports（U.S Department of Transport）[S].

作者简介：程荣（1976-），男，四川三台人，中国民用航空飞行学院广汉分院安监科长，工程师，研究方向：航空安全管理。