本书围绕鸟撞适航要求，主要介绍条款演变历程、针对运输类飞机的鸟撞适航审定要素及符合性验证方法、现有鸟撞条款对我国鸟情环境下运行的运输类飞机的充分性和适宜性、运输类飞机典型结构的鸟撞适航审定案例，以及与鸟撞条款相关的新技术应用发展和展望。附录中主要介绍了我国民航七大地区十个中大型机场附近的鸟类分布情况，总结了我国机场附近总体鸟类环境特征，统计了2006～2017年的我国民航鸟撞航空器信息，并与美国民航机场附近的鸟撞航空器信息做了比较。 本书可以用于指导运输类飞机结构鸟撞适航审定和抗鸟撞设计改进，也可以为因鸟情环境变化而修订鸟撞适航条款提供决策参考。本书适用于从事鸟撞适航审定和飞机抗鸟撞结构设计的工程技术人员，也可以作为民航监管部门和适航相关方向的教学培训和研究人员的参考书。

第1章鸟撞事故案例及鸟撞事件对民航运输的影响
　　1905年9月7日，距完成人类历史上首次有动力的飞行创举后不到两年，莱特兄弟驾驶飞机时与一只鸟相撞，这可能是世界上首次飞机遭受鸟撞的报道。
　　1912年美国飞行员卡尔 罗杰斯驾驶飞机横穿美洲大陆，在飞行中飞机与一只海鸥相撞，海鸥卡住了飞机的控制电缆导致飞机在美国加利福尼亚州的长滩坠毁，飞行员本人遇难，这是世界航空史上首次因鸟撞导致机毁人亡的事故。据美国交通部和农业部统计，1988～2019年，野生动物（绝大多数是鸟类）撞击航空器已造成超过292人遇难和271架飞机损毁，造成巨大经济损失［1］。据中国民用航空局有关部门保守统计，我国2006～2017年发生了3万余起有记录的鸟撞民机事件，尽管没有发生因鸟撞引起的机毁人亡事故，但也造成了较大的经济损失。随着航空运输业的持续快速发展，以及人类对自然生态环境保护的不断加强，鸟撞对航空运输安全的威胁有增无减，已成为一个全球性和全行业的问题。
　　1.1鸟撞导致民航飞机失事的历史案例回顾
　　1960年10月4日，一架美国东方航空公司的洛克希德L188（Electra）飞机（图1.1［2］），在马萨诸塞州洛根国际机场起飞后不久坠毁。飞机在大约120ft1ft＝0.3048m。的高度撞上了一大群椋鸟（八哥），这些鸟被吸入到1号、2号和4号发动机。1号发动机的螺旋桨自动顺桨，随后机组关闭了该发动机；2号和4号发动机也经历了突然的推力损失。由此产生的推力损失、相关的推力不对称和空速下降导致飞机失控并*终坠毁，机上72名乘员仅10人幸免于难。
　　在该事故发生之前，一般认为大型商用飞机的发动机在鸟撞时不会失效，所以当时的适航规章中并没有关于飞机或发动机鸟撞威胁的明确标准。从当时的历史经验来看，虽然在航空历史上鸟撞也偶有发生，但它还未表现出是一个特别严重的威胁，这起事故也被定为运输类飞机第一起由于遭遇鸟撞导致坠毁的事故。这起事故之后，关于发动机鸟撞的相关要求逐步纳入民用航空发动机适航规章之中。
　　1975年11月12日，一架DC1030飞机在美国纽约肯尼迪国际机场起飞滑跑过程中撞上了一群海鸥，飞行机组中断起飞，但3号发动机起火。在减速过程中飞机偏离跑道，右主起落架失效，进而机翼撞击地面，燃油泄漏，发生大面积的地面火灾（图1.2［3］），32人受伤。该事故促进了发动机鸟撞标准的进一步完善。
　　此外，还有多起涉及发动机的鸟撞事故。1973年2月26日，一架Learjet24飞机在美国亚特兰大机场起飞时撞上了一群鸟，导致发动机损坏，飞机坠撞，机上8人丧生，地面1人严重受伤。1988年，一架B737200飞机在埃塞俄比亚起飞时两侧发动机吸入鸽群，发动机失去推力，飞机坠毁导致百余人伤亡。2009年1月15日，全美航空1549航班（空中客车A320200机型）在纽约拉瓜迪机场起飞后不久即遭遇群鸟撞击，双发丧失动力，所幸机长萨伦伯格紧急操纵飞机降落在哈德逊河上，机上150名乘员全部幸存，创造了民航史上的奇迹。事件发生后，通过拆解发动机，发现鸟体穿过了风扇、导向叶片、核心机以及低压涡轮等内部结构，如图1.3所示［4］。
　　2019年8月15日，俄罗斯乌拉尔航空由莫斯科茹科夫斯基国际机场飞往克里米亚的U6178次航班，起飞后两台发动机都遭遇了鸟撞，双发失效，飞机紧急迫降在机场外的玉米地，机上234人全部生还。
　　上述事故都与飞机发动机有关，飞机发动机遭遇鸟撞事故促进了民用航空发动机有关适航规章的不断完善。同样，历史上也发生了不少飞机机体（除发动机）遭遇鸟撞的事故，促使了运输类飞机适航标准中关于鸟撞条款的产生和修订。
　　1962年8月15日，印度航空一架DC3飞机在巡航飞行时遭遇一只质量可达10kg的秃鹫的撞击，鸟体穿透了风挡并“攻击”到副驾驶，使其丧命。
　　1962年11月23日，美国联合航空公司297号航班Viscount（“子爵号”）745型飞机从新泽西州纽瓦克市飞往佐治亚州亚特兰大市途经华盛顿州，在下降至指定6000ft高度时遭遇天鹅撞击，飞机坠毁，机上13名乘客和4名机组成员均受到致命创伤而死亡。该事故经调查后发现：在该地区飞行的其他飞行员也在报告中指出华盛顿中心雷达信号表明附近存在大群鸟类；失事飞机两侧水平安定面上均存在鸟类残留，表明表面上发生了两次单独的鸟类撞击，但两处由鸟类撞击产生的损伤差异较大。右侧水平安定面上的表面损伤位于机身外侧22in1in＝2.54cm。处，撞击点位于前缘*前点上方2～3in的表面处。这一区域的翼型曲率使得鸟与机体擦掠而过，因此仅产生表面损伤。左侧水平安定面上的撞击损伤位于机身外侧49in处，撞击点几乎集中在前缘*前点上。该撞击点处撞击力与安定面表面法向之间的角度较小，因而使得鸟体贯穿机翼前缘并进入机翼前缘组件，导致机翼腹板破裂，腹板与梁的上下缘条部分脱离，继而鸟体*终撞击到升降舵前缘的下部，致使前缘凹陷但未被击穿。失事飞机及其残骸如图1.4所示［5］。
　　事故发生后，在距离左侧水平安定面分离部分10ft的地方发现一块被白色羽毛覆盖的鸟体残骸，该残骸长10in，宽9in。在机身以及尚与机身相连的水平安定面上均收集到了鸟体羽毛、组织和血液样本。经权威医学鉴定，这些组织与血液样本属于同一种鸟，即北美天鹅。据美国内政部鱼类和野生动物局统计，此种鸟的雄性平均质量为14lb1lb＝0.453592kg。，雌性为11.5lb，但其*大质量通常能够达到18lb，该鸟如图1.5所示［5］。
　　“子爵号”飞机因鸟撞而失事的教训，促使了美国在运输类飞机适航标准中增加了尾翼结构的设计，必须保证飞机在与8lb鸟相撞后仍能继续安全飞行和着陆的要求。
　　1992年10月13日，一架安东诺夫AN124飞机在乌克兰进行测试飞行过程中，在5800m（19000ft）高度以614m/s巡航时雷达罩脱开，导致前货舱门打开并与飞机脱离，碎片撞击到3号发动机，使发动机失去动力。飞机剧烈的振动使3号液压系统和飞行管理系统失效。此时机组无法获得飞机速度、高度和迎角的有效数据，加上襟翼操纵不当等因素导致飞机坠毁，机上8人遇难，仅一名工程师跳伞逃生侥幸存活但严重受伤。后经调查，事故原因为飞机雷达罩遭遇鸟撞，雷达罩和飞机前端框区域受到冲压空气而增压，致使货舱门打开酿成悲剧。
　　2004年11月28日，一架B737400飞机在起飞过程中遭遇鸟撞，飞机在巴塞罗那机场降落时飞行员无法在跑道上控制飞机。事后调查发现在前起落架上一只小鸟卡住了飞机转弯线缆。
　　2008年3月4日，一架Cessna500飞机（该机型按FAR25部进行审定）的机翼遭受一只或多只质量约9kg的美国白鹈鹕的撞击，撞击能量远远超过适航规章中规定的鸟撞能量，导致飞机失控坠毁。
　　从以上事故中可见鸟撞对航空器运行存在安全威胁，必须引入或修订抗鸟撞安全要求以防止灾难性事故的发生。在收集到的我国民航鸟撞事件中，虽并未造成机毁人亡的事故，但也必须引起高度重视。
　　1.2鸟撞事件对民航运输的影响
　　飞机与鸟相撞是世界性难题，鸟撞对民航飞机的飞行安全构成威胁。由于现代飞机的飞行速度快，所以鸟体与之相撞的能量大，当鸟撞冲击力超过飞机某一部件的承受能力时，就会损坏飞机的机体或零部件，严重的会直接威胁飞行安全。例如：鸟撞撞坏飞机挡风玻璃不仅直接影响飞行员操纵飞机，甚至会影响飞行员的生命安全；鸟撞撞坏发动机会造成发动机空中停车，甚至会引起发动机空中失火，直至引燃整个飞机。尽管根据统计数据发现，飞机在遭遇鸟撞后大部分情况下对飞行安全影响不大或者没有任何影响，从近十余年国内航空器遭遇鸟撞的较为稳定的统计结果来看，鸟撞造成航空器损伤的比例为7％～17％，造成事故征候的比例不超过10％，但造成事故征候的事件占造成损伤事件数的比例为40％～70％。这说明鸟撞造成的航空器损伤虽仍以无损伤为主，但一旦造成航空器损伤，则很有可能会构成航空器事故征候（绝大多数情况下为一般事故征候）。鸟撞飞机造成的一般损伤包括结构部件变形、穿孔、裂纹和系统的失效、故障，通过航后检查、定检、视情维修、返回基地维修、部组件更换等工作恢复飞机的适航安全性；鸟撞飞机造成较为严重安全影响的事件主要包括中断起飞、返场返航、备降迫降和空中停车。因此，国际航空联合会把鸟撞危害定为航空业的“A”级灾害。
　　按航空器受鸟撞的损伤情况，将鸟撞的损伤程度划分为四个等级：严重损伤、中等损伤、轻度损伤和无损伤［6］。严重损伤指航空器严重损坏、更换发动机或更换6片以上发动机叶片；中等损伤指航空器出现破洞或发动机叶片损伤；轻度损伤指航空器出现凹坑。以2017年我国民航鸟撞航空器信息为例，鸟撞造成的航空器损伤仍以无损伤为主，如图1.6所示［6］。其中，无损伤鸟撞8760起（占比94.07％），轻度损伤332起（占比3.57％），中等损伤220起（占比2.36％），全年未发生严重损伤鸟撞事件。中等以上损伤程度的鸟撞事件数占鸟撞总数的百分比为2.36％，处于较低水平。这表明随着鸟撞信息上报工作的逐步推进和完善，特别是《鸟撞航空器事件的判定标准和报告程序》（AP140CA201501）实施以来，相关责任单位报送的信息不再仅侧重于损伤和影响较为严重的情况，信息收集的全面性、规范性和上报的积极性都正在逐步提高，未来鸟撞防范工作应以高风险鸟撞（即大鸟和群鸟）防范为主。
　　对比2016年与2017年鸟撞航空器对飞行运行的影响，如图1.7所示［6］。2017年明确提及造成负面影响的鸟撞事件192起（同比2016年的降幅约为23％），占鸟撞总数的约2％。其中，导致航班延误约占33％，航班取消约占13％，换机约占14％，预防性着陆（返航、备降等）约占9％，鸟撞对飞行运行造成的“其他”影响约占30％，包括造成其他航班中止进近、地面等待、空中盘旋等待、复飞等情况。显然，航班延误、航班取消、换机及其他类型的负面影响占比较大。
　　根据美国联邦航空局（FAA）等单位收集的1990～2019年鸟撞飞机事件数据，鸟撞造成航空器损伤等级统计如图1.8所示，大多数鸟撞事件没有对飞机造成损伤，约32％的鸟撞事件未能明确是否对飞机
　　造成损伤，只有约7％的鸟撞事件明确造成飞机损伤，其中造成轻度损伤、中等损伤、严重损伤以及不能确定损伤程度的占比分别约为3％、2％、<1％和2％。
　　根据FAA等对1990～2019年野生动物撞击飞机的事件报告统计，5％的鸟撞和18％的爬行动物撞击事件对飞行航班造成了负面影响，在野生动物撞机后，预防性着陆是*常见的负面影响响应（6993起），如表1.1所示［1］，其中飞行员通过紧急放油操作（61起）或者盘旋耗油操作（99起）来减轻飞机的着陆重量，或者直接通过重着陆降落（107起）；中断起飞是第二常见的负面影响（2630起）。

目录
序
前言
缩略词
第1章 鸟撞事故案例及鸟撞事件对民航运输的影响 001
1.1 鸟撞导致民航飞机失事的历史案例回顾 001
1.2 鸟撞事件对民航运输的影响 005
参考文献 010
第2章 鸟撞适航条款及其演变历程 012
2.1 国内外鸟撞适航条款制定修订背景 012
2.1.1 FAA鸟撞适航条款制定修订历程 012
2.1.2 EASA鸟撞适航条款制定修订历程 021
2.1.3 CAAC鸟撞适航条款制定修订历程 024
2.2 条款修订机制 025
2.2.1 FAA规章修订机制 025
2.2.2 EASA规章修订机制 026
2.2.3 CAAC规章修订机制 026
2.3 国内外鸟撞适航条款对比分析 029
2.3.1 §25.571条款差异 029
2.3.2 §25.631条款差异 029
2.3.3 §25.775条款差异 030
2.3.4 §25.1323条款差异 030
2.4 鸟撞适航条款协调历程 030
2.4.1 关于鸟体质量 030
2.4.2 关于飞机速度和海拔 032
2.4.3 关于系统和有关结构 033
2.4.4 关于安全性目标 035
参考文献 036
第3章 基于我国鸟情的鸟撞适航条款安全性 038
3.1 鸟撞冲击能量的统计分析 038
3.1.1 鸟撞冲击能量值的确定 038
3.1.2 鸟撞冲击能量分布研究 040
3.2 基于安全性目标的条款充分性评估 051
3.2.1 鸟撞能量概率估算 051
3.2.2 FAA期望提高鸟体质量的估算 053
3.3 基于安全性目标的条款适宜性评估 055
3.3.1 不同安全性目标下的鸟重确定 055
3.3.2 FAA期望提高鸟体质量的进一步估算 056
3.4 我国运输类飞机鸟撞相关条款修订趋势研究 057
3.4.1 基于鸟情分析的鸟撞条款修订趋势研究 057
3.4.2 基于安全性目标的鸟撞条款修订趋势研究 058
参考文献 058
第4章 鸟撞适航审定要素和符合性验证技术 060
4.1 运输类飞机鸟撞适航要求及符合性方法 060
4.1.1 结构的安全要求 060
4.1.2 系统的安全要求 064
4.2 鸟撞审定要素和符合性判定准则 064
4.2.1 鸟撞审定思路 064
4.2.2 鸟撞部位确定 067
4.2.3 鸟撞符合性验证试验 068
4.2.4 鸟撞符合性分析 070
4.2.5 鸟撞对系统影响的考虑 071
4.2.6 鸟撞对驾驶员安全的考虑 072
4.2.7 鸟撞对新材料新设计的考虑 073
4.3 鸟撞试验技术 074
4.3.1 鸟撞试验系统 074
4.3.2 鸟弹制作 079
4.3.3 试验程序 080
4.4 鸟撞数值分析方法 083
4.4.1 经验公式法 083
4.4.2 仿真分析法 085
参考文献 090
第5章 鸟撞适航审定案例 092
5.1 机头结构鸟撞适航审定 092
5.1.1 机头鸟撞概述 092
5.1.2 机头鸟撞部位分析 092
5.1.3 机头结构鸟撞试验分析 102
5.1.4 鸟撞机头结构合格判定 106
5.2 机翼结构鸟撞适航审定 107
5.2.1 机翼鸟撞概述 107
5.2.2 机翼鸟撞部位分析 108
5.2.3 机翼结构鸟撞试验分析 124
5.2.4 鸟撞机翼结构合格判定 127
5.3 尾翼结构鸟撞适航审定 129
5.3.1 尾翼鸟撞概述 129
5.3.2 平尾鸟撞部位分析 129
5.3.3 平尾结构鸟撞试验分析 134
5.3.4 鸟撞平尾结构合格判定 136
5.4 风挡和窗户玻璃鸟撞适航审定 137
5.4.1 风挡与窗户鸟撞概述 137
5.4.2 风挡和窗户玻璃鸟撞试验分析 138
5.4.3 鸟撞风挡和窗户玻璃合格判定 141
5.5 起落架结构鸟撞适航审定 142
5.5.1 起落架鸟撞概述 142
5.5.2 起落架鸟撞试验分析 143
5.5.3 鸟撞起落架结构合格判定 147
5.6 机头HUD区域鸟撞适航审定 147
5.7 发动机吊挂结构鸟撞适航审定 150
5.8 发动机短舱结构鸟撞适航审定 153
第6章 鸟撞条款符合性设计验证技术展望 157
6.1 基于新材料新设计特征的符合性设计验证展望 157
6.1.1 基于劈鸟原理的结构抗鸟撞设计 157
6.1.2 复合材料结构抗鸟撞设计 158
6.2 人工鸟弹研制技术展望 158
6.2.1 人工鸟弹的研究意义 158
6.2.2 人工鸟弹研制及试验验证 160
6.2.3 人工鸟弹研制要素 166
6.2.4 人工鸟弹审定展望 168
参考文献 168
附录 170
附表 211