飛機電氣線路不簡單-EWIS適航要求提出背景揭秘
寫在前面
電氣線路互聯繫統（Electrical Wiring Interconnection Systems，簡稱EWIS），被比喻為飛機的血管和神經系統。
當你坐飛機時，你看不見它，它卻藏在天花板上、壁板後面、地板底下……它遍布飛機全身，互聯飛機全部功能系統，默默地輸送飛行所需電能和關鍵數據，為飛行發揮著重要的作用。
你是否能想像到，在現代大型民用客機上，線纜長度可達100至400公里、電連接端點多達30000至50000個……
飛機正向多電全電方向發展，更多的電氣線路將替代傳統液壓和氣源管路。
更多複合材料機身結構的使用，也需要更多電氣線路來代替傳統金屬機身，實現電氣迴路功能、及加強全機閃電和電磁環境防護。
未來，飛機電氣線路將更加重要和複雜！
震撼的民用飛機布線
FAA在2007年12月發布123號修正案，25部運輸類飛機適航規章新增H分部有關EWIS的適航要求。CAAC在2011年11月第四次修訂第25部運輸類飛機適航標準（CCAR-25-R4）時，也納入了H分部EWIS要求。該舉措可見局方對電氣線路安全問題的重視程度。
本文將探討為何適航當局如此關注並重視飛機電氣線路安全問題，包括：
EWIS定義；
兩起空難；
老齡飛機規章制定諮詢委員會的調查結論；
相關統計數據；
EWIS相關適航要求及體系。
閱讀時長估計：4-7分鐘。
更新說明：完善Swissair 111 MD-11事故描述。增加調查報告原文
EWIS的定義
CCAR-25-R4 第H分部 第25.1701條 定義
(a) 任何導線、線路裝置，或其組合，包括端點裝置，安裝于飛機的任何部位用於兩個或多個端點之間傳輸電能（包括數據和信號）。這包括：
(1) 導線和電纜。
(2) 匯流條。
(3) 電氣裝置的端點，包括繼電器、斷路器、開關、接觸器、接線塊、跳開關和其他電路保護裝置的端點。
(4) 插頭，包括貫穿插頭。
(5) 插頭附件。
(6) 電氣接地和搭鐵裝置及其相應的連接。
(7) 接線片。
(8) 給導線提供附加保護的材料，包括導線絕緣，導線套管，用於搭鐵具有電氣端點的導管。
(9) 屏蔽線和編織線。
(10) 卡箍或其他用於布線和固定導線束的裝置。
(11) 電纜束縛裝置。
(12) 標牌或其他識別措施。
(13) 壓力封嚴。
(14) 在支架、面板、設備架的背板內部的EWIS組件，包括但不限於電路板的背板、線路集成單元和設備外部線路。
(b) 除本條(a)(14)指明的設備外，下列設備內的EWIS部件，和該設備的外部插頭不包括在本條(a)段的定義中：
(1) 經下列環境條件和試驗程序合格鑒定的電子電氣設備，
(i) 適合於預定功能和工作環境，和
(ii) 中國民用航空局適航部門所接受的。
(2) 不作為飛機型號設計一部分的攜帶型電氣設備，包括個人娛樂設備和攜帶型計算機。
(3) 光纖。
兩起重大空難
飛機電氣線路安全問題引起關注，緣起20世紀90年代兩起重大的空難。
經美國國家運輸安全委員會（NTSB）和加拿大運輸安全委員會（TSB）事故調查認定，這兩起事故均可能和飛機電氣線路故障直接相關。
TWA 800 空難
1996年TWA 800號空中爆炸事故，導致全機包括飛行機組在內，總計230名人員死亡。
數據來源：NTSB事故調查報告
事故原因：
NTSB認為TWA800事故發生的可能原因是，油箱中可燃燃油/空氣混合氣體被點燃導致中央翼油箱爆炸。
雖然點燃的根源無法百分百確定，但通過調查，最大可能性是中央翼油箱外部電氣系統短路，過高的能量通過燃油箱油量指示系統的電氣線路傳入中央翼油箱。
報告原文如下：
註：事故原因由筆者根據NTSB事故調查報告消化總結，如有不同理解，歡迎留言討論。
失事的TWA 800航班：波音747-131飛機
CIA模擬TWA 800空中爆炸過程
NTSB將TWA800號飛機殘骸拼接以調查事故原因
TWA800空難紀念碑
位於Smith PointCounty Park建於2007年11月
Swissair 111空難
1998年瑞士航空公司111號MD-11失控墜海事故，導致包括機組在內共計229名人員死亡。
數據來源：TSB事故調查報告
事故原因：
加拿大運輸安全委員會（TSB）在最終的調查報告中確認了共計11項導致和引起失事的原因。
其中首要的原因是：材料可燃性的適航標準不恰當，導致使用的材料可以被點燃且蔓延了火勢。因此，駕駛艙右方天花板著火，而可燃材料使得火勢蔓延至駕駛艙後牆，火勢蔓延之快、火勢之強使得飛機系統失效降級，且駕駛艙環境惡化，最終導致飛機失控墜毀。
調查組確認， 加裝的機載娛樂系統（IFE）網路電氣線路發生了電弧事件，斷路器沒能跳閘，而斷路器的設計未能在電弧事件發生時起到保護作用。
同時，頭等艙和公務艙的娛樂系統一直從與設計不符的匯流條上獲得電源。事發時，儘管機組遵循了標準程序來斷開相關電源，但實際上，卻沒能如願地斷開。
註：改裝時，將娛樂系統搭在不該搭的匯流條上，與MD-11的設計理念不符，與MD-11的型號合格證批准的設計不符。且在提交給FAA的報告中未體現。雖然該錯誤存在潛在的安全隱患，但是與本次因電弧起火和火勢的蔓延事故無關。
相關報告原文如下：
註：事故原因由筆者根據TSB事故調查報告消化總結，如有不同理解，歡迎留言討論。
失事的Swissair 111客機：麥道MD-11飛機
Swissair 111殘骸
Swissair 111空難紀念碑
位於墜毀地西側Bayswater BeachProvincial Park
Swissair 111空難紀念碑
位於墜毀地東側Peggy』s Cove往北約1公里的岬角
ATSRAC調查結論
之後，FAA組織成立老齡飛機規章制定諮詢委員會（Aging Transport Systems Rulemaking Advisory Committee，簡稱ATSRAC），對大量在役飛機的電氣線路進行檢查，發現一系列普遍存在的問題。
例如：
1. 線束安裝不合理，易與周圍設備、結構接觸摩擦，若磨損，可能導致電弧的產生。
2. 線束盤繞和收頭問題：
3.線束安裝的彎曲半徑問題：
4. 線束安裝件問題：
5. 線束周圍灰塵的積聚和污染：
6. 電弧事件對周圍線纜和結構造成損傷：
7. 電弧事件擊穿布線導管並危害附近燃油管路：
8. 盥洗室管路液體泄漏至電氣線路上，導致電弧的發生：
9.不正確的導線維修：
筆者忍不住評論：
真是觸目驚心！
魔鬼也許就藏在這些細節中！
事故的發生猶如海中漂浮的冰山，暴露的事故只是冰山一角，不經調查/不潛入水底，不知水面下還有諸多未發現的和潛在的隱患。
繼續ATSRAC調查結論……
ATSRAC主要調查結論說明，飛機的電氣線路互聯繫統會被EWIS設計者、飛機製造商、EWIS供應鏈、航線等因素影響，例如不正確的元器件選型、低質量的安裝設計、不合格的製造工藝、維修程序不正確等等。
相關統計數據
美國空軍安全中心針對1989年至1999年期間，由飛機電子電氣系統相關各類元器件引發的飛機故障進行了統計：其中電線電纜佔29%，連接器佔14%。其他元器件數據如圖所示：
美國空軍安全性中心
1989-1999年期間電子電氣失效數據統計
美國海軍安全中心針對1980年至1999年期間，典型線路故障導致飛機危險事故的數據進行了統計。其中，線纜磨損佔37%，未明確的短路佔18%。具體數據如圖所示：
美國海軍安全中心
1980年至1999年期間典型線路故障數據統計
適航規章的發布
為了全人類的飛行安全，局方是時候採取行動了……
根據ATSRAC調查結論和相關建議，FAA於2005年10月發布NPRM，2007年12月發布25-123號修正案，在FAR 25部中新增第H分部——電氣互聯繫統(EWIS)。
之後，歐洲民航局和中國民航局也相繼更新規章。
EWIS要求體系和適航規章
運輸類飛機EWIS相關要求體系包括適航規章、諮詢通告、政策/手冊以及相關工業標準。
FAA在25-123號修正案中，新增EWIS的H分部共計17條條款，還修訂了25.899，25.1310等條款，新增附錄H 持續適航文件，包括適航限制部分和EWIS持續適航文件的要求。
同時，在25.1309條款新增第(f)條款，要求：
「第25.1309條設備、系統及安裝
……
(f)必須按照25.1709條的要求對電氣線路互聯繫統（EWIS）進行評估。「
我們可以理解，對於飛機電氣線路的認知，適航已經將其提升至系統層面進行考慮：EWIS是確保飛機安全性的重要一環，是高度綜合化的系統。
飛機線路不能再被認為是單根導線的集合，
它的失效會產生飛機級的影響，
必須被作為一個綜合系統進行考慮！
主要參考文獻：
[1] 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.
[2]Transportation Safety Board of Canada (TSB) Aviation Investigation ReportIn-Flight Fire Leading to Collision with Water Swissair Transport LimitedMcDonnell Douglas MD-11HB-IWF Peggy』s Cove, Nova Scotia 5 nm SW 2 September1998, A98H0003.
[3] Aging Transport Systems Rulemaking Advisory Committee Report
[4] FAA FAR Amendment 25-123
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