RTCA DO-160.

RTCA DO-160 ist die internationale Norm, die Umgebungsbedingungen und Prüfverfahren für an Bord von Luftfahrzeugen eingebaute Geräte in Verkehrs- und Allgemeinluftfahrtflugzeugen festlegt. Entwickelt von der RTCA (ursprünglich Radio Technical Commission for Aeronautics, heute eine Normungsorganisation der Luftfahrt) und international als EUROCAE ED-14 harmonisiert, ist die Norm der De-facto-Qualifizierungsrahmen für Avionik, Kabinensysteme, Sensoren und jegliche an Bord eines Flugzeugs mitgeführte elektronische Ausrüstung. Die aktuelle Fassung ist DO-160G.

RTCA DO-160 ist die Norm zur Umweltsimulationsqualifizierung von Avionik. Für jede Umweltbelastung, der eine Flugzeugkomponente ausgesetzt ist — Temperatur, Höhe, Vibration, Feuchte, Wassereinwirkung, Betriebsmittel, EMV, Blitz — definiert die Norm einen entsprechenden Prüfabschnitt. Komponenten, die gemäß DO-160 gegen die zutreffenden Abschnitte qualifiziert sind, können ohne zusätzliche Umweltsimulationsqualifizierung auf Flugzeugebene eingebaut werden.

Anwendungsbereich

DO-160 gilt für elektronische und elektromechanische Geräte, die für den Einbau in Flugzeuge bestimmt sind. Sie wird von Luftfahrtbehörden (FAA, EASA und vergleichbaren Stellen) als anerkannter Konformitätsnachweis für die Umweltsimulationsqualifizierung von Avionik herangezogen. Die Norm legt nicht fest, welche Geräte gegen welche Abschnitte zu prüfen sind — diese Auswahl ergibt sich aus dem Einbauort des Geräts, der Flugzeugkategorie und der jeweils maßgeblichen Zulassungsgrundlage.

Die Norm ist in 26 Abschnitte gegliedert, von denen jeder eine Umweltbelastung oder Kategorie behandelt. Geräte werden innerhalb jedes zutreffenden Abschnitts gegen eine bestimmte Schweregradkategorie qualifiziert, die in der Qualifizierungserklärung des Herstellers dokumentiert wird.

Überblick über die Abschnitte

Diese Seite beschreibt die Abschnitte, die für die Umweltsimulationsqualifizierung am häufigsten herangezogen werden.

Abschnitt 4 — Temperatur und Höhe

• Zweck: Nachweis des Gerätebetriebs unter den kombinierten Temperatur- und Höhenbedingungen, die im normalen Flug, bei Ausfall der Heizung im Geräteraum und bei schnellem Druckabfall auftreten
• Prüfverfahren: Niedrige Betriebstemperatur, niedrige Lagertemperatur, hohe Kurzzeit-Betriebstemperatur, hohe Betriebstemperatur, hohe Überlebenstemperatur am Boden, Ausfall der Kühlung im Flug, Höhenänderung, Druckabfall und Überdruck
• Anwendung: Alle an Bord eingebauten Geräte; die Einstufung nach Abschnitt 4 zählt zu den häufigsten DO-160-Verweisen

Abschnitt 5 — Temperaturwechsel

• Zweck: Prüfung der Geräte unter schnellen Temperaturänderungen, die bei Steigflug, Sinkflug und Höhenwechseln auftreten können
• Prüfverfahren: Definierte Änderungsraten zwischen niedrigen und hohen Temperaturen über mehrere Zyklen

Abschnitt 6 — Feuchte

• Zweck: Bewertung der Geräte hinsichtlich feuchtebedingter Fehlermechanismen
• Schweregradkategorien der Prüfung: Standardfeuchte, verschärfte Feuchte (verlängerte Dauer und höhere Feuchte für raue Umgebungen)
• Anwendung: Alle Geräte; besonders wichtig für Geräte in nicht klimatisierten Bereichen

Abschnitt 7 — Betriebsschocks und Crash-Sicherheit

• Zweck: Nachweis der Geräteleistung unter Betriebsschocks (z. B. Landung, Böenlasten) und der strukturellen Integrität unter Crash-Sicherheitslasten
• Prüfverfahren: Betriebsschockimpulse, dauerhafte Beschleunigung zur Crash-Sicherheit, Crash-Sicherheitsimpuls

Abschnitt 8 — Vibration

• Zweck: Prüfung der Geräte unter der Vibrationsumgebung, die für ihren Einbauort und ihre Flugzeugkategorie spezifisch ist
• Prüfarten: Sinusförmige Vibration, Zufallsvibration, Sinus auf Zufall, Hubschrauber-Vibrationsprofile
• Schweregradkategorien: Mehrere Kategorien, abgestimmt auf Flugzeugtyp (Strahlflugzeug, Turboprop, Hubschrauber) und Einbauort (Triebwerksbereich, Instrumententafel, Geräteraum)

Abschnitt 9 — Explosionsfähige Atmosphäre

• Zweck: Nachweis, dass das Gerät eine entzündliche Atmosphäre nicht durch Zündquellen wie heiße Oberflächen, Funken oder Lichtbögen entzündet
• Verfahren: Betrieb des Geräts in einer Kammer mit einem definierten Kraftstoff-Luft-Gemisch; die Entzündung der Atmosphäre gilt als Durchfallen
• Anwendung: Geräte in Bereichen, in denen sich Kraftstoffdämpfe ansammeln können (z. B. Kraftstoffraum, in manchen Konfigurationen die Toilette)

Abschnitt 10 — Wasserdichtheit

• Zweck: Prüfung der Beständigkeit des Geräts gegen Wassereinwirkung entsprechend dem Einbauort
• Kategorien: Tropfwassergeschützt, sprühwassergeschützt, Kondensation, durchgehender Strahl (je nach Kategorie)
• Anwendung: Geräte in Bereichen, die Wasserleckagen, Kondensation oder externem Wasser im Bodenbetrieb ausgesetzt sind

Abschnitt 11 — Beständigkeit gegen Betriebsmittel

• Zweck: Nachweis der Beständigkeit des Geräts gegen Chemikalien, die im Flugzeugbetrieb auftreten
• Geprüfte Betriebsmittel: Hydraulikflüssigkeit, Kraftstoff, Enteisungsmittel, Reinigungsmittel, Feuerlöschmittel (die Auswahl hängt vom Einbauort des Geräts ab)
• Anwendung: Geräte in Bereichen, in denen Kontakt mit Betriebsmitteln möglich ist

Abschnitt 12 — Sand und Staub

• Zweck: Prüfung der Geräteleistung in Umgebungen mit luftgetragenen Partikeln
• Anwendung: Geräte in nicht druckbeaufschlagten Bereichen, Flugzeuge im Betrieb in Wüstenumgebungen oder auf unbefestigten Pisten

Abschnitt 13 — Pilzbefallbeständigkeit

• Zweck: Nachweis, dass die Werkstoffe des Geräts kein Pilzwachstum begünstigen, das Leistung oder Zuverlässigkeit beeinträchtigen könnte
• Anwendung: Geräte in feucht-tropischen Betriebsumgebungen

Abschnitt 14 — Salznebel

• Zweck: Bewertung der Korrosionsbeständigkeit in salzhaltigen Atmosphären
• Anwendung: Seeüberwachungsflugzeuge, Geräte, die im Betrieb oder bei der Lagerung salzhaltigen Umgebungen ausgesetzt sind

Abschnitt 15 — Magnetische Wirkung

• Zweck: Begrenzung der magnetischen Wirkungen des Geräts, die benachbarte magnetfeldempfindliche Systeme (Kompasse, Magnetometer) stören könnten
• Anwendung: Alle Geräte, die in der Nähe magnetfeldempfindlicher Fluginstrumente eingebaut sind

Abschnitt 16 — Stromversorgung

• Zweck: Nachweis des Gerätebetriebs über den gesamten Bereich der Stromversorgungsbedingungen, die im elektrischen System des Flugzeugs auftreten
• Kategorien: Wechsel- und Gleichstrom, Normal- und Anormalbetrieb, Spannungsschwankungen, Welligkeit, Frequenzschwankungen, kurzzeitige Unterbrechungen

Abschnitt 17 — Spannungsspitze

• Zweck: Nachweis der Störfestigkeit des Geräts gegen Spannungsspitzen an den Stromeingängen

Abschnitt 18 — Leitungsgeführte Störfestigkeit im Audiofrequenzbereich

• Zweck: Nachweis der Störfestigkeit des Geräts gegen Störungen im Audiofrequenzbereich auf den Versorgungsleitungen

Abschnitt 19 — Störfestigkeit gegen induzierte Signale

• Zweck: Nachweis der Störfestigkeit des Geräts gegen Störungen, die durch benachbarte elektromagnetische Quellen auf Signalkabeln induziert werden

Abschnitt 20 — Störfestigkeit gegen Hochfrequenz

• Zweck: Nachweis der Störfestigkeit des Geräts gegen gestrahlte Hochfrequenzfelder
• Kategorien: Unterschiedliche Kategorien für Feldstärke und Frequenzbereich, abgestimmt auf Einbauort und Flugzeugkategorie
• Frequenzbereich: 2 MHz bis 18 GHz, mit höheren oberen Grenzwerten für bestimmte Kategorien (RTCA/DO-160 §20).

Abschnitt 21 — Aussendung von Hochfrequenzenergie

• Zweck: Begrenzung der gestrahlten und leitungsgeführten HF-Aussendungen des Geräts
• Kategorien: Unterschiedliche Grenzwerte für Geräte, die in unterschiedlichen Bereichen eingebaut sind

Abschnitt 22 — Störfestigkeit gegen blitzinduzierte Transienten

• Zweck: Nachweis der Störfestigkeit des Geräts gegen Transienten, die durch einen Blitzeinschlag in das Flugzeug induziert werden
• Prüfwellenformen: Mehrere Wellenformsätze, definiert für unterschiedliche Kabeltypen und Einbaubedingungen
• Schweregradkategorien: Mehrere Schweregrade, abgestimmt auf den Einbaubereich und die Auslegung des Blitzschutzes des Flugzeugs

Abschnitt 23 — Direkte Blitzwirkungen

• Zweck: Nachweis der Integrität von Geräten mit außen montierten Komponenten gegen direkten Blitzeinschlag
• Anwendung: Außenantennen, Beleuchtung und Geräte mit äußeren Öffnungen

Abschnitt 24 — Vereisung

• Zweck: Nachweis der Geräteleistung während und nach Vereisungsbedingungen
• Prüfarten: Geräte werden je nach Anwendung der Betriebsvereisung oder der Lagervereisung unterzogen

Abschnitt 25 — Elektrostatische Entladung (ESD)

• Zweck: Nachweis der Geräteleistung nach elektrostatischen Entladungen
• Anwendung: Geräte, die ESD durch Personalhandhabung und statische Aufladung des Flugzeugs ausgesetzt sind

Abschnitt 26 — Brand, Entflammbarkeit

• Zweck: Nachweis der Entflammbarkeitseigenschaften der Gerätewerkstoffe
• Anwendung: Alle Geräte; Kabinengeräte unterliegen den strengsten Entflammbarkeitsanforderungen

Anwendbarkeit

• Cockpit / Instrumententafel: 4, 5, 6, 7, 8, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 25, 26
• Druckbeaufschlagte Kabine: 4, 5, 6, 7, 8, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 25, 26
• Nicht druckbeaufschlagter Geräteraum: 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 25, 26
• Triebwerksbereich: 4, 5, 6, 7, 8 (verschärft), 9, 10, 11, 16, 17, 22, 24, 26
• Außen (Antennen, Sensoren): 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 14, 22, 23, 24, 25, 26
• Fahrwerksschacht: 4, 5, 8 (verschärft), 10, 12, 14, 22, 24

Die konkrete Schweregradkategorie innerhalb jedes zutreffenden Abschnitts ergibt sich aus dem Einbaubereich des Geräts, der Flugzeugkategorie (Verkehrsstrahlflugzeug, Geschäftsreisestrahlflugzeug, Regional-Turboprop, Hubschrauber) und der jeweils maßgeblichen Zulassungsgrundlage.

Verwandte Normen

• EUROCAE ED-14 — Europäisches Pendant zu DO-160; beide Normen werden gemeinsam gepflegt und sind inhaltlich identisch
• MIL-STD-810 — Umweltsimulationsqualifizierung im Verteidigungsbereich; konzeptionell vergleichbar, jedoch mit anderen Methoden, Schweregraden und Plattformmodell
• MIL-STD-461 — EMV-Anforderungen im Verteidigungsbereich (parallel zu den DO-160-Abschnitten 16-22, jedoch mit anderen Grenzwerten und Verfahren)
• IEC 60068-2 — Internationale Umweltprüfmethoden; einige Prüfverfahren der DO-160 verweisen auf Methoden der IEC 60068-2
• DO-178 — Software-Aspekte in luftfahrttechnischen Systemen (eigenständige Norm für die Softwarezertifizierung, häufig zusammen mit DO-160 bei softwareintensiven Geräten herangezogen)
• DO-254 — Entwicklungssicherung von Hardware für elektronische Hardware in Luftfahrzeugen (eigenständige Norm für komplexe elektronische Hardware)

Auswirkungen auf die Konstruktion

Die DO-160-Qualifizierung gehört zu den umfassendsten Umweltsimulationsprüfprogrammen, die ein elektronisches Gerät durchlaufen kann. Die Anzahl der Abschnitte, die Schweregradoptionen innerhalb jedes einzelnen und die zulassungsseitige Prüftiefe der Qualifizierungsberichte machen eine Pre-Compliance-Planung besonders wichtig:

• Die Matrix der Abschnittsanwendbarkeit muss frühzeitig mit der Zulassungsbehörde und dem Flugzeughersteller abgestimmt werden; Prüfungen, die gegen die falsche Kategorie oder einen unzureichenden Schweregrad durchgeführt werden, müssen mit zusätzlichen Kosten wiederholt werden
• Die Gerätekonstruktion für DO-160 berücksichtigt die Qualifizierungskategorie von Anfang an — so bestimmt beispielsweise die Vibrationskategorie nach Abschnitt 8 die Auslegung der mechanischen Befestigung, die Blitzkategorie nach Abschnitt 22 die Auslegung des Überspannungsschutzes und die Stromversorgungskategorie nach Abschnitt 16 die Auslegung der Eingangsstufe der Stromversorgung
• Die Prüfreihenfolge ist von Bedeutung — einige Abschnitte (Abschnitt 7 Crash-Sicherheit, Abschnitt 9 explosionsfähige Atmosphäre) werden typischerweise an das Ende der Kampagne gelegt, da sie potenziell zerstörend sind
• Eine Anpassung (Tailoring) nach FAA AC 21-16 oder gleichwertig erlaubt bei entsprechender Begründung bestimmte Abweichungen von den standardmäßigen Prüfverfahren, wobei Anpassungsentscheidungen der Zustimmung der Zulassungsbehörde bedürfen

Eine Pre-Compliance-Designprüfung in der Konzeptphase führt typischerweise jeden zutreffenden DO-160-Abschnitt und jede Schweregradkategorie auf, identifiziert die Konstruktionsmerkmale, die diese jeweils abdecken, und erstellt einen Prüfplan, der die Entwicklungsprüfungen mit dem späteren Qualifizierungsprogramm verknüpft. Dies senkt die Kosten für Änderungen, die während der formalen Qualifizierung auftreten, wenn die Konstruktion des Geräts ansonsten bereits abgeschlossen ist.