民用飛機(jī)適航符合性驗(yàn)證方法.pdf

民用飛機(jī)適航符合性驗(yàn)證方法探討 曹繼軍 ? 張?jiān)矫?? 趙平安 (第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院質(zhì)量適航安全部 ) 摘要: 適航符合性驗(yàn)證是民用飛機(jī)研制的特點(diǎn), 符合性是驗(yàn)證的目的, 驗(yàn)證方法是確定驗(yàn)證對(duì)象是否具有符合性時(shí)所用的手 段。本文通過(guò)介紹 10種適航符合性驗(yàn)證方法以及對(duì)符合性驗(yàn)證方法的選用原則進(jìn)行分析, 正確地選擇為適航管理部門(mén)所 接受的適航符合性驗(yàn)證方法既是設(shè)計(jì)人員進(jìn)行飛機(jī)設(shè)計(jì)的職責(zé), 也是保障飛機(jī)安全飛行的重要前提。 關(guān)鍵字: 民用飛機(jī); 適航; 符合性驗(yàn)證方法 引言 隨著航空事業(yè)的迅猛發(fā)展, 飛機(jī)安全性 的要求越來(lái)越高, 為了保障民用航空器安全、 維護(hù)公眾利益、 促進(jìn)航空事業(yè)發(fā)展, 必須從設(shè) 計(jì)、 制造、 使用、 維護(hù)等方面制定一系列保證 安全的最低標(biāo)準(zhǔn), 進(jìn)行適航管理。 民用航空器的適航管理是以保證航空器 安全性為目標(biāo)的技術(shù)性、 法規(guī)性管理。國(guó)家 和適航部門(mén)頒布的各種適航管理規(guī)章均屬法 規(guī)性文件, 從事相應(yīng)活動(dòng)的單位和個(gè)人必須 嚴(yán)格遵循; 而從事民用航空產(chǎn)品和零部件設(shè) 計(jì)、 制造、 使用和維修等相應(yīng)活動(dòng)的單位和個(gè) 人的資格及其最終完成的產(chǎn)品是否完全符合 相應(yīng)規(guī)章、 標(biāo)準(zhǔn)和程序必須經(jīng)適航部門(mén)審查、 批準(zhǔn), 最后由適航部門(mén)頒發(fā)相應(yīng)的適航批準(zhǔn) 證書(shū)。 適航符合性驗(yàn)證是為了保障民用航空活 動(dòng)安全, 采用不同的說(shuō)明和驗(yàn)證方法獲得所 需的證據(jù)資料向?qū)彶榉奖砻鳟a(chǎn)品對(duì)于適航條 款的符合性, 只有全面完成符合性驗(yàn)證才能 取得民航適航證, 只有取得各類(lèi)適航證的產(chǎn) 品才能合法進(jìn)入市場(chǎng)。 1? 適航符合性驗(yàn)證方法 1. 1? 適航符合性驗(yàn)證方法概述 符合性驗(yàn)證是指采用各種驗(yàn)證手段, 以 驗(yàn)證的結(jié)果證明所驗(yàn)證的對(duì)象是否滿足民用 飛機(jī)適航條例的要求, 檢查驗(yàn)證對(duì)象與適航 條例的符合程度, 它貫穿民用飛機(jī)研制的全 過(guò)程。 適航符合性驗(yàn)證的基礎(chǔ)就是審定基礎(chǔ), 即民用飛機(jī)型號(hào)設(shè)計(jì)適用的適航條款 (包括 豁免條款的考慮 )以及為該型號(hào)設(shè)計(jì)增加的 專(zhuān)用條件。 在民用飛機(jī)型號(hào)審查過(guò)程中, 為了獲得 所需的證據(jù)資料以向?qū)彶榉奖砻鳟a(chǎn)品對(duì)于適 航條款的符合性, 需要采用不同的方法進(jìn)行 說(shuō)明和驗(yàn)證, 這些方法統(tǒng)稱(chēng)為符合性驗(yàn)證 方法。 常用的符合性驗(yàn)證方法可根據(jù)實(shí)施的符 合性工作的形式分為四大類(lèi): 1) 工程評(píng)審; 2) 試驗(yàn); 3) 檢查; 4) 設(shè)備鑒定。 根據(jù)這四大類(lèi)方法再具體進(jìn)行細(xì)化, 最 終形成了常用的、 經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)的、 適航部門(mén)認(rèn) 可的十種符合性驗(yàn)證方法。 為了便于編制計(jì)劃和文件, 每種符合性 方法賦予相應(yīng)的代碼。 常用的符合性驗(yàn)證方法見(jiàn)表 1 。 37 表 1?適航符合性驗(yàn)證方法 符合性工作方法編碼符合性驗(yàn)證方法相應(yīng)的文件 工程評(píng)審 MC0 符合性聲明 ? ? 引述型號(hào)設(shè)計(jì)文件 ? ? 公式、 系數(shù)的選擇 ? ? 定義 型號(hào)設(shè)計(jì)文件 符合性記錄單 MC1說(shuō)明性文件說(shuō)明、 圖紙、 技術(shù)文件 MC2分析 /計(jì)算綜合性說(shuō)明和驗(yàn)證報(bào)告 MC3安全評(píng)估安全性分析 試驗(yàn) MC4試驗(yàn)室試驗(yàn) MC5地面試驗(yàn) MC6試飛 MC8模擬器試驗(yàn) 試驗(yàn)任務(wù)書(shū) 試驗(yàn)大綱 試驗(yàn)報(bào)告 試驗(yàn)結(jié)果分析 檢查MC7航空器檢查 觀察 /檢查報(bào)告 制造符合性檢查記錄 設(shè)備鑒定MC9設(shè)備合格性見(jiàn)? 注? 注: 設(shè)備鑒定過(guò)程可能包括前面所有的符合性驗(yàn)證方法。 ?所有 ? 試驗(yàn) ?類(lèi) 的符合 性驗(yàn)證 方法 (MC4 、 5 、 6和 8)在實(shí)施前都要編制試驗(yàn)大 綱, 并經(jīng)適航部門(mén)批準(zhǔn)后才能夠進(jìn)行相應(yīng)的 試驗(yàn), 試驗(yàn)后及時(shí)編寫(xiě)試驗(yàn)報(bào)告和對(duì)應(yīng)的符 合性報(bào)告, 對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析, 對(duì)試驗(yàn)判據(jù) 進(jìn)行說(shuō)明等。試驗(yàn)報(bào)告要經(jīng)適航部門(mén)審批認(rèn) 可, 試驗(yàn)過(guò)程中適航部門(mén)認(rèn)為必要時(shí)還可派 代表進(jìn)行全程監(jiān)控或現(xiàn)場(chǎng)目擊見(jiàn)證有關(guān)的試 驗(yàn)工作。 1. 2? 符合性驗(yàn)證方法的應(yīng)用說(shuō)明 1 . 2 . 1? MC0的符合性驗(yàn)證方法? ? 符合性 聲明 該方法是通過(guò)引用型號(hào)設(shè)計(jì)文件 (如圖 紙、 技術(shù)條件、 技術(shù)說(shuō)明書(shū) )等手段來(lái)定性地 說(shuō)明型號(hào)設(shè)計(jì)符合相應(yīng)的適航條款要求。 例如, 為了在應(yīng)急情況下確保機(jī)上所有 乘員都能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)撤離飛機(jī), CCAR - 25- R3 ? 25. 809( a) 要求: ?每個(gè)應(yīng)急出 口, 包括飛行機(jī)組應(yīng)急出口在內(nèi), 必須是機(jī)身 外壁上能提供通向外部的無(wú)障礙開(kāi)口的活動(dòng) 艙門(mén)或帶蓋艙口。 ?在驗(yàn)證型號(hào)設(shè)計(jì)對(duì)該條 款的符合性時(shí), 可選擇? MC0?的符合性驗(yàn)證 方法, 應(yīng)用飛機(jī)的總體布置圖、 座艙布置圖及 相應(yīng)的圖紙來(lái)說(shuō)明該飛機(jī)的應(yīng)急出口的設(shè)計(jì) 滿足上述要求。 1. 2 . 2? MC1的符合性驗(yàn)證方法? ? 說(shuō)明性 文件 該方法是通過(guò)向適航部門(mén)提交有關(guān)型號(hào) 設(shè)計(jì)資料 (如說(shuō)明、 圖紙、 技術(shù)文件等 ), 由其 組織, 以工程評(píng)審的形式來(lái)確定有關(guān)設(shè)計(jì)是 否符合相應(yīng)的適航條款要求。 例如 CCAR- 25- R3 ? 25 . 903( e) ( 1) 規(guī)定: ?必須有飛行中再起動(dòng)任何一臺(tái)發(fā)動(dòng) 機(jī)的手段。 ?對(duì)該條款可理解為 ?在發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā) 生空中停車(chē)故障時(shí), 能恢復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作。 ? 在驗(yàn)證型號(hào)設(shè)計(jì)對(duì)于該條款的符合性時(shí), 可 選擇? MC1?的符合性驗(yàn)證方法, 向適航部門(mén) 提交發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)和操縱系統(tǒng)原理圖、 安裝圖 38 以及飛行中發(fā)動(dòng)機(jī)再點(diǎn)火文件, 由其組織工 程評(píng)審來(lái)確認(rèn)飛機(jī)具有飛行中再起動(dòng)每臺(tái)發(fā) 動(dòng)機(jī)的設(shè)施和能力。 1 . 2 . 3? MC2的符合性驗(yàn)證方法? ? 分析 / 計(jì)算 該方法是通過(guò)分析和計(jì)算的手段 (如載 荷、 靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度、 性能、 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析、 與以往型號(hào)的相似性 )來(lái)證明有關(guān)設(shè)計(jì)符合 相應(yīng)的適航條款要求。 例如, 為了使得機(jī)組成員在值勤時(shí)不致 過(guò)度疲勞和不適, CCAR- 25- R3 ? 25 . 831 ( a) 規(guī)定: ?通常情況下通風(fēng)系統(tǒng)至少應(yīng)能 向每一乘員提供每分鐘 250克 ( 0 . 55磅 )的 新鮮空氣。 ?在驗(yàn)證型號(hào)設(shè)計(jì)對(duì)該條款的符 合性時(shí), 可選擇 ? MC2?的符合性驗(yàn)證方法, 利用飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的圖紙、 說(shuō)明書(shū), 通過(guò)分析 計(jì)算來(lái)說(shuō)明滿足適航條款所規(guī)定的新鮮空氣 量的要求。 1 . 2 . 4? MC3的符合性驗(yàn)證方法? ? 安全 評(píng)估 該方法是通過(guò) FMEA、 FTA 等故障分析 手段 (如初步風(fēng)險(xiǎn)分析、 故障樹(shù)分析、 失效模 式影響和關(guān)鍵性分析 /FMECA, 軟件質(zhì)量計(jì) 劃 )對(duì)有關(guān)設(shè)計(jì)進(jìn)行安全性評(píng)估, 驗(yàn)證其對(duì) 于相應(yīng)適航條款的符合性。 例如, CCAR - 25- R3 ? 25 . 735( e) 要 求機(jī)輪剎車(chē)防滑裝置及其有關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必 須確保 ?在發(fā)生任何可能的單個(gè)故障時(shí)都不 會(huì)使飛機(jī)的剎車(chē)能力或方向操縱損失到危險(xiǎn) 的程度。 ?在驗(yàn)證型號(hào)設(shè)計(jì)對(duì)該條款的符合 性時(shí), 可選擇 ? MC3?的符合性驗(yàn)證方法, 依 據(jù)飛機(jī)剎車(chē)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)資料、 成品數(shù)據(jù)、 計(jì)算 結(jié)果、 (同類(lèi)飛機(jī)的 )使用經(jīng)驗(yàn)等進(jìn)行 FMEA 或 FTA分析以作出安全性評(píng)估來(lái)證明設(shè)計(jì) 滿足要求。 1 . 2 . 5? MC4的符合性驗(yàn)證方法? ? 試驗(yàn)室 試驗(yàn) 該方法是通過(guò)試驗(yàn)室試驗(yàn) (如靜力和疲 勞試驗(yàn), 環(huán)境試驗(yàn) ?) 來(lái)驗(yàn)證有關(guān)設(shè)計(jì)對(duì)于 相應(yīng)適航要求的符合性, 試驗(yàn)可能在零部件、 分組件和完整件上進(jìn)行。 例如, CCAR- 25- R3 ? 25 . 723( b) 要 求 ?起落架在演示其儲(chǔ)備能量吸收能力的試 驗(yàn)中不得損壞?。在驗(yàn)證型號(hào)設(shè)計(jì)對(duì)該條款 的符合性時(shí), 可選擇 ?MC4?的符合性驗(yàn)證方 法, 通過(guò)儲(chǔ)備能量吸收落振試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。該 試驗(yàn)應(yīng)用完整的起落架并模擬飛機(jī)上的安裝 情況和著陸姿態(tài), 在落振試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行試驗(yàn)。 試驗(yàn)后檢查起落架是否有損壞。 1. 2 . 6? MC5的符合性驗(yàn)證方法? ? 地面 試驗(yàn) 該方法是在飛機(jī)停在地面時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)?試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證有關(guān)設(shè)計(jì)對(duì)于相應(yīng)適航要求的符 合性。 例如, 為防止由于燃油熱膨脹造成燃油 溢出燃油箱或損壞燃油箱結(jié)構(gòu), CCAR- 25 - R3 ? 25 . 969要求?每個(gè)燃油箱都必須具有 不小于 2 % 油箱容積的膨脹空間 ?。在驗(yàn)證 型號(hào)設(shè) 計(jì)對(duì)該條款 的符合性 時(shí), 可選擇 ? MC5?的符合性驗(yàn)證方法, 進(jìn)行相應(yīng)的地面 試驗(yàn)。在地面試驗(yàn)時(shí), 利用重力加油口加油, 到達(dá)加油口油面后, 再利用油箱通氣管 (或 其它辦法 ) 加油至油箱充滿油, 后面所加的 油的體積即為燃油箱的膨脹空間, 驗(yàn)證其是 否符合要求。 1. 2 . 7? MC6的符合性驗(yàn)證方法 ? 試飛 該方法是通過(guò)飛機(jī)在飛行中進(jìn)行適當(dāng)?shù)?試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證有關(guān)設(shè)計(jì)對(duì)于相應(yīng)適航要求的符 合性。該方法在規(guī)章明確要求或用其他方法 無(wú)法完全演示符合性時(shí)采用。 例如, CCAR- 25- R3 ? 25 . 103?失速速 度 ?要求。在驗(yàn)證型號(hào)設(shè)計(jì)對(duì)該條款的符合 性時(shí), 可選擇 ?MC6?的符合性驗(yàn)證方法。因 為失速速度是邊界飛行速度, 此時(shí)飛機(jī)處于 大迎角狀態(tài), 作用在飛機(jī)上的氣動(dòng)力和飛機(jī) 的運(yùn)動(dòng)情況都比較復(fù)雜, 難以靠解析計(jì)算求 39 解, 所以唯一可靠的驗(yàn)證方法是飛行試驗(yàn)。 1 . 2 . 8? MC7的符合性驗(yàn)證方法? ? 航空器 檢查 該方法是通過(guò)適航部門(mén)專(zhuān)家在樣機(jī)或飛 機(jī)上進(jìn)行檢查的方式來(lái)驗(yàn)證有關(guān)設(shè)計(jì)對(duì)于相 應(yīng)適航要求的符合性。 例如, CCAR- 25- R3 ? 25 . 812( d) 提 出了對(duì)于?各主過(guò)道和出口之間通向與地板 齊平的旅客應(yīng)急出口的通道 ?的應(yīng)急照明要 求和測(cè)量方法。在驗(yàn)證型號(hào)設(shè)計(jì)對(duì)該條款的 符合性時(shí), 可選擇 ? MC7?的符合性驗(yàn)證方 法, 由適航部門(mén)專(zhuān)家在樣機(jī)或飛機(jī)上按本款 規(guī)定的測(cè)量方法進(jìn)行檢查, 驗(yàn)證其是否符合 要求。 1 . 2 . 9? MC8的符合性驗(yàn)證方法? ? 模擬器 試驗(yàn) 該方法是通過(guò)在工程模擬器上進(jìn)行適當(dāng) 的模擬試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證有關(guān)設(shè)計(jì)對(duì)于相應(yīng)適航要 求的符合性。該方法一般不單獨(dú)使用, 而是 配合其它方法一起使用。 例如, 在通過(guò)飛行試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證 CCAR - 25- R3 ? 25 . 672( b) 對(duì)于增穩(wěn)系統(tǒng)或任何 其它自動(dòng)或帶動(dòng)力的操縱系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)飛 機(jī)的可操縱性之前, 可以先進(jìn)行模擬器試驗(yàn) 演示, 在模擬試驗(yàn)通過(guò)后再進(jìn)行試飛, 以保證 飛行安全。 1 . 2 . 10? MC9的符合性驗(yàn)證方法 ? 設(shè)備 合格性 該方法是通過(guò)向適航部門(mén)提交航空設(shè)備 (包括材料 )的合格證明文件的方式來(lái)表明 對(duì)于相應(yīng)適航要求的符合性, 一般用于裝機(jī) 設(shè)備 (或材料 )的符合性驗(yàn)證。 例如, CCAR- 25- R3 ? 25 . 731? 機(jī)輪 ? 的驗(yàn)證。在驗(yàn)證型號(hào)設(shè)計(jì)對(duì)該條款的符合 性時(shí), 可選擇 ? MC9?的符合性驗(yàn)證方法, 由 TC申請(qǐng)人編制機(jī)輪選擇符合性說(shuō)明報(bào)告并 與機(jī)輪的產(chǎn)品合格證一起提交適航部門(mén) 審批。 2? 適航符合性驗(yàn)證方法的選用 符合性驗(yàn)證方法是多種多樣的, 各種符合 性驗(yàn)證的方法可以疊加使用, 對(duì)于復(fù)雜的條 款, 對(duì)于同一驗(yàn)證的對(duì)象可采用幾種驗(yàn)證方法 疊加驗(yàn)證其符合性, 只要是在實(shí)踐中可行的、 適航部門(mén)認(rèn)可的符合性驗(yàn)證方法都可以采用。 同時(shí)符合性驗(yàn)證方法的造用, 要根據(jù)條款的復(fù) 雜程度和民機(jī)的研制情況, 由民航評(píng)審人員與 申請(qǐng)方共同協(xié)商確定, 但只要能說(shuō)明滿足條款 的要求, 選擇任何一種或幾種疊加的符合性驗(yàn) 證方法都可以。主要是要有足夠的理由和證 據(jù)證明滿足符合性。其實(shí)符合性驗(yàn)證方法不 止 10種, 歐洲就準(zhǔn)備增加軟件合格證 MC10 和相似性認(rèn)可 MC11兩種方法。符合性驗(yàn)證 方法可以單獨(dú)使用, 亦可以組合起來(lái)使用, 這 主要取決于要驗(yàn)證的適航條款內(nèi)容。一般而 言, 涉及面廣的、 比較重要的條款往往需要使 用多種符合性方法來(lái)驗(yàn)證。 通常 MC0多用于 ? 總則 ?一類(lèi)的條款, MC3主要用于要求進(jìn)行故障分析的條款, MC7適用于有具體測(cè)量方法規(guī)定的條款, MC9一般用于裝機(jī)設(shè)備 (或材料 )的符合性 驗(yàn)證, 其余方法則可顧名思義地加以選用。 適航符合性驗(yàn)證方法選用 的一般原 則是: 1)符合性方法的選擇, 原則上以最低成 本來(lái)滿足條款要求, 不是驗(yàn)證試驗(yàn)項(xiàng)目越多 越好, 而是符合性方法盡可能簡(jiǎn)單、 少; 2)對(duì)于新型號(hào)符合性方法 MC0用于不 適用條款的說(shuō)明。當(dāng)采用 MC1闡述對(duì)于相 關(guān) 條 款 在 技 術(shù) 方 案 中 考 慮 時(shí), 不 再 使 用 MC0 ; 3)MC2不但包括用計(jì)算方法表明符合 性, 而且包括同型號(hào)驗(yàn)證或使用經(jīng)驗(yàn)和相似 性分析。MC1中不包括相似性分析; 4)對(duì)條款中明確有失效、 故障影響、 概 率極小、 危害最小等措辭的, 必須進(jìn)行系統(tǒng)安 40 全性分析, 采用符合性方法 MC3 ; 5)對(duì)于條款中有演示、 試驗(yàn)、 試驗(yàn)和分 析相結(jié)合等要求, 應(yīng)選擇符合性方法 MC4 、 MC5和 MC8等。對(duì)于不在用于飛行的飛機(jī) 上作的試驗(yàn), 均采用 MC4或 MC8 ; 6)對(duì)于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)?zāi)軌蚍系? 可用 MC4和 MC8 , 盡可能不選 MC5和 MC6 。對(duì) 于符合性方法已選用 MC5或 MC6的, 原則 上不必同時(shí)用 MC4 , 避免重復(fù); 7)MC8主要用于對(duì)操縱特性和駕駛特 性評(píng)估; 8)對(duì)于機(jī)載設(shè)備, 要求供應(yīng)商提供設(shè)備 驗(yàn)證所需的分析、 計(jì)算和鑒定試驗(yàn)報(bào)告, 必要 時(shí)審查代表還要目擊鑒定試驗(yàn), 這些均包括 在 MC9中。條款中有明確規(guī)定須批準(zhǔn)的設(shè) 備, 必須采用 TSOA設(shè)備。 其中 MC4、 MC5 、 MC6三種試驗(yàn)在民用 飛機(jī)符合性驗(yàn)證中占有十分重要的地位, 是 飛機(jī)符合性驗(yàn)證的重要手段, 凡是非試驗(yàn)手 段不能解決的問(wèn)題都可通過(guò)試驗(yàn)手段得到解 決。因?yàn)樵囼?yàn)是符合實(shí)際情況、 超脫假設(shè)所 引起的不完備性, 可以真實(shí)反映產(chǎn)品的本質(zhì), 同時(shí)試驗(yàn)具有可重復(fù)性經(jīng)得起檢查, 只要條 件相同, 結(jié)果總是唯一的, 此外試驗(yàn)可模擬邊 界和臨界情況, 甚至達(dá)到故障和破壞狀態(tài)。 凡是地面試驗(yàn) (MC4和 MC5 )不能完成的驗(yàn) 證內(nèi)容或暴露不充分的問(wèn)題均可在飛行試驗(yàn) (MC6)中去完成, 飛行試驗(yàn)?zāi)芸陀^全面地反 映飛機(jī)的正規(guī)性與正確性, 飛行試驗(yàn)的結(jié)論 具有權(quán)威性, 是綜合檢查飛機(jī)設(shè)計(jì)、 制造和使 用質(zhì)量的最后關(guān)口。 實(shí)際工作中, 盡量采用非試驗(yàn)手段完成 符合性驗(yàn)證, 能用地面試驗(yàn)完成的就不用飛 行試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證, 以加快飛機(jī)研制進(jìn)度和降 低研制成本。 3? 符合性驗(yàn)證的管理 符合性驗(yàn)證是民機(jī)研制的特點(diǎn), 軍用飛 機(jī)也有相當(dāng)多的類(lèi)似