民用航空器適航性技術體系研究

張 超

（中航工業(yè)綜合技術研究所，北京 100028）

適航性是民用航空器固有屬性，是保證民用航空安全的最基本條件。民用航空器適航性需要通過開展一系列的技術活動來保證民用航空器的安全，并且必須滿足適航當局頒布的適航性技術要求。因此，為確保民用航空器符合適航當局的適航安全要求，工業(yè)部門都極為關注和必須認真解決型號研制中的適航性技術問題。

在適航工作中，工業(yè)部門與適航當局關注的重點不同。適航當局關注的是應提出什么樣的適航要求，以及航空產(chǎn)品是否滿足了適航要求；而工業(yè)部門則更加關注如何準確理解適航要求和如何驗證以證明產(chǎn)品滿足了適航要求。工業(yè)部門要考慮在設計中覆蓋適航規(guī)定，并用最經(jīng)濟、最有效的方法來驗證其符合性。

長期以來，在航空工業(yè)部門中，民用航空器型號研制、生產(chǎn)、試驗單位的適航工作往往主要是從某一型號的研制、生產(chǎn)及其自身需要出發(fā)，注重解決型號研制、生產(chǎn)中的具體適航問題，而從全行業(yè)出發(fā)，系統(tǒng)、全面地對適航性共用技術進行研究還做得很不夠，圍繞適航性開展的技術研究的方向不夠明確，沒有形成支持國內民機適航工作的成套技術體系。

本文將從航空器適航性的概念出發(fā)，首先論述適航性技術研究范圍，接著在分析以往適航性工作基礎上，提出了建立民用航空器適航性技術體系的必要性和現(xiàn)實意義，最后給出了構建民用航空器適航性技術體系的思路和建議。

1 適航性與適航性技術

1.1 適航性的定義

截至目前，國際上對于航空器的適航性有著多種定義，其中有代表性的有：

● 適航性（Airworthiness - Fit to fl y）：適于飛行。（英國牛津大學《牛津詞典》）

● 適航性是“在預期的使用環(huán)境中和在經(jīng)申明并被核準的使用限制之內運行時，航空器（包括其部件和子系統(tǒng)、性能和操縱特點）的安全性和物理完整性”（美國科學院，1980年《改進航空安全性》）。

● 航空器的設計、制造符合可接受的安全標準和達到適當?shù)囊螅ㄔ陬A期的使用環(huán)境和在經(jīng)申明并被核準的使用限制下），并具有與可接受的大綱一致的維修（德國LBA定義）。

● 民用航空器的適航性是指該航空器包括其部件及子系統(tǒng)整體性能和操縱性能在在預期的環(huán)境和使用限制下的安全性和物力完整性的一種品質。這種品質要求航空器應始終處于保持符合其型號設計和始終處于安全運行狀態(tài)。（中國民用航空總局航空器適航司《中國民用航空器適航管理》）。

……

分析這些適航性的定義，可以看到具有以下共同點：

● 適航性均以在航空器實際飛行中所應具有的安全性為歸宿；

● 作為航空器固有的屬性，是通過航空器全壽命周期內的設計、制造、試驗、使用、維護和管理的各個環(huán)節(jié)來實現(xiàn)和保持的；

● 是航空器中每一涉及安全的部件和子系統(tǒng)，以及整體性能和操作特點的安全品質的綜合反映；

● 強調了適航性是以預期運行環(huán)境的航空器使用限制為界定條件的；

● 包括了持續(xù)運行的動態(tài)因素；維修和使用等；

● 適航性首先體現(xiàn)的是技術方面的要求，包括系統(tǒng)安全性要求與物理完整性等要求；其次體現(xiàn)的是管理方面的要求，包括技術狀態(tài)管理與過程控制管理等。

由適航性的定義看，為了實現(xiàn)航空器的適航性，工業(yè)部門和適航管理部門分別從技術角度與管理角度對適航性予以高度關注，并由于適航性作為航空器的固有屬性，在民用航空器設計、驗證、制造和維修方面顯現(xiàn)出十分強烈的技術特征，因而需要工業(yè)部門從技術層面展開深入的研究工作。

1.2 民用航空器適航性技術

為了實現(xiàn)航空器的適航性，保證航空器安全水平，工業(yè)部門的首要工作應當以滿足適航要求為目標，研究形成為滿足適航要求的設計驗證技術、生產(chǎn)控制技術以及使用和維修技術，這套技術總稱為適航性技術。

適航性技術研究應圍繞保證和提高航空器安全水平開展相關工作。適航性技術研究的目的，就是為進行航空器適航性設計、適航性生產(chǎn)控制、適航性驗證和適航性保持等各個環(huán)節(jié)所提供的理論、方法和工具。由適航性技術研究形成的設計和驗證技術方法、工具、手冊、指南和數(shù)據(jù)庫，為型號的適航工作提供有力的技術支持和指導作用，保證民用航空器型號研制工作的順利，進而提高國內民用航空器的研制水平。

民用航空器適航性技術既是民用航空技術的一部分，與此同時它又具有不同于其它技術的特點：首先表現(xiàn)在航空器適航審查過程中，適航性技術是適航部門關注的技術；其次由于適航性技術是為了保證航空器的適航性而形成和發(fā)展的技術，甚至有部分適航性技術是當初專門為滿足適航要求所研究與開發(fā)的技術，例如防除冰適航性設計驗證技術、燃油箱防爆設計與驗證技術、飛越高強度輻射場（HIRF）設計驗證技術等，都是為了滿足具體的適航要求而形成的適航性技術。

2 工業(yè)部門適航性技術研究工作

在國內民用航空器的長期研制過程中，圍繞適航性技術研究，無論在行業(yè)層面還是在企業(yè)層面上，都做了大量的工作。在行業(yè)層面上，對于適航要求和技術研究已經(jīng)做了大量的研究工作，在企業(yè)層面，通過型號研制需要，開展了針對型號取證的適航性技術工作。

2.1 行業(yè)層面開展的適航性技術研究工作

2.1.1 適航要求以及相關背景研究

● 對適航條例FAR 21、23、25、27、29、33、34部及其修正案研究，相關咨詢通報的跟蹤研究，以及技術標準規(guī)定（TSO）的動態(tài)跟蹤與研究等。

● 對FAA適航條例、技術標準規(guī)定引用標準以及相關行業(yè)標準（SAE、RTCA等）的分析與研究；

● 對歐洲ICAO、JAA、EASA等相關適航條例的翻譯與研究。

● 國外民用飛機適航審定資料收集與研究。

2.1.2 適航性驗證技術專題研究

適航性技術專題研究，主要根據(jù)國內適航技術與國外的差距，有選擇地對一些重大的、關鍵的驗證技術進行了研究。包括運輸類飛機適航試飛技術研究、運輸類飛機符合疑難適航要求的可行性分析、渦輪發(fā)動機高能轉子損傷容限設計適航驗證研究、持續(xù)適航文件編寫研究等。

2.2 前期適航性研究的局限性

受到當時條件的限制，前期的適航性技術的研究工作有以下的局限性：

● 前期研究工作多數(shù)集中在在對適航要求以及發(fā)展變化的研究，專注于疑難條款的理解，而結合專業(yè)開展的設計驗證技術的研究較少；

● 沒有建立起一個系統(tǒng)的民機適航性技術體系。以往的民機型號適航性技術工作往往是圍繞單一型號而展開，積累的適航性技術資料零散，部分適航性技術研究還比較粗放，側重在部分關健技術，即使有航空技術體系的概念，但仍沒有形成全面的有指導意義的適航性技術體系，只見樹木，不見森林；

● 當時的適航性技術研究，只有很少部分形成了可供設計人員直接使用的可操作的適航性設計技術規(guī)范、手冊、標準、數(shù)據(jù)庫等工具和方法；

● 以前的適航性技術研究側重于事后驗證，往往忽略了設計環(huán)節(jié)中的適航性工作。

3 構建民用航空器適航性技術體系

為解決前期適航性工作存在的問題，擺脫以往為單一型號研制開展的零散的、不成體系的研究狀態(tài)，全面而又系統(tǒng)地推進適航性技術研究，滿足大型客機等多個型號的設計、試驗、生產(chǎn)和售后服務的適航性要求，必須構建適航性技術體系，作為適航性技術研究的必要條件。

3.1 適航性技術的體系性特點

首先是指從適航要求本身看，每個適航標準已經(jīng)由各個適航標準的分部，構成了較為完整的審查要求體系。其次從工業(yè)部門航空技術說，適航性技術按照航空專業(yè)劃分的思路進行合理的劃分，如按照總體氣動、結構強度、航空電子、飛機各子系統(tǒng)、推進裝置等劃分后進行研究，將有助于尋找到適航性技術在航空技術中的位置，有利于研究工作的展開和形成實用的研究成果。

3.2 構建民用航空器適航性技術體系

在通過系統(tǒng)化、深層次對航空技術專業(yè)分析研究基礎上，通過研究適航性技術的構成、適航性要求、國內適航性技術成果和經(jīng)驗等，科學合理地形成航空器適航性設計與驗證技術體系框架。

在航空器適航性框架下，進一步按專業(yè)方向開展適航性技術研究，并針對體系中具體技術專業(yè)方向的適航性技術問題，采取“先形成專題指南、再評估立項”的研究模式，進行深入專題技術研究，最終形成飛機設計與驗證適航性技術體系以及各系統(tǒng)專題技術內容。

在航空器適航性框架下，梳理出對各專業(yè)具體的適航要求，結合專業(yè)技術對民機型號設計文件所涉及的標準、規(guī)范和指南等研究，以及總結以前型號的適航性工作經(jīng)驗，以各專業(yè)為單位，建立滿足適航性要求的設計、驗證技術和方法，供設計人員使用的一套滿足適航性要求的技術、方法、要求、規(guī)范和數(shù)據(jù)庫等，解決設計人員理解適航要求的問題。

3.2.1 適航性技術體系初步框架建議

適航性技術研究的主要工作是構建民用航空器適航性技術體系，圍繞構建體系，包括了對適航性要求的研究，對專業(yè)技術相關的設計文件標準的研究，以及構成技術體系框架的研究，同時對于條件不成熟的技術設立專題進行研究。

適航性技術體系組成：

● 適航性設計與驗證技術；

● 適航性生產(chǎn)控制技術；

● 適航性保持技術；

● 適航性管理技術。

3.2.1.1 民用航空器適航性設計與驗證技術體系

民用航空器適航性設計驗證技術體系包括飛機適航性設計與驗證技術、直升機適航性設計與驗證技術、發(fā)動機與螺旋槳適航性設計與驗證技術和零部件機載設備材料適航性設計與驗證技術（見圖1）。

● 飛機適航性設計與驗證技術體系

飛機適航性設計與驗證技術體系由總體性能、結構強度、飛控系統(tǒng)、動力裝置、液壓系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、航電系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和通用基礎等專業(yè)方向構成。

● 直升機適航性設計與驗證技術體系

直升機適航性設計與驗證技術體系將由總體性能、結構強度、飛控系統(tǒng)、動力裝置、液壓系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、航電系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、貨運系統(tǒng)、旋翼系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和通用基礎等專業(yè)方向構成。

● 發(fā)動機和螺旋槳適航性設計與驗證技術體系

發(fā)動機和螺旋槳適航性設計與驗證技術體系將由總體性能、結構強度、控制系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、起動系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、防冰系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)和通用基礎等專業(yè)方向構成。

● 零部件、機載設備和材料適航性設計與驗證技術體系

通過對零部件、機載設備和材料相關的適航性技術標準規(guī)定（TSO）的系統(tǒng)性研究，建立包括自動飛行、輔助動力、電池、裝貨設備、碰撞與氣象預防、通訊設備、電氣設備、客艙設備、撤離和救生設備、防火、燃滑油和液壓油、加熱器、軟管組件、發(fā)動機和飛行儀表、起落架、燈、導航、氧氣設備、零組件以及記錄儀系統(tǒng)的零部件、機載設備和材料適航性設計與驗證技術體系框架。

3.2.1.2 民用航空器適航性生產(chǎn)控制技術體系

民用航空器適航性生產(chǎn)控制技術體系將由設計偏離控制、軟件質量控制、制造工藝、制造控制、供應商質量控制等方面構成。

3.2.1.3 民用航空器適航性保持技術體系

民用航空器適航性保持技術體系將由客戶支援、航材管理、持續(xù)文件、組織機構等方面構成。

3.2.1.4 民用航空器適航性管理技術體系

民用航空器適航性管理技術體系主要包括組織機構、管理模式、設計程序、制造程序、試驗試飛程序以及供應商管理程序等。

3.3 民用航空器適航性設計和驗證技術專題研究

針對在構建民用航空器適航性技術體系中的難點技術問題，確定為專題開展研究，采取“先形成專題指南、再評估立項”的研究模式，進行深入專題技術研究，最終完善適航性技術體系。

例如已經(jīng)開展的運輸類飛機適航性試飛驗證技術專題研究，重點開展對FAR25部B分部、AC 25–7A《運輸類飛機合格審定試飛指南》等試飛要求分析研究，針對適航要求的含義、具體要求、背景、國內外差距及其解決方法進行研究，同時了吸收了國內Y12飛機的適航試飛成果和經(jīng)驗。通過研究工作，確定了試飛科目，編制了通用試飛大綱；確定了疑難試飛科目并提出解決方案；確定了驗證機要求，試飛測試設備和數(shù)據(jù)處理設備要求，以及對試飛員要求；分析了國內外差距，提出解決途徑。最終研究成果形成了《美國聯(lián)邦航空局咨詢通報AC25–7A 運輸類飛機合格審定飛行試驗指南》、《運輸類飛機適航試飛通用大綱》和《運輸類飛機最新適航試飛要求研究報告》等研究成果。這些研究成果形成適航性設計驗證技術體系中的適航性試飛技術，可供我國新研制大型運輸類飛機確定試飛驗證方法滿足適航試飛要求使用。

4 結束語

圖1 民用航空器適航性技術體系

適航性技術研究日益成為民用航空器研制的核心，通過建立適航性技術體系對適航性技術進行全面規(guī)劃，推動適航性技術研究，并通過適航性技術研究為型號的取證提供技術支持。在當前國內大力發(fā)展民機事業(yè)的環(huán)境下，適航性技術的需求非常迫切，我們必須抓住這一難得的歷史機遇，積極調整研究工作思路，提高適航性技術研究能力，為廣大民機設計人員提供滿足適航要求的適航性設計驗證技術，全面提高民用航空器安全水平，推動國內民機研制水平的提高。

[1]朱鳳馭.民用飛機適航管理[M].北京：國防工業(yè)出版社，1991.

[2]中國民用航空總局航空器適航司.中國民用航空適航管理[M].北京：中國民航出版社， 1994.

[3]中國航空綜合技術研究所，哈飛航空股份有限公司. 運輸類飛機最新適航試飛要求研究報告.中國國防科學技術報告，2005，11.