民用飛機驗證類試驗/試飛中構型差異管理策略研究

謝 翔 龔文秀 薛濟坤/

(上海飛機設計研究院,上海 201210)

民用飛機驗證類試驗/試飛中構型差異管理策略研究

謝 翔 龔文秀 薛濟坤/

(上海飛機設計研究院,上海 201210)

在民用飛機研發過程中，構型差異管理是適航驗證類試驗/試飛過程中進行的必要動作，用以評估當前設計構型能否滿足試驗/試飛進行的要求以及試驗/試飛的適航代表性。從單機設計構型要求、適航驗證類試驗/試飛要求、型號設計構型、單機設計構型以及實物狀態的角度出發，分析了適航驗證類試驗前后飛機的各類構型差異，并提出了構型差異管理模型。

民用飛機;適航驗證;構型差異評估

0 引言

適航驗證類試驗/試飛前構型差異管理是為了驗證當前設計構型以及實物狀態能否滿足試驗/試飛開展的要求，是否具有型號代表性；適航驗證類試驗/試飛后的某一個時間節點進行構型差異的評估是為了驗證之前做過的試驗/試飛結果的有效性。若是沒有構型差異評估，很難保證試驗是否已經達到可進行試驗/試飛的條件，也無法說明做過的試驗/試飛是否具有型號代表性，試驗結果是否有效，因此構型差異管理是一項非常重要的構型管理活動。

在民用飛機整個研發過程中，根據各種不同的需要，飛機產品從型號的構型，分化出各個獨立的架次，每一個架次從設計要求，設計結果最終生產裝配出一架真正物理意義上的飛機[1]。在此過程中，飛機及其組成系統和部件的構型/設計狀態有多種，主要包括型號取證構型(又稱為“TC構型”)、單機設計構型、單機制造構型(本文又稱為“實物狀態”)等，如圖1所示。型號設計構型(TC構型)是指與型號合格證所對應的該型別飛機設計狀態的定義和表述[2];單機設計構型是特定架次飛機在其整個生命周期內的各個時間點上(理論)設計狀態的定義和表達[3]；單機制造構型是指根據設計要求制造出來的飛機實物狀態。

由于研制過程設計更改、試驗改裝、制造偏離等原因，導致上述構型狀態無法完全一致，不可避免地存在差異，而由于驗證活動的開展以及符合性的結論都與構型狀態密切相關，因此需要對構型狀態及其差異進行明確的標識和記錄以及管理。

圖1中，Z表示型號設計取證目標構型；Y表示演變后的型號設計目標構型；An表示第n架飛機的設計構型要求；Bn表示第n架飛機的當前設計狀態；Δ1表示單機設計構型要求An與Dn之間的差異；Δ2表示單機當前設計構型Bn相對于單機設計構型要求An之間的差異；Δ3表示單機實物狀態與單機設計構型之間的差異。

1 構型差異管理模型

構型差異管理是一個不斷循環迭代的過程，因為它是一項需要實踐不斷驗證其正確性與合理性的構型管理活動。如圖2所示，首先要明確構型評估的標準，然后通過針對要進行的活動，識別需要評估的構型差異項，再對差異項進行評估，評估其對驗證類試驗/試飛的開展是否有影響，最后需要對差異項進行跟蹤分析，通過結合實踐分析構型差異評估的具體情況，總結經驗，將分析結果往上反饋，不斷完善構型差異評估的標準，從而優化構型差異管理流程。

2 提出構型差異評估標準

由上文可知驗證類試驗/試飛前構型差異評估的目的主要是評估所有的構型差異是否影響試驗/試飛的進行以及試驗/試飛是否具有型號代表性。因此評估標準也主要圍繞這個目的而展開，評估時首先要從飛機層的功能、性能上的差異進行分析，然后從系統級性能上分析并評估其差異的影響，然后從測試改裝等方面考慮差異項及其影響；甚至細到軟硬件、零組件方面的差異，也需詳細評估其構型差異的影響。

另一項很重要的工作是要通過實踐分析什么樣顆粒度的差異必須評估，什么樣顆粒度的差異項不用評估，以及其他的評估原則。且構型項差異評估的標準也是不斷變化的，需要通過實踐中差異項跟蹤和分析反饋不斷完善評估標準，從而提高構型差異評估的效率，完善構型差異管理工作。

3 識別構型差異項

3.1 單機設計構型要求與型號設計取證構型的差異

圖1中Δ1是單機設計構型要求與型號設計取證構型之間的差異，而這種差異主要是由于工程設計團隊為了在有限的時間和經費限制下,合理分配驗證任務而主動規劃的應從上而下確定，其描述包括但不限于以下內容：

1) 飛機級功能上的差異；

2) 系統級功能上的差異；

3) 測試改裝方面的特殊要求。

3.2 單機設計構型與單機設計構型要求的差異

Δ2是單機當前單機設計構型與單機設計構型要求之間的差異，從設計方案實現上來確認對相關要求的落實情況，相關差異主要是由于進度原因產生的，應從正式發布的設計模塊、設備和軟件相關數據開始，從下而上進一步確定在功能上的差異。其描述包括但不限于以下內容：

1) 設計模塊、機載設備和機載軟件方面的差異；

2) 系統級功能上的差異；

3) 飛機級功能上的差異。

3.3 單機實物狀態與單機設計構型的差異

Δ3是單機實物狀態與單機當前設計狀態之間的差異，這部分的差異又進一步通過兩部分來說明。

1) 在制造之前,由于制造現場的情況，需要對已批準的構型文件中規定的設計構型要求做出偏離,如材料代用或標準件更換等;

2) 在制造過程期間或制造完成的檢驗驗收過程中,不合格品返修或原樣使用的情況,如尺寸超差或重量超差等[4]。

4 構型差異評估

4.1 試驗/試飛前構型差異評估

適航驗證類試驗前對構型差異評估的主要目的一方面在于判斷當前構型狀態是否滿足試驗要求或試驗大綱中對構型的要求，能否開展試驗；另一方面在于評估試驗的型號代表性。

4.1.1 確定當前構型差異

試驗提出方明確試驗開展所需要的各種構型要求和狀態，通常以試驗要求、試驗大綱等形式提出。

針對要開展試驗的載體(如航電試驗臺、鐵鳥、單架機)，與試驗有關的各設計團隊確認設計構型要求中是否已經考慮和落實了該試驗方的構型要求。當前設計構型要求與試驗要求之間不應存在差異，由試驗提出方和相關系統設計團隊協調確認后，按需更改設計構型要求或試驗要求。

與試驗有關的各設計團隊(包括負責測試改裝的試飛團隊，若有)需確定單機設計構型要求與型號設計取證構型之間的差異Δ1，當前設計狀態與設計要求之間的差異Δ2以及實物狀態與當前設計狀態之間的差異Δ3。并評估差異Δ1，是否影響此系統的型號設計代表性，是否能夠作為適航符合性驗證試驗開展；差異Δ2+Δ3，是否影響試驗所需要的功能或者性能，是否支持試驗有效開展。

4.1.2 構型差異評估流程

試驗/試飛前構型差異評估的流程如圖3所示，由于是適航驗證類的試驗或試飛，首先評估A(試驗/試飛要求的構型)與Z(TC構型)之間的差異Δ1是否影響試驗/試飛的型號代表性，這是適航驗證類試驗/試飛進行的基本前提。然后需要評估B(設計構型)是否滿足A(試驗/試飛大綱要求的構型)，這是試驗開展的必要條件，若是不滿足，需要對設計構型或值試驗/試飛的要求構型做出相應的更改以減少其構型差異直到Δ2對試驗開展沒有影響。最后需要評估C(實物狀態)與B(設計構型)之間的差異Δ3是否影響試驗件的功能、性能，若有影響則需要更改C(實物狀態)與B(設計構型)以減少其構型差異，若Δ3不影響試驗件的功能和性能，對試驗沒有影響則結束整個評估過程，認為以上構型差異不影響試驗/試飛的型號代表性也不影響試驗/試飛的開展。

4.2 試驗/試飛后構型差異評估

此處的試驗/試飛后的構型差異評估并不是指每次試驗/試飛后都需要進行構型差異的評估，而是指試驗/試飛后的某個重大節點比如取TC證時，需要驗證以前做的適航驗證類試驗/試飛依然具有型號代表性以支持取證活動。

4.2.1 確定當前構型差異

如圖4所示，做試驗時的TC構型為TC構型1，隨著項目的進行，TC構型在不斷變化，試驗后的某時間點飛機的取證構型為TC構型2，此時為了驗證試驗的有效性，只需要評估試驗時的設計構型(驗證構型)與TC構型2之間的差異Δ4是否影響試驗結果的有效性。

4.2.2 構型差異評估流程

由以上的構型差異確定可知，試驗后的重大節點前(如取TC證)的構型差異評估只需要評估驗證構型與當前取證構型之間的差異是否影響試驗的型號代表性，評估流程如圖4所示。若是評估其差異不影響試驗/試飛的型號代表性則可支持取證等活動；若有影響則必須更改設計或者做補充試驗，此評估由試驗方負責。

5 跟蹤改進

由于構型差異評估標準不是一層不變的，往往需要在實踐中不斷去總結經驗去完善它。所以構型差異評估完成以后還需要對差異項進行跟蹤分析，通過各設計團隊的反饋或者其他問題反饋的方式了解構型差異評估過程中可以改進的點，比如哪些差異評估是多余的，那些評估工作是漏掉的，差異項的選擇以什么樣的顆粒度去選擇最合適等，然后將問題整理存檔，并將新的東西完善到構型差異評估原則里，便于下一次的試驗/試飛進行構型差異評估時更有效率，完善漏評估項，去除多余工作，這也是構型差異管理的反饋調節過程，直到評估標準趨于穩定，不再變化，構型差異管理流程便可以標準化。

6 結論

綜上所述，適航驗證類試驗/試飛前后構型差異管理最重要的是要確定構型差異項，這要求能夠準確地定義TC構型，單機設計構型，單機設計構型要求，并能夠準確地描述清楚實物狀態，其次要理清構型差異評估的邏輯順序。

另外，構型差異管理是貫穿試驗/試飛過程中構型管理的重要工作，它的結果直接影響試驗/試飛是否能正常進行，并表明了試驗/試飛的型號代表性，在民機設計過程中做好此項活動尤為重要。本文提出了構型差異管理的模型，明確了民機試驗/試飛前的各種構型，并詳細描述了構型差異的確定過程以及評估過程，并對構型差異管理優化提出了跟蹤改進的措施，使整個構型差異管理形成閉環，不斷完善，適用于民機適航驗證類活動前后的構型差異管理。

[1] 王慶林, 余國華, 王睿. 構型管理[M]. 上海：上海科學技術出版社, 2010.

[2] 龔文秀,汪超,賀璐. 民用飛機型號構型定義研究[J]. 科技信息， 2011，30: 383-384.

[3] 孟旭,賀璐,龔文秀. 民用飛機單機構型定義方法[J]. 科技信息,2012,08:411.

[4] 龔文秀. 民用飛機構型差異管理分析[J]. 民用飛機設計與研究, 2016，1: 62-64.

Study of Configuration Difference Management During the Airworthiness Verification Experiment and Flight Test for Civil Aircraft

XIE Xiang GONG Wenxiu XUE Jikun

(Shanghai Aircraft Design and Research Institute,Shanghai 201210,China)

Configuration difference management is the essential action to evaluatewhether the design configuration satisfy the requirement of the experiment/test flight and the representativeness of airworthiness in the process of airworthiness verification experiment/test flight during research of civil aircraft. This paper analysis different kinds of configuration difference before and after airworthiness verification activity from the aspect of single design configuration requirement, the requirement of airworthiness verification experiment/test flight, type certification configuration, single design configuration and manufacture state and put forward the configuration difference management model.

civil aircraft; airworthiness verification; configuration management assessment

10.19416/j.cnki.1674-9804.2017.03.006

謝翔男，碩士，助理工程師。主要研究方向：構型管理。E-mail：xiexiang@comac.intra

V217

：A

龔文秀女，碩士，高級工程師。主要研究方向：構型管理。E-mail：gongwenxiu@comac.intra

薛濟坤男，碩士，工程師。主要研究方向：構型管理。Email：xuejikun@comac.intra