適航規章中維修性設計條款要求的研究

■ 張磊 孫濱 李程文/ 中國民用航空沈陽航空器適航審定中心 哈爾濱哈飛航空工業有限責任公司

0 引言

民用航空器（以下簡稱民機）的維修性是指航空器通過維修恢復其適航性的難易程度，是設計時就賦予的一種固有屬性。在民機研制過程中，維修性設計直接影響民機投入運行后的安全性和經濟性，在一定程度上影響著民機的市場競爭力。據統計，在民機全生命使用過程中，維修成本占運營成本的比例已經超過40%，而維修成本的70%～80%在設計階段就已經決定，因此，規范有效地開展民機維修性設計評估和驗證顯得尤為重要。

目前，我國現行的適航規章中對民機維修性的要求零散地分布在幾個條款中，還沒有提出系統明確的要求，缺少專門的民機維修性設計規范，缺少有效可行的維修性設計評估與驗證方法[1]。因此，在適航審定過程中還需建立完善的維修性設計符合性驗證方法，彌補維修性設計在適航審定方面存在的薄弱環節。

1 適航規章中的維修性設計條款要求

根 據CCAR 第23.611 條、25.611條、25.1719 條關于可達性措施的要求，以及27.611 和29.611 條關于檢查措施的要求，維修性設計是航空器型號設計過程中必須考慮的內容，直接關系到航空器投入運行后的使用維修和飛行安全。

CCAR-23/27/25/29 部關于維修性的條款在技術上基本一致，因此，本文將以CCAR-23 部規章中的維修性條款為例進行研究。CCAR-23 部結構章節的疲勞評定涉及的571、572、573、574、575 條款，實質上是關于疲勞和損傷容限分析出的強制報廢任務和檢查任務，得出的維修任務和間隔納入維修手冊04 章適航限制章節，是局方批準并且需強制執行的維修任務。D 章的設計與構造中的23.611 可達性措施是關于維修性設計總體的一個條款，23.689 和23.901 條款的維修性設計要求實質上已包含在23.611 條中。G 章的使用限制和資料中的23.1529 條和附錄G 關于持續適航文件的要求，是關于維修類手冊的一個全面要求。因此，與維修性設計相關的條款主要是23.611 條可達性措施和23.1529 條持續適航文件，如表1 所示，下面對這兩個條款做重點闡述。

表1 CCAR-23部中維修性設計相關條款[3]

1.1 23.611 條可達性措施條款解讀

本條款要求對需要維護、檢查或其他保養的每個部件，必須在設計中采取適當的措施，主要包括為檢查、調整、潤滑、修理和更換飛機系統、設備以及重要結構部位所采用的工具及其操作提供充分的空間和通路。本條的要求主要是為執行飛機持續適航相關的維修任務提供基礎，以便在飛機投入使用后，能夠對一些重要結構、系統、機載設備等進行必要的檢查維護工作，在飛機型號設計過程中，應開展全機維修通道設計，結合以往型號設計經驗，綜合考慮各結構設備的維護需求和安裝位置進行可達性分析，設置必要的可接近維護口蓋并進行標記。該條款本質上是航空器的維修性設計要求，要求在設計過程中考慮維修性，保證進行航空器維修工作時具備良好的可達性和可操作性等。

1.2 23.1529 條持續適航文件條款解讀

關于持續適航文件的條款解讀和評審要點，可參考2020 年9 月筆者在《航空維修與工程》適航專欄發表的《航空器持續適航文件（ICA）的編制和評審要點》[4]，在此不做過多詳述。

2 國內民機維修性設計工作開展情況

航空器設計制造廠家在研發階段雖有維修性設計的考慮，但目前在相關型號的適航審定過程中還沒有開展切實有效的維修性設計評估和審查工作，維修性設計在適航審定方面還存在薄弱環節。國內小飛機廠家對維修性設計專業的重要性認識不足，在維修性設計、維修任務工程分析和持續適航文件編制與驗證方面能力不足，嚴重制約了國產通航小飛機產業發展。國內運輸類飛機制造廠家在維修性設計方面也存在一定問題，由于設計本身原因導致的不可維修、維修困難、維修手冊使用困難等問題依然存在。這些問題的出現都反映了航空器制造廠家在維修性設計工作方面存在薄弱環節。因此，有必要從設計源頭和適航審定角度考慮型號全生命周期的維修性設計問題，以保障航空器投入運行后的維修性、可靠性、持續適航性和安全性。

近年來，適航審定部門在相關機型的型號合格審定審查組中增設了維修人為因素專業組，開展型號的維修性設計評估工作，在相關型號概念設計的早期就開始介入維修性設計的評估工作。目前，相關主機設計制造廠家也相繼成立了客戶服務部，設置了維修工程部和技術出版物部，專職開展維修工程分析以及持續適航文件的編寫和驗證工作。

在航空器維修程序驗證方面，從AC311 系列直升機的審查工作開始，局方要求廠家對維修手冊中所有的維修程序進行驗證，以確保持續適航文件的準確性和可操作性。經過近幾年審查工作的開展，航空器設計制造廠家在維修程序驗證方面積累了一定的經驗，但由于缺乏維修程序驗證技術系統性的工程實踐，在維修任務驗證方面的工作完成得并不全面。目前，行業內還沒有針對維修程序驗證的指導性文件。

3 維修性設計的符合性驗證方法

深入開展先進維修性設計審定技術領域的預先研究、關鍵技術攻關和型號工程配套基礎技術研究，形成國內民機先進維修性設計技術體系，為民機的研制、適航審定和商業運行提供技術保證。本文根據相關型號的適航審查實踐，以23.611 條“可達性措施”為例進行條款符合性驗證方法研究。

3.1 可接受的符合性方法

23.611 條“可達性措施”條款的符合性驗證，一般采用說明性文件、分析計算及航空器檢查的驗證方法，如表2所示。

表2 23.611條建議的條款符合性驗證方法

1）MC1 說明性文件

該條款為說明性文件，主要為機體結構和各系統安裝圖紙、系統設備描述文件，對有維修需求的各個對象的可達性措施進行說明，初步判斷維護操作的可接近性和易操作性。

2）MC2 分析/計算

該條款是對機體結構和各系統進行維修性分析，編制維修性分析報告，主要關注需要檢查、維護或更換的零件或設備的可達性，以及是否有足夠的工具操作空間等。

3）MC7 航空器檢查

該條款是按照各個對象相應的機上檢查大綱對其進行機上檢查，以說明在規定的檢查周期使用持續適航文件中規定檢查措施對需要檢修維護的部位進行檢查是切實可行的，以此表明相關結構或系統設備的可達性措施符合條款要求。維修性驗證工作的目的是驗證飛機、系統、設備是否滿足在預期運行環境下的需求，可使用的兩種基本方法是維修性檢查和演示試驗。

隨著數字樣機和虛擬現實（VR/AR）等技術的發展，未來維修性設計的維修仿真分析，可在數字樣機初步仿真分析的基礎上，利用虛擬現實（VR/AR）技術將產品的數字樣機交互映射到虛擬現實環境中，通過穿戴VR/AR設備能夠沉浸式體驗維修環境，模擬維修人員的維修動作，且系統具備碰撞檢測等能力，以對產品的可視性、可達性、維修空間等進行檢驗，對民機維修性設計進行全面系統地評估和驗證（見圖1、圖2）。

圖1 在虛擬現實（VR）場景中的虛擬維修驗證

圖2 在增強現實（AR）場景中的虛擬維修驗證

3.2 審查要點

審查中需要關注的一般要素和審查重點如下：

1）確定需要進行維護、檢查或其他保養的部件；

2）對應的維護口蓋/維護通道的設置是否合理，執行任務時是否易于接近；

3）可達性的符合性驗證可結合型號相關試驗和試飛期間的維修定檢等工作一并進行評定。

需要說明的是，23.1529 條本身也是對23.611 條款的一個符合性方法。因為23.1529 條持續適航文件的要求，航空器設計制造廠家需要編制初始的維修大綱和維修手冊，確定需要進行保養、檢查或維修工作部件的維修任務和維修間隔，同時為了完成這些計劃性工作，在維修手冊中編制了維修程序。同時，局方在審查持續適航文件時，對維修手冊也有驗證要求，維修手冊中所有的維修程序都需要經過機上驗證或桌面驗證，因此也間接地驗證了23.611 條款關于可達性措施的要求。

目前，初始適航規章中并沒有明確提出維修性設計的要求，23.611 條關于可達性措施等條款本質上是對維修性設計的要求，可達性的要求屬于維修性的一部分，維修性的要求則更為全面。因此，在后續規章修訂過程中，建議將23.611 條款名稱由“可達性”更改為“維修性”；在條款內容中，除了可達性要求外，還應增加維修人為因素等維修性相關要求的考慮。

4 總結

航空器設計復雜程度越來越高，配套的維修任務和維修程序也更加龐雜，對現代航空器維修性設計提出了更高的要求。國內民機設計制造廠家應努力提高民機維修性設計和驗證水平，適航審定部門應加強對民機維修性設計專業的適航審查，雙方共同建立完善的維修性設計評估與驗證規范標準，努力提高國產民機的維修性，進一步提升國產民機的質量和市場競爭力。