民用飞机适航符合性验证方法探讨 曹继军 ? 张越梅 ? 赵平安 (第一飞机设计研究院质量适航安全部 ) 摘要: 适航符合性验证是民用飞机研制的特点, 符合性是验证的目的, 验证方法是确定验证对象是否具有符合性时所用的手 段。本文通过介绍 10种适航符合性验证方法以及对符合性验证方法的选用原则进行分析, 正确地选择为适航管理部门所 接受的适航符合性验证方法既是设计人员进行飞机设计的职责, 也是保障飞机安全飞行的重要前提。 关键字: 民用飞机; 适航; 符合性验证方法 引言 随着航空事业的迅猛发展, 飞机安全性 的要求越来越高, 为了保障民用航空器安全、 维护公众利益、 促进航空事业发展, 必须从设 计、 制造、 使用、 维护等方面制定一系列保证 安全的最低标准, 进行适航管理。 民用航空器的适航管理是以保证航空器 安全性为目标的技术性、 法规性管理。国家 和适航部门颁布的各种适航管理规章均属法 规性文件, 从事相应活动的单位和个人必须 严格遵循; 而从事民用航空产品和零部件设 计、 制造、 使用和维修等相应活动的单位和个 人的资格及其最终完成的产品是否完全符合 相应规章、 标准和程序必须经适航部门审查、 批准, 最后由适航部门颁发相应的适航批准 证书。 适航符合性验证是为了保障民用航空活 动安全, 采用不同的说明和验证方法获得所 需的证据资料向审查方表明产品对于适航条 款的符合性, 只有全面完成符合性验证才能 取得民航适航证, 只有取得各类适航证的产 品才能合法进入市场。 1? 适航符合性验证方法 1. 1? 适航符合性验证方法概述 符合性验证是指采用各种验证手段, 以 验证的结果证明所验证的对象是否满足民用 飞机适航条例的要求, 检查验证对象与适航 条例的符合程度, 它贯穿民用飞机研制的全 过程。 适航符合性验证的基础就是审定基础, 即民用飞机型号设计适用的适航条款 (包括 豁免条款的考虑 )以及为该型号设计增加的 专用条件。 在民用飞机型号审查过程中, 为了获得 所需的证据资料以向审查方表明产品对于适 航条款的符合性, 需要采用不同的方法进行 说明和验证, 这些方法统称为符合性验证 方法。 常用的符合性验证方法可根据实施的符 合性工作的形式分为四大类: 1) 工程评审; 2) 试验; 3) 检查; 4) 设备鉴定。 根据这四大类方法再具体进行细化, 最 终形成了常用的、 经实践检验的、 适航部门认 可的十种符合性验证方法。 为了便于编制计划和文件, 每种符合性 方法赋予相应的代码。 常用的符合性验证方法见表 1 。 37 表 1?适航符合性验证方法 符合性工作方法编码符合性验证方法相应的文件 工程评审 MC0 符合性声明 ? ? 引述型号设计文件 ? ? 公式、 系数的选择 ? ? 定义 型号设计文件 符合性记录单 MC1说明性文件说明、 图纸、 技术文件 MC2分析 /计算综合性说明和验证报告 MC3安全评估安全性分析 试验 MC4试验室试验 MC5地面试验 MC6试飞 MC8模拟器试验 试验任务书 试验大纲 试验报告 试验结果分析 检查MC7航空器检查 观察 /检查报告 制造符合性检查记录 设备鉴定MC9设备合格性见? 注? 注: 设备鉴定过程可能包括前面所有的符合性验证方法。 ?所有 ? 试验 ?类 的符合 性验证 方法 (MC4 、 5 、 6和 8)在实施前都要编制试验大 纲, 并经适航部门批准后才能够进行相应的 试验, 试验后及时编写试验报告和对应的符 合性报告, 对试验结果进行分析, 对试验判据 进行说明等。试验报告要经适航部门审批认 可, 试验过程中适航部门认为必要时还可派 代表进行全程监控或现场目击见证有关的试 验工作。 1. 2? 符合性验证方法的应用说明 1 . 2 . 1? MC0的符合性验证方法? ? 符合性 声明 该方法是通过引用型号设计文件 (如图 纸、 技术条件、 技术说明书 )等手段来定性地 说明型号设计符合相应的适航条款要求。 例如, 为了在应急情况下确保机上所有 乘员都能在规定的时间内撤离飞机, CCAR - 25- R3 ? 25. 809( a) 要求: ?每个应急出 口, 包括飞行机组应急出口在内, 必须是机身 外壁上能提供通向外部的无障碍开口的活动 舱门或带盖舱口。 ?在验证型号设计对该条 款的符合性时, 可选择? MC0?的符合性验证 方法, 应用飞机的总体布置图、 座舱布置图及 相应的图纸来说明该飞机的应急出口的设计 满足上述要求。 1. 2 . 2? MC1的符合性验证方法? ? 说明性 文件 该方法是通过向适航部门提交有关型号 设计资料 (如说明、 图纸、 技术文件等 ), 由其 组织, 以工程评审的形式来确定有关设计是 否符合相应的适航条款要求。 例如 CCAR- 25- R3 ? 25 . 903( e) ( 1) 规定: ?必须有飞行中再起动任何一台发动 机的手段。 ?对该条款可理解为 ?在发动机发 生空中停车故障时, 能恢复发动机的工作。 ? 在验证型号设计对于该条款的符合性时, 可 选择? MC1?的符合性验证方法, 向适航部门 提交发动机起动和操纵系统原理图、 安装图 38 以及飞行中发动机再点火文件, 由其组织工 程评审来确认飞机具有飞行中再起动每台发 动机的设施和能力。 1 . 2 . 3? MC2的符合性验证方法? ? 分析 / 计算 该方法是通过分析和计算的手段 (如载 荷、 静强度和疲劳强度、 性能、 统计数据分析、 与以往型号的相似性 )来证明有关设计符合 相应的适航条款要求。 例如, 为了使得机组成员在值勤时不致 过度疲劳和不适, CCAR- 25- R3 ? 25 . 831 ( a) 规定: ?通常情况下通风系统至少应能 向每一乘员提供每分钟 250克 ( 0 . 55磅 )的 新鲜空气。 ?在验证型号设计对该条款的符 合性时, 可选择 ? MC2?的符合性验证方法, 利用飞机空调系统的图纸、 说明书, 通过分析 计算来说明满足适航条款所规定的新鲜空气 量的要求。 1 . 2 . 4? MC3的符合性验证方法? ? 安全 评估 该方法是通过 FMEA、 FTA 等故障分析 手段 (如初步风险分析、 故障树分析、 失效模 式影响和关键性分析 /FMECA, 软件质量计 划 )对有关设计进行安全性评估, 验证其对 于相应适航条款的符合性。 例如, CCAR - 25- R3 ? 25 . 735( e) 要 求机轮刹车防滑装置及其有关系统的设计必 须确保 ?在发生任何可能的单个故障时都不 会使飞机的刹车能力或方向操纵损失到危险 的程度。 ?在验证型号设计对该条款的符合 性时, 可选择 ? MC3?的符合性验证方法, 依 据飞机刹车系统的设计资料、 成品数据、 计算 结果、 (同类飞机的 )使用经验等进行 FMEA 或 FTA分析以作出安全性评估来证明设计 满足要求。 1 . 2 . 5? MC4的符合性验证方法? ? 试验室 试验 该方法是通过试验室试验 (如静力和疲 劳试验, 环境试验 ?) 来验证有关设计对于 相应适航要求的符合性, 试验可能在零部件、 分组件和完整件上进行。 例如, CCAR- 25- R3 ? 25 . 723( b) 要 求 ?起落架在演示其储备能量吸收能力的试 验中不得损坏?。在验证型号设计对该条款 的符合性时, 可选择 ?MC4?的符合性验证方 法, 通过储备能量吸收落振试验来验证。该 试验应用完整的起落架并模拟飞机上的安装 情况和着陆姿态, 在落振试验台上进行试验。 试验后检查起落架是否有损坏。 1. 2 . 6? MC5的符合性验证方法? ? 地面 试验 该方法是在飞机停在地面时进行适当的 试验来验证有关设计对于相应适航要求的符 合性。 例如, 为防止由于燃油热膨胀造成燃油 溢出燃油箱或损坏燃油箱结构, CCAR- 25 - R3 ? 25 . 969要求?每个燃油箱都必须具有 不小于 2 % 油箱容积的膨胀空间 ?。在验证 型号设 计对该条款 的符合性 时, 可选择 ? MC5?的符合性验证方法, 进行相应的地面 试验。在地面试验时, 利用重力加油口加油, 到达加油口油面后, 再利用油箱通气管 (或 其它办法 ) 加油至油箱充满油, 后面所加的 油的体积即为燃油箱的膨胀空间, 验证其是 否符合要求。 1. 2 . 7? MC6的符合性验证方法 ? 试飞 该方法是通过飞机在飞行中进行适当的 试验来验证有关设计对于相应适航要求的符 合性。该方法在规章明确要求或用其他方法 无法完全演示符合性时采用。 例如, CCAR- 25- R3 ? 25 . 103?失速速 度 ?要求。在验证型号设计对该条款的符合 性时, 可选择 ?MC6?的符合性验证方法。因 为失速速度是边界飞行速度, 此时飞机处于 大迎角状态, 作用在飞机上的气动力和飞机 的运动情况都比较复杂, 难以靠解析计算求 39 解, 所以唯一可靠的验证方法是飞行试验。 1 . 2 . 8? MC7的符合性验证方法? ? 航空器 检查 该方法是通过适航部门专家在样机或飞 机上进行检查的方式来验证有关设计对于相 应适航要求的符合性。 例如, CCAR- 25- R3 ? 25 . 812( d) 提 出了对于?各主过道和出口之间通向与地板 齐平的旅客应急出口的通道 ?的应急照明要 求和测量方法。在验证型号设计对该条款的 符合性时, 可选择 ? MC7?的符合性验证方 法, 由适航部门专家在样机或飞机上按本款 规定的测量方法进行检查, 验证其是否符合 要求。 1 . 2 . 9? MC8的符合性验证方法? ? 模拟器 试验 该方法是通过在工程模拟器上进行适当 的模拟试验来验证有关设计对于相应适航要 求的符合性。该方法一般不单独使用, 而是 配合其它方法一起使用。 例如, 在通过飞行试验来验证 CCAR - 25- R3 ? 25 . 672( b) 对于增稳系统或任何 其它自动或带动力的操纵系统发生故障时飞 机的可操纵性之前, 可以先进行模拟器试验 演示, 在模拟试验通过后再进行试飞, 以保证 飞行安全。 1 . 2 . 10? MC9的符合性验证方法 ? 设备 合格性 该方法是通过向适航部门提交航空设备 (包括材料 )的合格证明文件的方式来表明 对于相应适航要求的符合性, 一般用于装机 设备 (或材料 )的符合性验证。 例如, CCAR- 25- R3 ? 25 . 731? 机轮 ? 的验证。在验证型号设计对该条款的符合 性时, 可选择 ? MC9?的符合性验证方法, 由 TC申请人编制机轮选择符合性说明报告并 与机轮的产品合格证一起提交适航部门 审批。 2? 适航符合性验证方法的选用 符合性验证方法是多种多样的, 各种符合 性验证的方法可以叠加使用, 对于复杂的条 款, 对于同一验证的对象可采用几种验证方法 叠加验证其符合性, 只要是在实践中可行的、 适航部门认可的符合性验证方法都可以采用。 同时符合性验证方法的造用, 要根据条款的复 杂程度和民机的研制情况, 由民航评审人员与 申请方共同协商确定, 但只要能说明满足条款 的要求, 选择任何一种或几种叠加的符合性验 证方法都可以。主要是要有足够的理由和证 据证明满足符合性。其实符合性验证方法不 止 10种, 欧洲就准备增加软件合格证 MC10 和相似性认可 MC11两种方法。符合性验证 方法可以单独使用, 亦可以组合起来使用, 这 主要取决于要验证的适航条款内容。一般而 言, 涉及面广的、 比较重要的条款往往需要使 用多种符合性方法来验证。 通常 MC0多用于 ? 总则 ?一类的条款, MC3主要用于要求进行故障分析的条款, MC7适用于有具体测量方法规定的条款, MC9一般用于装机设备 (或材料 )的符合性 验证, 其余方法则可顾名思义地加以选用。 适航符合性验证方法选用 的一般原 则是: 1)符合性方法的选择, 原则上以最低成 本来满足条款要求, 不是验证试验项