曹友明

（中國(guó)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333001）

0 引言

按照中國(guó)國(guó)家航空技術(shù)進(jìn)出口總公司的預(yù)計(jì)，到2020年，中國(guó)至少需要12 000 架民用直升機(jī)，這些飛機(jī)的市場(chǎng)總價(jià)值超過(guò)840 億美元，可見(jiàn)我國(guó)民用直升機(jī)今后20 年增長(zhǎng)的空間非常大，國(guó)內(nèi)民用直升機(jī)市場(chǎng)即將迎來(lái)“井噴期”。

適航性是民用航空器的固有屬性，民用航空器適航性需要通過(guò)開(kāi)展一系列的技術(shù)活動(dòng)來(lái)保證航空器的安全，并且必須滿足適航當(dāng)局頒布的適航性技術(shù)要求[1]。深入分析我國(guó)AC系列民用直升機(jī)適航取證過(guò)程，不難發(fā)現(xiàn)，由于適航審定條款數(shù)千項(xiàng)條款沒(méi)有明確規(guī)定具體的審定標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致申請(qǐng)人在進(jìn)行條款符合性設(shè)計(jì)時(shí)缺乏有效的操作細(xì)則和監(jiān)管機(jī)制，導(dǎo)致民用航空器適航符合性設(shè)計(jì)工作不充分，增加了后續(xù)符合性驗(yàn)證難度。故論文提出一種適航條款解析思路，以期能夠?yàn)槠髽I(yè)進(jìn)行適航符合性設(shè)計(jì)和驗(yàn)證提供一條可供借鑒的思路。

1 適航條款與驗(yàn)證技術(shù)的解析

1.1 適航條款知識(shí)化解析

為了使適航條款更具可讀性，需進(jìn)行解析，以CCAR29-R1為基礎(chǔ)，通過(guò)抽取出各條款的知識(shí)因子，對(duì)條款進(jìn)行了解析，并建立適航條款解析模型，使適航條款驗(yàn)證目的和驗(yàn)證方法更加明確具體。對(duì)適航條款的解析是使適航管理及驗(yàn)證業(yè)務(wù)逐漸向可實(shí)施業(yè)務(wù)單元層接近的一種有效方法，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合相應(yīng)的適航驗(yàn)證技術(shù)，形成對(duì)企業(yè)適航審查過(guò)程的具體驗(yàn)證細(xì)則。

解析后的適航條款通過(guò)匹配對(duì)應(yīng)的ATA 結(jié)構(gòu)（一種通用的民用航空器系統(tǒng)部件通用代碼）、驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn)、符合性方法MOC 以及在符合性驗(yàn)證過(guò)程中產(chǎn)生的符合性文件及其子文件等。某個(gè)條款由于驗(yàn)證的部位所屬的系統(tǒng)不同，可能對(duì)應(yīng)了多個(gè)ATA 結(jié)構(gòu)，需要多種符合性驗(yàn)證方法組合進(jìn)行驗(yàn)證，可能產(chǎn)生多個(gè)符合性文件和子文件。往往適航條款在經(jīng)歷過(guò)一次完整的審查之后，將會(huì)形成一系列的驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn)，為下一次審查提供參考。

1.2 適航驗(yàn)證技術(shù)解析

適航驗(yàn)證技術(shù)的解析，需要在適航要求、設(shè)計(jì)、制造等知識(shí)的支撐下進(jìn)行，解析后的驗(yàn)證技術(shù)，將能很好地嵌入企業(yè)適航驗(yàn)證流程體系中。適航驗(yàn)證技術(shù)存儲(chǔ)于適航驗(yàn)證知識(shí)庫(kù)中，確定需要采用某種技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證后，首先從知識(shí)庫(kù)中取出該驗(yàn)證技術(shù)；其次，結(jié)合與該技術(shù)有關(guān)的適航條款及符合性方法，在適航性控制管理與解析后條款的約束下，完成驗(yàn)證技術(shù)及方法的提取和實(shí)施流程的確定；最后，通過(guò)對(duì)解析要素進(jìn)行抽取，并以解析知識(shí)單元的方式進(jìn)行解析。具體解析模型如圖1 所示。

從適航知識(shí)庫(kù)中提取出某個(gè)適航技術(shù)、相應(yīng)的適航要求和設(shè)計(jì)制造等要求，并結(jié)合已有的適航條款解析模式，將適航技術(shù)按照要素解析、提取驗(yàn)證方法、驗(yàn)證流程梳理進(jìn)行適航審定流程構(gòu)造，完成驗(yàn)證技術(shù)方法與驗(yàn)證流程的結(jié)合，并以解析單元的方式進(jìn)行解析結(jié)果的顯示化描述。

2 解析條款與驗(yàn)證技術(shù)規(guī)范化重組

2.1 適航管理業(yè)務(wù)與民機(jī)研制過(guò)程的交互

進(jìn)行民用航空器適航條款及適航驗(yàn)證技術(shù)的解析與規(guī)范化重組，能夠促進(jìn)驗(yàn)證方法的明晰化、標(biāo)準(zhǔn)化及驗(yàn)證效率的高效化等。適航驗(yàn)證流程并不會(huì)在整體流程上改變?cè)忻駲C(jī)的研制進(jìn)程，適航審定及驗(yàn)證過(guò)程僅僅是對(duì)民機(jī)研制過(guò)程的一種干預(yù)措施，其是對(duì)民機(jī)研制的各個(gè)過(guò)程進(jìn)行相關(guān)必要約束的過(guò)程，以確保企業(yè)研制的民機(jī)符合適航性要求。通過(guò)這樣的干預(yù)機(jī)制，使民用航空器固有的設(shè)計(jì)、制造、維修維護(hù)等過(guò)程滿足適航性的要求。企業(yè)民機(jī)的研制過(guò)程只有順利通過(guò)適航部門的審查，才能生產(chǎn)出符合市場(chǎng)需求及安全性要求的航空產(chǎn)品。提供適航管理控制選擇適航條款規(guī)章重組及適航驗(yàn)證技術(shù)，并在重組規(guī)章的基礎(chǔ)上，通過(guò)適航管理的約束，進(jìn)行適航條款的解析，然后通過(guò)解析后的適航條款與驗(yàn)證技術(shù)結(jié)合，形成具體的適航驗(yàn)證方法及驗(yàn)證流程。運(yùn)用此驗(yàn)證流程對(duì)民機(jī)的研制過(guò)程進(jìn)行有效協(xié)調(diào)與控制，以完成民機(jī)的各項(xiàng)適航驗(yàn)證，最終形成符合性驗(yàn)證結(jié)果及文檔。如圖2 所示為民機(jī)適航性控制流程建模。

2.2 解析后條款與驗(yàn)證技術(shù)的重組及其規(guī)范化

圖1 適航驗(yàn)證技術(shù)解析模型

對(duì)適航條款的解析使得民機(jī)符合性驗(yàn)證具有一定的可實(shí)施性，但是仍然難以在企業(yè)內(nèi)部進(jìn)行實(shí)施。因?yàn)榻馕龊蟮臈l款仍然沒(méi)有給出具體的驗(yàn)證技術(shù)方法，也無(wú)法確定驗(yàn)證流程可追溯性等問(wèn)題。僅僅依靠符合性驗(yàn)證方法無(wú)法確定具體實(shí)施路徑，符合性驗(yàn)證方法只給出了宏觀上的驗(yàn)證方法，而沒(méi)有給出具體的驗(yàn)證路徑。所以，適航條款只有結(jié)合已有適航性驗(yàn)證技術(shù)才能完成某個(gè)條款的驗(yàn)證過(guò)程，這樣適航條款的符合性驗(yàn)證工作就能在企業(yè)內(nèi)部進(jìn)行實(shí)施。

航空器的每個(gè)系統(tǒng)、子系統(tǒng)以及每個(gè)零部件都能按照ATA 結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，ATA 結(jié)構(gòu)就是適航驗(yàn)證技術(shù)解析與條款解析銜接的關(guān)鍵知識(shí)要素之一，某個(gè)條款的驗(yàn)證可能涉及到多個(gè)ATA 結(jié)構(gòu)、包含多種符合性驗(yàn)證方法（MOC）、需要結(jié)合多種驗(yàn)證技術(shù)才能完成該過(guò)程的適航審定任務(wù)。從圖1 可以看出規(guī)范化的適航審定過(guò)程模型主要包含條款名稱、所屬ATA、符合性方法、驗(yàn)證技術(shù)、驗(yàn)證流程和符合性文件及其子文件。

通過(guò)對(duì)適航審定過(guò)程規(guī)范化模型進(jìn)行研究分析，確定完成民機(jī)適航審定過(guò)程需要的其他關(guān)鍵要素。除了包括以上主要知識(shí)要素外，還需增加諸多輔助驗(yàn)證要素，例如試驗(yàn)名稱、試驗(yàn)編號(hào)、開(kāi)始日期、完成日期、試驗(yàn)負(fù)責(zé)人、試驗(yàn)負(fù)責(zé)單位和條款負(fù)責(zé)人等。通過(guò)增加這些輔助的條款知識(shí)要素，使之能夠完成對(duì)某個(gè)條款的適航驗(yàn)證過(guò)程。具體內(nèi)容見(jiàn)表1。

表1 審定過(guò)程知識(shí)要素

圖2 民機(jī)適航性控制流程建模

通過(guò)對(duì)適航條款與驗(yàn)證技術(shù)解析要素的重組，得到重組后的適航條款與驗(yàn)證知識(shí)單元。要實(shí)現(xiàn)條款解析單元在民機(jī)驗(yàn)證過(guò)程中的運(yùn)用，則需將其合理有效地嵌入民機(jī)適航審定流程中。通過(guò)對(duì)民機(jī)適航業(yè)務(wù)特點(diǎn)的分析，將其分為管理類業(yè)務(wù)及工程驗(yàn)證類業(yè)務(wù)。管理類業(yè)務(wù)貫穿于適航取證的整個(gè)周期，側(cè)重于“業(yè)務(wù)”。工程驗(yàn)證類工作側(cè)重于“工程”，即“為證明產(chǎn)品滿足某項(xiàng)適航標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，應(yīng)進(jìn)行的航空器驗(yàn)證評(píng)審工作”。而條款解析所面向的業(yè)務(wù)主要是工程類驗(yàn)證任務(wù)。適航的管理類業(yè)務(wù)與工程驗(yàn)證類業(yè)務(wù)應(yīng)在適航管理組織的管控下進(jìn)行，條款單元的知識(shí)化解析則在管理類業(yè)務(wù)的指導(dǎo)下、結(jié)合適航規(guī)章條款與驗(yàn)證技術(shù)完成。適航條款知識(shí)單元與審定技術(shù)知識(shí)單元的結(jié)合，并在適航部門及其他各部門的組織協(xié)調(diào)下，完成民機(jī)適航性驗(yàn)證工作，實(shí)現(xiàn)適航與民機(jī)研制業(yè)務(wù)間的協(xié)調(diào)與控制。驗(yàn)證完成后得到的文件資料歸入適航文件、證件體系中，提供給下次驗(yàn)證活動(dòng)的指導(dǎo)。重組條款知識(shí)單元在適航管理中的作用方式及其相互關(guān)系如圖3 所示。

通過(guò)分析重組條款解析知識(shí)單元在適航管理過(guò)程中的作用方式及其與各管理子領(lǐng)域之間的關(guān)系，使重組條款知識(shí)單元在適航管理過(guò)程中的作用機(jī)制得到了合理的描述。

圖3 條款解析單元在適航審定中的作用方式

2.3 具體案例分析

以運(yùn)輸類民用直升機(jī)鳥(niǎo)撞損傷適航條款CCAR29.631為例，詳細(xì)描述適航條款與驗(yàn)證技術(shù)知識(shí)化解析與重構(gòu)過(guò)程。CCAR29.631 出自運(yùn)輸類旋翼航空器適航規(guī)定CCAR29部的D 分部設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)部分，確定其條款驗(yàn)證的具體適航要求如下：旋翼航空器必須設(shè)計(jì)成，在高度為 2 440 m（8 000 英尺），速度等于 VNE 或VH（取較小者）時(shí)，受到 1.0 kg（2.2 磅）的鳥(niǎo)擊后能繼續(xù)安全飛行和著陸（對(duì) A 類）或安全著陸（對(duì)B 類）。必須用試驗(yàn)或在對(duì)有充分代表性的相似設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行的試驗(yàn)的基礎(chǔ)上的分析來(lái)表明符合性。

2.3.1 解析過(guò)程

確定該條款驗(yàn)證部位所屬系統(tǒng)的ATA：ATAxxx。

確定需要的符合性方法MOC：通過(guò)采用相應(yīng)的靜不定結(jié)構(gòu)并把操縱系統(tǒng)元件置于受保護(hù)的部位，或采用一定的保護(hù)裝置（如隔板或吸能材料）來(lái)滿足該條款的要求同樣是可以接受的；在用分析、試驗(yàn)或兩者相結(jié)合的方式表明符合該條要求的情況下，使用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類似的飛機(jī)的資料是可以接受的。所以采用MOC2 及MOC4 進(jìn)行符合性驗(yàn)證。

確定是否有相應(yīng)的型號(hào)驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn)：國(guó)內(nèi)針對(duì)鳥(niǎo)撞損傷問(wèn)題的適航驗(yàn)證問(wèn)題分析與研究還處于初步階段，缺乏系統(tǒng)化的驗(yàn)證技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。鑒于鳥(niǎo)撞問(wèn)題是工程應(yīng)用與理論分析結(jié)合緊密的工程技術(shù)問(wèn)題，需要借鑒國(guó)外公司的相關(guān)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，完成該條款的符合性驗(yàn)證工作。

確定需要選用的驗(yàn)證技術(shù)：飛機(jī)鳥(niǎo)撞問(wèn)題從工程力學(xué)角度屬于大變形沖擊動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，在抗鳥(niǎo)撞能力的分析計(jì)算中，一般采用工程試驗(yàn)方法、經(jīng)驗(yàn)公式法、數(shù)值分析法等進(jìn)行試驗(yàn)分析，并采用鳥(niǎo)撞試驗(yàn)驗(yàn)證其條款的符合性，使之按照分析-試驗(yàn)-分析-試驗(yàn)等方案進(jìn)行。如圖4 為其具體驗(yàn)證流程。

2.3.2 適航條款與驗(yàn)證技術(shù)知識(shí)化解析

通過(guò)對(duì)該適航條款與驗(yàn)證技術(shù)的的分析，完成對(duì)該條款與驗(yàn)證技術(shù)的解析工作，形成條款與驗(yàn)證技術(shù)知識(shí)單元規(guī)范化描述，具體見(jiàn)表2。

表2 條款與驗(yàn)證知識(shí)單元關(guān)鍵要素規(guī)范化描述

在完成適航條款與驗(yàn)證知識(shí)單元關(guān)鍵要素的規(guī)范化描述的基礎(chǔ)上，進(jìn)行其他輔助要素的完善，使之得到一種完整的適航條款與驗(yàn)證技術(shù)重構(gòu)知識(shí)要素的規(guī)范化描述方式，并將其融入到適航審定業(yè)務(wù)流程中，達(dá)到適航條款驗(yàn)證過(guò)程的明晰化，完成民機(jī)相應(yīng)的適航符合性驗(yàn)證過(guò)程。

圖4 民用直升機(jī)鳥(niǎo)撞適航驗(yàn)證工作流程

3 結(jié)語(yǔ)

論文通過(guò)對(duì)適航條款和驗(yàn)證技術(shù)的解析，建立了基于條款和驗(yàn)證技術(shù)知識(shí)要素的知識(shí)化解析模型，進(jìn)一步對(duì)解析后適航條款與驗(yàn)證技術(shù)知識(shí)要素的規(guī)范化重組，實(shí)現(xiàn)了對(duì)重組條款與驗(yàn)證知識(shí)單元的顯示化描述，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合具體案例驗(yàn)證了該方法的可實(shí)施性。該模型實(shí)現(xiàn)了適航審定標(biāo)準(zhǔn)向企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)化，并能很好地指導(dǎo)企業(yè)進(jìn)行具體的適航驗(yàn)證工作。