李貝奇，胡 毅，朱利媛，張 祥

（1.中國飛行試驗研究院，陜西 西安，710089；2.航空工業(yè)洪都，江西 南昌，330024;3.中國航發(fā)湖南動力機械研究所，湖南 株洲，412002）

0 引言

根據(jù)CCAR-21-R3《民用航空產(chǎn)品和零部件合格審定規(guī)定》第21.35條中（二）（2）和（六）（2）及某型水陸兩棲飛機型號合格審定試飛的要求，某型水陸兩棲飛機需要進行功能和可靠性試飛，以證明飛機的整機、部件以及設(shè)備是可靠的且功能是正常的[1]。功能和可靠性試飛作為某型水陸兩棲飛機的最后一個大型試飛科目，嚴格意義上說是獨立于合格審定試飛科目之外的，兩者之間任務(wù)可以有交叉，但不存在從屬關(guān)系，是獨立的兩個審定階段，有關(guān)功能和可靠性試飛可依據(jù)和遵循的規(guī)章、咨詢通告和指令性文件較少，目前僅有咨詢通告AC25-7C《運輸類飛機合格審定飛行試驗指南》附錄8“功能和可靠性試驗”和管理程序AP-21-AA-2011-03-R4《航空器型號合格審定程序》相關(guān)要求可作為參考[2]。

歐美航空工業(yè)在功能和可靠性試飛技術(shù)方面積累了比較豐富的經(jīng)驗，在民用航線類飛機方面，完成了如B757-200飛機150小時和A380飛機300小時的功能可靠性專項試飛，但國外在水陸兩棲飛機方面，如俄羅斯的Be-200，日本的US-2，加拿大的CL-415等，尚未收集到有關(guān)開展功能和可靠性試飛的信息[3]。在國內(nèi)已取得型號合格證的民機型號中，只有ARJ21-700飛機比較系統(tǒng)完整的開展過功能和可靠性試飛，積累了一定的經(jīng)驗。但水陸兩棲飛機作為特種飛機，其構(gòu)型多樣、運行環(huán)境相對復(fù)雜、設(shè)計限制條件較多、航線規(guī)劃特殊、可選試飛機場較少，與民用運輸類飛機差異較大。因此，對水陸兩棲飛機開展功能和可靠性試飛技術(shù)研究具有重要意義。

1 試飛構(gòu)型

功能和可靠性專項試飛應(yīng)以生產(chǎn)構(gòu)型或盡可能的接近生產(chǎn)構(gòu)型的一架飛機來進行驗證，非專項試飛則可以在合格審定試飛的多架試驗機上進行。某型水陸兩棲飛機分為基本構(gòu)型、滅火構(gòu)型和救援構(gòu)型三種構(gòu)型，滅火構(gòu)型是在基本構(gòu)型的基礎(chǔ)上增加滅火任務(wù)系統(tǒng)和相關(guān)的設(shè)備；救援構(gòu)型是在基本構(gòu)型的基礎(chǔ)上增加搜索系統(tǒng)、救援系統(tǒng)及其它輔助設(shè)備。在開展功能和可靠性試飛時，需要確認以下情況：滅火構(gòu)型和救援構(gòu)型的飛機除任務(wù)系統(tǒng)以外的系統(tǒng)/設(shè)備和基本構(gòu)型的系統(tǒng)/設(shè)備技術(shù)狀態(tài)是否存在偏離、任務(wù)系統(tǒng)對其他系統(tǒng)/設(shè)備是否存在安全影響，若存在偏離和安全影響，功能和可靠性試飛時間應(yīng)當如何統(tǒng)計計算？若不存在偏離和安全影響，則需要申請方提供證明文件并獲得局方的認可[4-5]。

如果申請方無法提供一架全新的生產(chǎn)構(gòu)型的飛機用于功能和可靠性專項試飛，合格審定試飛用試驗機各系統(tǒng)必須達到TIA（型號核準書）的構(gòu)型要求,且改裝和測試設(shè)備在功能和可靠性專項試飛開展前應(yīng)予以拆除，對不能予以拆除的，申請人應(yīng)當進行評估，證明改裝測試設(shè)備不影響試飛結(jié)果，并且不存在安全方面的風險。

2 試飛時間及時間折合

2.1 試飛時間

功能和可靠性試飛應(yīng)該有固定的試驗時間，而不應(yīng)該是任意時間的累積，關(guān)于功能和可靠性試飛的時間，在CCAR21.35（b）(2)中有簡要的說明，具體如下：

1）裝有未曾在已有型號合格證或型號設(shè)計批準書的航空器上使用過的某型渦輪發(fā)動機的航空器，應(yīng)當以符合其型號合格證的該型全套發(fā)動機為動力至少飛行300小時；

2）對于所有其他航空器，至少飛行150小時。

在AC25-7C附錄8中，除了要求沒有取證的渦輪發(fā)動機需進行300小時的功能和可靠性試飛外，還強調(diào)了300小時的飛行時間對于一個復(fù)雜的新型號也是適用的[6]。對于某型水陸兩棲飛機，其配裝有4臺渦槳發(fā)動機，發(fā)動機雖已取得型號合格證，但所安裝的螺旋槳采用了全新的復(fù)合材料且尚未取證，按照CCAR21.3條的定義，螺旋槳作為航空產(chǎn)品是應(yīng)該單獨申請型號合格證的。另外，水陸兩棲飛機采用的獨特的船身設(shè)計、水密艙體設(shè)計、雙側(cè)浮筒設(shè)計、起落架收放系統(tǒng)設(shè)計和滅火任務(wù)系統(tǒng)設(shè)計等等，型號具有獨特的復(fù)雜性，因此，該型號開展功能和可靠性試飛應(yīng)當按300小時進行規(guī)劃為宜。

2.2 試飛時間折算

在AC25-7C附錄8中，功能和可靠性試飛的時間通?？捎删址浇?jīng)驗時間和增補經(jīng)驗時間組成（如圖1所示），局方經(jīng)驗又可分為專項試飛（生產(chǎn)構(gòu)型按預(yù)期的運行環(huán)境專門開展的功能和可靠性試飛）和非專項試飛（一架或多架試驗機與合格審定試飛結(jié)合），增補經(jīng)驗可分為集中經(jīng)驗（指運營人進行的大量起落循環(huán)密集的飛行）和多種經(jīng)驗（運營人的其他飛行）。對于局方經(jīng)驗，都是按照實際飛行時間計入功能和可靠性試飛時間，而對于增補經(jīng)驗，集中經(jīng)驗的飛行時間按照2：1折算成功能和可靠性試飛時間，多種經(jīng)驗按照5：1折算成功能和可靠性試飛時間。在當前國內(nèi)外民機型號的功能和可靠性試飛中，增補經(jīng)驗已基本不再采用。

圖1 功能和可靠性試飛時間組成

在ARJ21-700飛機的功能和可靠性試飛中，非專項試飛的時間按5：1折算到功能和可靠性試飛時間中，當然由于當時理解的偏差，ARJ21-700飛機非專項試飛跟上述局方經(jīng)驗中非專項試飛定義有所不同，ARJ21-700飛機非專項試飛不僅包括局方試飛和并行試飛，還包括申請人的研發(fā)試飛和表明符合性試飛。鑒于當時的理解，這部分非專項試飛按5：1折算也是一種折中的辦法。對某型水陸兩棲飛機而言，不僅投入合格審定的試驗機數(shù)量少，飛行架次更難以達到ARJ21-700的量級，若采用5:1折算，可以預(yù)計難以滿足總的飛行時間要求。因此，某型水陸兩棲飛機功能和可靠性試飛時間完全由局方經(jīng)驗試飛時間構(gòu)成，在保證150小時專項試飛的前提下，試飛時間都按1：1進行統(tǒng)計。

3 飛行剖面

飛行剖面是為完成某一特定飛行任務(wù)而繪制的飛機航跡圖形，是形象表達飛行任務(wù)的一種形式。民用航線類飛機的飛行剖面一般由起飛、爬升、巡航、下降、著陸等幾個典型的過程組成，但水陸兩棲飛機作為特種飛機，其飛行剖面與其執(zhí)行的任務(wù)、場站保障條件、環(huán)境條件有著密切的關(guān)系。

某型水陸兩棲飛機主要的任務(wù)模式為森林滅火和海上救援，該型飛機在執(zhí)行森林滅火任務(wù)時，根據(jù)場站保障條件和水域條件，可以有汲水執(zhí)行滅火和注水執(zhí)行滅火兩種方式；執(zhí)行海上救援時，根據(jù)海況條件，可以有著水救援和空投救援兩種方式。這四種方式形成了該型飛機四種主要的飛行剖面（如表1所示），以汲水滅火任務(wù)飛行剖面為例，該剖面不僅涉及到常規(guī)的滑行、起飛、巡航、下降、著陸等過程，而且還涉及到滑行汲水、空中盤旋觀察、低速低高度飛行、投水滅火、著水等過程，這些過程對飛行高度、速度有嚴格的要求，而且還需多次循環(huán)的操作，這就給機組成員的飛行操作、工作負荷以及任務(wù)協(xié)同能力帶來了較大的挑戰(zhàn)。

表1 主要飛行任務(wù)剖面

4 運行環(huán)境及航線規(guī)劃

4.1 運行環(huán)境

功能和可靠性試飛的主要目的是在實際運行環(huán)境中開展功能檢查并確認功能的可靠性。實際的運行環(huán)境不僅僅是指飛機在飛行中經(jīng)歷的各種大氣環(huán)境，還包括場站保障條件、實際的機務(wù)保障模式等等。與民用航線類飛機不同的是，水陸兩棲飛機未來主要的運營場所不是綜合保障條件較好的民航機場，而是林業(yè)部門所屬的航空護林站和交通部門所屬的飛行救助基地機場。以航空護林站為例，我國南方航空護林總站和北方航空護林總站目前直屬的航空護林站共有19個，大多數(shù)航空護林站由于跑道條件、通訊導(dǎo)航設(shè)施、航站海拔高度、巡護區(qū)域平均海拔高度等因素的影響，并不適宜水陸兩棲飛機功能和可靠性試飛的開展。

在AC25-7C中同時也特別說明了功能和可靠性專項試飛并不需要在使用中遇到的最極端的環(huán)境條件下開展，比如高溫髙濕、高寒、大側(cè)風、最大浪高等等，這些可以結(jié)合合格審定試飛相關(guān)科目開展。

4.2 航線規(guī)劃

在ARJ21-700飛機功能和可靠性試飛中，其航線依據(jù)白天IFR/短程、白天IFR/遠程、夜間IFR/短程、夜間IFR/遠程、白天VFR起降和夜間VFR起降等6種飛行類別，以“點對點”的方式規(guī)劃了長、中、短航線100多條。水陸兩棲飛機作為通用類飛機，以其最常見的森林滅火巡護航線為例，其航線與民航航線大相徑庭，它不是從一個“點”出發(fā)到另一個“點”的類直線模式，而是從一個“點”出發(fā)回到同一個“點”的閉環(huán)模式。巡護航線的規(guī)劃需要從飛機續(xù)航時間、巡護區(qū)域的形狀、巡護區(qū)域的森林資源分布和火災(zāi)發(fā)生規(guī)律、地形地貌、相鄰航線間距、轉(zhuǎn)點（檢查點）的設(shè)置、距國界距離、空中管制條件等諸多方面進行統(tǒng)籌。

5 人員資質(zhì)

關(guān)于參與功能和可靠性試飛空勤人員的資質(zhì)問題，在AC25-7C中沒有明確的要求，只是規(guī)定局方的首席試飛員參與所有的飛行，而申請人的飛行員指揮所有的飛行，在ARJ21-700飛機功能和可靠性試飛中，借鑒國外民機型號的相關(guān)規(guī)定，對試飛機組人員的資質(zhì)作了比較詳細的要求，比如機長必須具備民航航線飛行執(zhí)照，飛行時間在2000小時以上，參加過ARJ21-700的空勤培訓(xùn)，同時具備該型機一定架次和時間的試飛經(jīng)歷，具備相應(yīng)等級的體檢合格證明，還需經(jīng)局方批準后方可履行功能和可靠性專項試飛機長職責。

水陸兩棲飛機飛行機組標準配備為1個機長、1個副駕和1個空中機械師，在執(zhí)行滅火和救援時，還必須在通艙配備1名觀察員，對于標準配備的機組，可以參照ARJ21-700飛機的要求制定相關(guān)的資質(zhì)要求，對于觀察員的資質(zhì)（以森林滅火為例），除了參加空勤培訓(xùn)取得合格證外，觀察員還必須具備區(qū)分林火與荒火、煙、霾的能力；具備測算火場面積、林地比例、火勢及發(fā)展方向、風向風速、火頭數(shù)目、火線長度的能力。而這些能力的具備，都需要大量的理論培訓(xùn)和豐富的飛行觀察經(jīng)歷的積累。因此，在開展功能和可靠性專項試飛規(guī)劃前，觀察員的選拔與培訓(xùn)也是一項極其重要的工作。

6 結(jié)語

與民用航線類飛機相比，水陸兩棲飛機由于其執(zhí)行任務(wù)的特殊性，其功能和可靠性試飛牽涉面廣、不可控因素較多，無論從規(guī)劃、組織還是實施上都存在巨大的挑戰(zhàn)，本文主要從試飛構(gòu)型、試飛時間、飛行剖面、運行環(huán)境、人員資質(zhì)和航線規(guī)劃等方面對水陸兩棲飛機功能和可靠性試飛的獨特性進行了分析，以期能為后續(xù)開展功能和可靠性試飛提供參考。