■ 張聯(lián)禾 鞠成玉/中國飛行試驗(yàn)研究院

0 引言

安全是型號(hào)飛機(jī)能夠在預(yù)期的飛行使用環(huán)境中執(zhí)行試驗(yàn)試飛任務(wù)的基本保證。安全技術(shù)是試飛安全的重要技術(shù)支撐，是保證各項(xiàng)試飛安全活動(dòng)科學(xué)、正確、規(guī)范的技術(shù)基礎(chǔ)。安全技術(shù)可以通過產(chǎn)品研制賦予，通過試飛設(shè)計(jì)和試驗(yàn)予以確認(rèn)，并且通過合適的管理和維修而保持[1-3]。

試飛安全來源于保障機(jī)上和地面人員生命安全和財(cái)產(chǎn)安全的需求，因此，一方面要求設(shè)計(jì)人員嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范設(shè)計(jì)飛機(jī)，保證飛機(jī)符合最低安全要求；另一方面要求通過試驗(yàn)試飛來鑒定設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)符合最低安全要求且能持續(xù)保持。這就要求在試飛全流程中開展試飛安全技術(shù)研究和應(yīng)用，同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)過程和交付使用情況進(jìn)行持續(xù)跟蹤，為飛機(jī)全生命安全管理提供支撐[4，5]。

1996 年環(huán)球航空航班在長島發(fā)生爆炸后，美國成立了航空安全委員會(huì)，制定了美國航空發(fā)展戰(zhàn)略性目標(biāo)，即在10年內(nèi)將航空事故率降低80%，25 年內(nèi)降低90%。為響應(yīng)這一目標(biāo)，NASA 制訂了相關(guān)發(fā)展規(guī)劃，集中資源共同研發(fā)提高航空安全。航空安全計(jì)劃大致經(jīng)歷了4 個(gè)階段的發(fā)展和演化：AvSP（航空安全項(xiàng)目）、AvSSP（航空安全和安全保證項(xiàng)目）、NASA2007 航空安全規(guī)劃，以及AOSP 空域操作和安全項(xiàng)目?？v觀美國航空安全發(fā)展模式，均是在事故或新的安全態(tài)勢(shì)出現(xiàn)后引發(fā)政府、工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的研究熱潮，進(jìn)而形成批量的研究成果并實(shí)施工程應(yīng)用，從而提升了航空安全[6-8]。

試飛安全技術(shù)研究指通過建立一套技術(shù)體系，采集涉及試飛安全的信息和數(shù)據(jù)，識(shí)別試飛中存在的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和管理風(fēng)險(xiǎn)，運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)解決飛機(jī)安全飛行的方法。

1 安全技術(shù)分析與研究

飛機(jī)全生命周期安全管理流程如圖1 所示。安全管理是指通過采集飛機(jī)飛行中反映的信息、質(zhì)量和可靠性信息、技術(shù)通報(bào)和管理發(fā)布的信息等，采用完整的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求對(duì)收集的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，利用適用的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)方法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析，提出或制訂一系列改進(jìn)措施，確保飛機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)水平低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的水平。對(duì)于不能通過有效的緩解措施完全立即恢復(fù)安全風(fēng)險(xiǎn)水平的情況，需要采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)評(píng)估殘留的風(fēng)險(xiǎn)，預(yù)測(cè)或監(jiān)控風(fēng)險(xiǎn)，并將其在整個(gè)飛行過程及后續(xù)使用過程中的風(fēng)險(xiǎn)限制在一個(gè)合適范圍[9-11]。

圖1 飛機(jī)全生命周期安全管理流程

NASA 安全手冊(cè)從系統(tǒng)工程的角度考慮系統(tǒng)安全的定義和架構(gòu)，提供了系統(tǒng)安全架構(gòu)的方法論。其目的是構(gòu)建系統(tǒng)安全的整體框架，提供完善框架的總體概念，規(guī)劃執(zhí)行全系統(tǒng)生命周期的活動(dòng)，以確保系統(tǒng)滿足安全性能需求并具有足夠合理可行的安全性。NASA 安全手冊(cè)主要解決系統(tǒng)架構(gòu)層面的問題，關(guān)注的是在技術(shù)、周期、成本約束下盡可能合理可行的安全，除了已知風(fēng)險(xiǎn)，強(qiáng)調(diào)潛在未知風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別和評(píng)估以及基于風(fēng)險(xiǎn)告知的決策。

FAA 系統(tǒng)安全手冊(cè)的內(nèi)容包括如何搭建和執(zhí)行安全風(fēng)險(xiǎn)管理以及建立系列協(xié)調(diào)一致的標(biāo)準(zhǔn)化程序和分析工具。FAA 系統(tǒng)安全手冊(cè)用于支撐專門的系統(tǒng)安全項(xiàng)目計(jì)劃，規(guī)定了執(zhí)行安全風(fēng)險(xiǎn)管理的步驟、時(shí)間、人員和執(zhí)行原因。安全風(fēng)險(xiǎn)管理通過三類計(jì)劃實(shí)現(xiàn)：系統(tǒng)安全管理計(jì)劃、系統(tǒng)安全項(xiàng)目計(jì)劃、綜合系統(tǒng)安全項(xiàng)目計(jì)劃。

目前，專用的安全技術(shù)包括風(fēng)險(xiǎn)前兆技術(shù)、風(fēng)險(xiǎn)決策技術(shù)和典型安全方法等。風(fēng)險(xiǎn)前兆技術(shù)包括案例建立、異常失效機(jī)理識(shí)別與泛化、證據(jù)搜集、異常分級(jí)、觀察與趨勢(shì)跟蹤、風(fēng)險(xiǎn)模擬、過程步驟報(bào)告及上報(bào)結(jié)果等。風(fēng)險(xiǎn)決策技術(shù)包括考慮因素、風(fēng)險(xiǎn)建模、風(fēng)險(xiǎn)管理以及風(fēng)險(xiǎn)感知等。NASA 提供的典型安全方法有500 多種，常用的有27 種，包括安全數(shù)據(jù)庫、偏差和不確定性分析、風(fēng)險(xiǎn)追蹤與分辨、人為因素案例與數(shù)據(jù)庫等。

引起下一代安全危險(xiǎn)態(tài)勢(shì)的可能原因有交通密度、高度自動(dòng)化、人/技術(shù)高度耦合的互操作、短時(shí)間內(nèi)偶然因素的發(fā)生等。突出特征為社會(huì)/技術(shù)（Social/Technique）的交互引發(fā)的安全風(fēng)險(xiǎn)，具有緊急性、自動(dòng)化操作、鉸鏈、模糊變化的邊界、多因素影響以及動(dòng)態(tài)復(fù)雜性等顯著特點(diǎn)。分析現(xiàn)有的安全方法、工具、過程可以看出，現(xiàn)有方法和工具在整體上難以滿足下一代安全技術(shù)的需要，對(duì)于充分的方法、工具、流程和規(guī)章可能引起不可容忍的高花費(fèi)和長時(shí)間。因此，需要研究國外先進(jìn)的航空安全理念、技術(shù)和方法，在考慮安全的動(dòng)態(tài)復(fù)雜性、安全技術(shù)及其應(yīng)用充分性的基礎(chǔ)上，建立試飛安全技術(shù)研究與應(yīng)用的原則和技術(shù)方法，不斷提高試飛安全技術(shù)水平。

2 試飛安全技術(shù)應(yīng)用

具體而言，試飛安全技術(shù)應(yīng)用的原則如下：

1）充分借鑒國內(nèi)外先進(jìn)的安全技術(shù)體系研究成果；

2）建立相關(guān)的試飛安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求；

3）實(shí)現(xiàn)試飛安全多源信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)一和共享；

4）適用于多個(gè)型號(hào)，具有通用性。

針對(duì)以上原則，在試飛安全技術(shù)應(yīng)用方面應(yīng)開展以下研究工作：

1）試飛安全事件篩選標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求。建立完整的試飛安全事件篩選的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，規(guī)范試飛安全技術(shù)應(yīng)用的流程和程序，建立完整的試飛安全技術(shù)體系。可考慮從4 個(gè)層面構(gòu)建試飛安全技術(shù)體系框架，包括安全理論技術(shù)、現(xiàn)有試飛安全技術(shù)、面向未來的試飛安全技術(shù)、面向未知風(fēng)險(xiǎn)的試飛安全技術(shù)。

2）試飛安全信息化和數(shù)字化建設(shè)。試飛安全信息和數(shù)據(jù)范圍應(yīng)更廣，不應(yīng)僅局限于已發(fā)現(xiàn)的問題和故障等，還應(yīng)包括飛機(jī)飛行使用中涉及的人機(jī)工效、定檢和大修、飛行指揮引導(dǎo)和地面試驗(yàn)以及用戶需求等，可同時(shí)包括成功經(jīng)驗(yàn)和失敗經(jīng)驗(yàn)。因此，需要開展試飛安全信息化和數(shù)字化建設(shè)，構(gòu)建一個(gè)完整的、功能強(qiáng)大的試飛安全數(shù)據(jù)網(wǎng)，建立試飛安全數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)試飛安全數(shù)據(jù)可追溯性管理，支持試飛安全分析和技術(shù)研究。

3）試飛風(fēng)險(xiǎn)分析與安全評(píng)估方法研究?？紤]到目前試飛安全信息和數(shù)據(jù)量有限，可以采用初步風(fēng)險(xiǎn)分析方法，結(jié)合不安全狀態(tài)等級(jí)評(píng)估確認(rèn)等開展進(jìn)一步詳細(xì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。后續(xù)應(yīng)不斷完善風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)估方法，加強(qiáng)分析評(píng)價(jià)和安全預(yù)警研究，深入研究不安全狀態(tài)危害等級(jí)確認(rèn)技術(shù)，不斷充實(shí)飛機(jī)試飛安全數(shù)據(jù)庫，確立風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。在試飛安全技術(shù)評(píng)估方面，還應(yīng)考慮單機(jī)技術(shù)狀態(tài)管理、維修能力、性能試驗(yàn)與作戰(zhàn)試驗(yàn)之間的接口等。通過研究NASA 通用的安全分析理論，系統(tǒng)梳理其架構(gòu)方法，為安全風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)估提供頂層的方法論支撐。通過研究NASA 的事故前兆分析方法，系統(tǒng)梳理事故前兆分析技術(shù)的背景、概念、分析過程，探索事故前兆分析的通用指導(dǎo)技術(shù)方法。通過研究NASA 的未來安全技術(shù)充分性研究，系統(tǒng)識(shí)別未來安全技術(shù)元素、安全技術(shù)態(tài)勢(shì)、安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估關(guān)鍵，并評(píng)估現(xiàn)有安全方法、工具、過程和規(guī)章的充分性，探索未來可能面臨的試飛風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)問題。研究NASA典型的27種方法的目的、方法內(nèi)容、評(píng)估步驟、應(yīng)用范圍、輸入、輸出、使用經(jīng)驗(yàn)等，為將其消化和內(nèi)化為試飛的安全風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)估方法提供指導(dǎo)。通過研究NASA 采用的基于風(fēng)險(xiǎn)響應(yīng)的決策方法（RIDM），識(shí)別典型的航空項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)決策方法，研究分析風(fēng)險(xiǎn)管理策略的產(chǎn)生背景、運(yùn)作情況、適用范圍、主要特點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)做法，為建立試飛風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)提供指導(dǎo)。

4）其他試飛安全技術(shù)研究。還應(yīng)開展以下方向的技術(shù)研究，包括：制訂標(biāo)準(zhǔn)的危險(xiǎn)性分析指南；制訂不安全狀態(tài)等級(jí)的評(píng)估方法；確訂安全信息數(shù)據(jù)分析管理的分類方法；完善安全事件根本原因的分析方法；完善風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)和方法；制訂建立風(fēng)險(xiǎn)警戒值的程序；開展試飛安全事件的可靠性評(píng)估、安全性評(píng)價(jià)以及趨勢(shì)預(yù)測(cè)等。

3 結(jié)束語

隨著航空科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，航空武器系統(tǒng)日益復(fù)雜，試飛安全呈現(xiàn)出縱橫交織的多系統(tǒng)耦合特點(diǎn)，NASA 的Next-G（下一代安全技術(shù)）安全技術(shù)分析也證實(shí)了這一點(diǎn)，試飛安全與風(fēng)險(xiǎn)控制需從單一因素危險(xiǎn)源的識(shí)別和分析向多因素的、系統(tǒng)性的安全問題識(shí)別轉(zhuǎn)移，未來圍繞人/社會(huì)與技術(shù)的交互開展復(fù)雜因素建模和安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別勢(shì)在必行。應(yīng)在總結(jié)、優(yōu)化、完善試飛安全管理的基礎(chǔ)上，深入開展試飛安全技術(shù)研究和應(yīng)用，促進(jìn)試飛安全水平不斷提高。