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      型號設(shè)計階段貫徹持續(xù)適航要求

      2023-02-24 08:48:42陳楠
      航空動力 2023年1期
      關(guān)鍵詞:規(guī)章航空器型號

      作為民用航空發(fā)動機型號合格證持有人,制造商有責(zé)任和義務(wù)持續(xù)保證發(fā)動機產(chǎn)品符合型號審定要求,并始終處于安全可用狀態(tài)。為了實現(xiàn)民用航空發(fā)動機在投入運行之后持續(xù)保持適航狀態(tài),發(fā)動機制造商需要在型號設(shè)計階段就貫徹持續(xù)適航理念,將相關(guān)要求落實到產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計活動中。

      適航活動貫穿于民用航空發(fā)動機產(chǎn)品的全生命周期。其中,航空發(fā)動機產(chǎn)品的設(shè)計在取得設(shè)計批準(zhǔn)(型號合格)之前,制造商作為申請人,應(yīng)表明其產(chǎn)品符合規(guī)章要求,并保持在安全可用狀態(tài)。在航空發(fā)動機投入運行后,應(yīng)通過持續(xù)適航管理,識別出在役發(fā)動機產(chǎn)品的不安全狀態(tài),通過開展工程調(diào)查找出根本原因,制定并發(fā)布服務(wù)通告甚至適航指令等持續(xù)適航文件,及時糾正或消除在役發(fā)動機產(chǎn)品的不安全狀態(tài),保證產(chǎn)品滿足持續(xù)適航要求。要想達到上述目的,發(fā)動機制造商不能等到產(chǎn)品投入運行時才考慮建設(shè)相關(guān)能力和建立相關(guān)系統(tǒng),需要提前謀劃布局并建立符合民航法規(guī)要求的持續(xù)適航體系和功能。

      持續(xù)適航內(nèi)涵

      持續(xù)適航是適航全過程活動的一個不可分割的組成部分,與設(shè)計批準(zhǔn)、制造質(zhì)量管理和單機檢查一起構(gòu)成了有機的適航整體閉環(huán)。

      根據(jù)國際民航公約附件8及國際民航組織適航工作手冊(Doc.9760),持續(xù)適航是指涉及所有航空器在使用壽命內(nèi)的任何時間都符合其型號審定的適航要求,并始終處于安全運行狀態(tài)的全部過程。因此,持續(xù)適航的主要任務(wù)包括兩項:一是符合,即航空器符合型號審定時的技術(shù)狀態(tài);二是糾正,即特定型號的航空器和產(chǎn)品由于在標(biāo)準(zhǔn)制定或標(biāo)準(zhǔn)符合方面可能存在未探明的變化,同時由于設(shè)計缺陷和制造缺陷可能引起不可預(yù)計的綜合失效,以及可能存在意料之外的運行條件或環(huán)境條件等因素,實際的適航安全風(fēng)險水平可能會高于設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn),這時需要制定相應(yīng)的糾正措施,來保障航空器處于安全運行的狀態(tài)。

      因此,開展持續(xù)適航工作時,一方面應(yīng)編制與修訂持續(xù)適航文件,另一方面應(yīng)建立持續(xù)適航體系,從而確保在投入運行后可以系統(tǒng)性開展不安全狀態(tài)的識別、分析及糾正??傮w而言,應(yīng)從產(chǎn)品設(shè)計、制造、使用、維修、管理等環(huán)節(jié)統(tǒng)籌考慮航空發(fā)動機持續(xù)適航工作,如圖1所示。

      圖1 民用航空產(chǎn)品的適航過程

      持續(xù)適航需求

      開展持續(xù)適航工作前,應(yīng)先理解持續(xù)適航的工作需求,這些需求主要來自于民航規(guī)章要求以及客戶要求。其中,民用航空規(guī)章及管理要求明確規(guī)定了發(fā)動機制造商在保障產(chǎn)品持續(xù)適航方面應(yīng)該履行的責(zé)任和義務(wù),按來源劃分,主要有以下幾類持續(xù)適航需求。

      審定類持續(xù)適航需求

      審定類持續(xù)適航需求在中國民用航空規(guī)章(CCAR)的以下幾部分有所體現(xiàn)。

      一是《民用航空產(chǎn)品和零部件合格審定規(guī)定》(CCAR-21)。例如,21.5條規(guī)定了故障、失效和缺陷的報告要求;第13章規(guī)定了修理要求;21.441條規(guī)定了持續(xù)適航文件要求;第15章規(guī)定了運行符合性評審。

      二是《航空發(fā)動機審定規(guī)定》(CCAR-33)。例如,33.4條規(guī)定了持續(xù)適航文件要求;33.90條規(guī)定了初始維修檢查要求;附件A詳細給出了發(fā)動機維護手冊、發(fā)動機翻修手冊等持續(xù)適航文件的格式、內(nèi)容及適航限制條款相關(guān)要求。

      三是《運輸類飛機適航標(biāo)準(zhǔn)》(CCAR-25)。例如,25.1529條規(guī)定了持續(xù)適航文件要求,附件A則給出詳細要求。

      四是《運輸類飛機持續(xù)適航和安全改進規(guī)定》(CCAR-26)。本規(guī)章為設(shè)計更改和持續(xù)適航文件修訂而制定的標(biāo)準(zhǔn)。

      運行類持續(xù)適航需求

      運行類持續(xù)適航需求主要見于中國民航規(guī)章的以下幾部分。

      一是《一般運行和飛行規(guī)則》(CCAR-91)。其中,第G章規(guī)定了航空器維修的要求,同時,該規(guī)章下的相關(guān)咨詢通告也規(guī)定了持續(xù)適航需求,如《航空器的持續(xù)適航文件》(AC-91-11)、《航空器計劃維修要求的編制》(AC-91-26)等。

      二是《大型飛機公共航空運輸承運人運行合格審定規(guī)則》(CCAR-121)。其中,第L章規(guī)定了飛機維修的要求,同時,該規(guī)章下的相關(guān)咨詢通告也規(guī)定了持續(xù)適航需求,例如,《民用航空器維修方案》(AC-121/135-53)、《維修審查委員會和維修審查委員會報告》(AC-121/135-67)、《合格的航材》(AC-121-58)等。

      三是《民用航空器適航指令規(guī)定》(CCAR-39)。該規(guī)章規(guī)定了適航指令(AD)的要求、責(zé)任和頒發(fā)等內(nèi)容,同時,該規(guī)章下的相關(guān)咨詢通告也規(guī)定了持續(xù)適航需求,例如,AC39-8規(guī)定了運輸類飛機動力裝置的持續(xù)適航評估要求。

      四是管理文件《航空器制造廠家運行支持體系建設(shè)規(guī)范》(MD-FSAEG006)。例如,第6.2節(jié)規(guī)定了制造廠家的設(shè)計、制造、客戶服務(wù)等部門在運行支持方面的職責(zé);在附錄1中給出了維修大綱編制、持續(xù)適航文件編制和航材供應(yīng)等具體工作流程。

      維修類持續(xù)適航需求

      維修類持續(xù)適航需求主要包括《民用航空器維修單位合格審定規(guī)則》(CCAR-145)和《民用航空器維修培訓(xùn)機構(gòu)合格審定規(guī)則》(CCAR-147),前者規(guī)定了維修許可證的頒發(fā)和管理,后者規(guī)定了維修培訓(xùn)機構(gòu)合格證的頒發(fā)和管理。

      飛機制造商要求

      飛機制造商通過供應(yīng)商管理要求或技術(shù)規(guī)范,從產(chǎn)品研制及運行的全生命周期對發(fā)動機制造商提出了相關(guān)持續(xù)適航要求,包括可靠性、維修性和測試性要求,維修工程,改進/改型,服務(wù)通告(SB)/AD,技術(shù)出版物,培訓(xùn),航材和運行監(jiān)控等。

      運營人要求

      航空公司作為發(fā)動機產(chǎn)品的運營人,以客戶需求的形式對發(fā)動機制造商提出相關(guān)持續(xù)適航要求,包括:維修大綱、工程技術(shù)支持、機隊管理及狀態(tài)監(jiān)控、在翼支援和維修/大修資源服務(wù)等。

      持續(xù)適航貫徹

      對于制造商,除了需要提供滿足型號合格審定要求的持續(xù)適航文件(ICA),還需要建立持續(xù)適航體系所需的各項功能。因此,在發(fā)動機的型號設(shè)計階段就需要充分捕獲持續(xù)適航需求,預(yù)留足夠的開發(fā)和驗證時間周期。同時,持續(xù)適航管理對于發(fā)動機制造商持續(xù)改進完善型號產(chǎn)品具有重要意義,相關(guān)數(shù)據(jù)收集、管理和分析能力,以及工程問題處置能力需要在型號設(shè)計時就做好充分準(zhǔn)備。航空發(fā)動機遵循正向研發(fā)邏輯,其中,持續(xù)適航要求貫穿于發(fā)動機的產(chǎn)品需求定義、概念設(shè)計、初步設(shè)計、詳細設(shè)計、驗證、交付及服務(wù)等型號設(shè)計全生命周期的各階段,也即是經(jīng)歷了需求、分析、驗證、運行和反饋的系統(tǒng)工程全過程,如圖2所示。

      圖2 發(fā)動機持續(xù)適航要求貫徹的全過程

      型號設(shè)計的需求階段

      按照正向研發(fā)思路,在型號設(shè)計之初,將運行維修等持續(xù)適航需求以需求捕獲的方式,作為輸入之一納入產(chǎn)品研制需求。例如,按《航空器的持續(xù)適航文件》《航空器計劃維修要求的編制》等持續(xù)適航需求,應(yīng)在設(shè)計之初確立產(chǎn)品維修策略,從而為后續(xù)的維修性分析及評估、維修工程分析和持續(xù)適航文件編制等工作提供基礎(chǔ),如圖3所示。

      圖3 發(fā)動機維修策略相關(guān)持續(xù)適航需求

      型號設(shè)計的分析階段

      結(jié)合系統(tǒng)工程和航空發(fā)動機型號設(shè)計的特點,在型號設(shè)計階段主要進行以下幾種分析活動。

      一是維修工程分析。在產(chǎn)品型號設(shè)計階段,首先定義發(fā)動機持續(xù)適航需求,隨后開展故障模式及影響分析(FMEA)、維修性分析、維修工程分析(MEA),輸出計劃維修、排故和修理操作程序等,形成初始維修方案,為后續(xù)的發(fā)動機持續(xù)適航文件編制、客戶培訓(xùn)、航材和運行支持等工作提供技術(shù)輸入。

      二是修理工藝分析。在與維修相關(guān)的持續(xù)適航需求分析過程中,會根據(jù)維修策略、維修能力、商務(wù)需求等因素完成修理工藝開發(fā),通過修后性能試驗加以驗證獲得適航批準(zhǔn)或認可,制訂零部件、單元體或整機修理方案,也為持續(xù)適航文件和未來維護、修理和大修(MRO)企業(yè)運營提供輸入,如圖4所示。因此,型號設(shè)計時,對所采用的新材料、新工藝和新技術(shù),應(yīng)預(yù)留足夠的時間周期開展修理方案的技術(shù)開發(fā)。

      圖4 發(fā)動機修理技術(shù)開發(fā)流程和標(biāo)準(zhǔn)

      三是維修保障工具分析。在上述維修工程分析中,根據(jù)《航空器制造廠家運行支持體系建設(shè)規(guī)范》等運行及維修保障需求,識別出發(fā)動機運維所需的地面保障工具設(shè)備(GSE)資源需求,針對專用GSE,應(yīng)開發(fā)專用GSE方案,在通過試驗驗證后最終形成為客戶提供的GSE產(chǎn)品。

      四是持續(xù)適航文件編制。產(chǎn)品型號研制過程中,基于上述分析結(jié)果,按照《基于公共源數(shù)據(jù)庫的技術(shù)出版物國際規(guī)范》(S1000D),加上從設(shè)計等獲取的各類源數(shù)據(jù),編制持續(xù)適航文件,包括維修、排故、安裝、圖解零件目錄等各類手冊與技術(shù)資料,最終形成便于客戶使用的交互式電子技術(shù)出版物(IETP)。

      型號設(shè)計的驗證階段

      按系統(tǒng)工程理念,在發(fā)動機產(chǎn)品型號設(shè)計開展驗證的同時,持續(xù)適航需求也實施驗證,從整機到部件、零組件,從整體維修方案到具體維修任務(wù),驗證內(nèi)容包括維修間隔和維修程序的操作性、有效性和完整性等,如圖5所示。

      圖5 發(fā)動機維修需求的設(shè)計與驗證

      投入運行前準(zhǔn)備

      在對維修等持續(xù)適航需求的驗證時,為了使發(fā)動機交付客戶后能夠?qū)崿F(xiàn)安全高效運行,在型號設(shè)計階段需要考慮建立服務(wù)保障能力,為做好持續(xù)適航進行充足準(zhǔn)備。梳理運行場景,如圖6所示,識別運行階段需求,結(jié)合《航空器制造廠家運行支持體系建設(shè)規(guī)范》等持續(xù)適航體系需求,開展客戶培訓(xùn)、航材、工程技術(shù)服務(wù)和運行監(jiān)控等前期準(zhǔn)備,并建立數(shù)字化系統(tǒng),以保證發(fā)動機運行數(shù)據(jù)傳輸、存儲、分析、研判和預(yù)警的準(zhǔn)確、完整、可靠、有效,保障不安全狀態(tài)得到識別和及時糾正。

      圖6 發(fā)動機運行與持續(xù)適航場景

      運行、維修及反饋

      在航空發(fā)動機交付客戶投入運行后,發(fā)動機制造商將按上述持續(xù)適航文件和前期運行準(zhǔn)備,綜合考慮零部件、單元體和發(fā)動機備件資源及周期與成本,為客戶提供最佳服務(wù)保障。在運行維修過程中,一方面,收集運行數(shù)據(jù),對發(fā)動機單機及機隊進行運行狀態(tài)監(jiān)控,對于運行過程中出現(xiàn)的故障和不安全事件及時提供處置措施和服務(wù),確保持續(xù)運行安全和適航;另一方面,將重復(fù)性、多發(fā)性故障深入分析研究,會同設(shè)計研發(fā)部門,為產(chǎn)品持續(xù)改進完善提供解決方案,不斷提高產(chǎn)品運行安全性、可靠性,延長在翼運行時間和維修間隔。

      結(jié)束語

      持續(xù)適航與初始適航都是以保障航空發(fā)動機安全運行為基本要務(wù),是航空發(fā)動機制造商需要滿足的基本要求。展望未來,數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化是持續(xù)適航領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢,航空發(fā)動機制造商唯有建立準(zhǔn)確、可靠、強大的持續(xù)適航管理系統(tǒng),具備為客戶提供客戶化、智能化、高效低成本的運行支持服務(wù)能力,才能在日趨激烈的民用航空發(fā)動機市場競爭中占據(jù)一席之地。

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