国内轻型运动飞机（固定翼）适航取证分析研究

2016-02-22苗延青

航空标准化与质量 2016年6期

关键词：固定翼航空器型号

金镭苗延青胡涛

（中航工业综合技术研究所，北京 100028）

国内轻型运动飞机（固定翼）适航取证分析研究

金镭苗延青胡涛

（中航工业综合技术研究所，北京 100028）

梳理了当前我国轻型运动飞机适航取证政策要求，以固定翼轻型运动飞机为例，分析梳理轻型运动飞机取证适航管理要求、适航性技术要求，从审定基础、设计保证体系构建、适航性设计和符合性验证、符合性验证试飞、制造符合性等方面进行分析研究，梳理固定翼轻型运动飞机取证需注意的问题，为固定翼轻型运动飞机研制单位适航取证提供参考。

轻型运动航空器；轻型运动飞机；适航取证；符合性

随着我国低空空域的逐步开放，通用航空产业迎来了快速发展，在通用航空器制造方面，尤其是小型航空器领域民企的强势介入，使得通航制造业愈加繁荣。由于航空产品研制过程及产品复杂程度的不同，通用航空器的适航管理与公共运输航空器相比在适航技术要求及管理程序方面均有一定的差异。据不完全统计，目前我国通用航空器研发制造项目中，轻型运动飞机项目占比近60%。相对于CCAR-23-R3《正常类、实用类、特技类和通勤类飞机》规定的飞机类型，轻型运动飞机虽然构型更简单，但其适航管理和技术方面的要求也有鲜明的特点。

与国外较为开放的空域相比，国内通航改革还在稳步的推进，远未达到开放的程度，为保证公众利益、推动通航业的发展、规范产品研制过程，国内适航当局颁布了相关的审定程序及指导文件，本文以固定翼轻型运动飞机为例，梳理轻型运动飞机取证适航管理要求，分析其适航性技术要求，梳理固定翼轻型运动飞机取证需注意的问题，为固定翼轻型运动飞机研制单位适航取证提供参考。

1 轻型运动航空器的定义

AC-21-AA-2015-25R1《轻型运动航空器适航管理政策指南》定义的轻型运动航空器包括固定翼轻型运动飞机（以下简称轻型运动飞机）、滑翔机、旋翼机和轻于空气的航空器。本文以固定翼轻型运动飞机为例进行分析研究，作为固定翼轻型运动飞机还应满足如下条件：

—— 最大起飞重量不超过

· 600 公斤（1320 磅）的轻于空气的航空器；

· 600 公斤（1320 磅）的不用于水上运行的航空器；或者

· 650 公斤（1430 磅）的用于水上运行的航空器。

—— 在海平面标准大气条件下，最大连续功率状态下最大平飞空速（VH）不超过120 节校正空速；

—— 在最大审定起飞重量和最临界的重心位置，并不使用增升装置的条件下，航空器最大失速速度或者最小定常飞行速度（VS1）不超过45 节校正空速；

—— 包括飞行员的最大座位数不超过2 座；

—— 如果是动力航空器，为单台活塞式发动机；

—— 如果是除动力滑翔机外的动力航空器，为定距或者桨距可地面调节的螺旋桨；

—— 如果具有座舱，为非增压座舱；

—— 除了用于水上运行的航空器或者滑翔机外，为固定起落架；

—— 对于用于水上运行的航空器，为固定或者可重新定位起落架；

2 轻型运动飞机适航管理要求

我国民航局颁布关于轻型运动飞机取证的适航管理文件包括：

CCAR-21-R3《民用航空产品和零部件合格审定规定》、AP-21-AA-2015-37R1《轻型运动航空器型号设计批准审定程序》、AC-21-AA-2015-25R1《轻型运动航空器适航管理政策指南》和AP-21-AA-2010-04R4《生产批准和监督程序》

下面对几个管理要求作进一步的分析。

2.1 CCAR-21-R3《民用航空产品和零部件合格审定规定》

轻型运动航空器按照限用类航空器进行监管。CCAR-21-R3第21.25条“型号设计批准书的颁发：限用类航空器”给出了限用类航空器的取证政策，并明确指出限用类航空器指仅供专门作业用的某种类别的航空器。21.25条是轻型运动航空器取证和作业范围的顶层要求。

2.2 AC-21-AA-2015-25R1《轻型运动航空器适航管理政策指南》

该咨询通告提供轻型运动航空器型号合格审定、生产许可审定、适航审定等相关的适航管理政策指南。提供轻型运动航空器可接受的型号合格审定、生产许可审定和适航审定的方法。其中在型号合格审定中，AC-21-AA-2015-25R1规定轻型运动类航空器的审定基础以ASTM系列标准（表1）为主体，审定程序依据AP-21-AA-2015-37R1。在生产许可审定方面，可以满足AP-21-08《仅依据型号合格证生产的审定和监督程序》、AP-21-AA-2010-04R4《生产批准和监督程序》或适用的ASTM标准。

2.3 AP-21-AA-2015-37R1《轻型运动航空器型号设计批准审定程序》

该程序规定了轻型运动航空器型号设计批准书的申请和受理、批准审查组、型号设计批准书的审定程序、型号设计批准书的证后管理等内容，并给出了符合性检查清单模板、建议局方参与的关键符合性验证项目、设计保证系统的要求等内容。

2.4 AP-21- 04-R3《生产许可审定和监督程序》

该程序规定了民用航空产品生产许可证的审定、审查和颁发要求，以及对生产许可证持有人的管理和监督规定。AC-21-AA-2015-25R1规定轻型运动飞机可以参考该程序取得生产批准。对于轻型运动飞机来说，质量控制系统、制造符合性检查以及供应商控制等方面可参考该程序。

3 轻型运动飞机适航性技术要求

AC-21-AA-2015-25R1规定，轻型运动航空器设计批准必须满足CCAR-21-R3第21.25条要求，以及作为轻型运动航空器设计、生产、运行和维修标准的美国试验和材料标准协会（ASTM）的相关标准。不同类型轻型运动航空器适用的ASTM标准及其版本如表1所示。这些规章条款要求和适用的ASTM标准外加必要的专用条件就构成了型号的审定基础。表1对轻型运动飞机适用的ASTM标准及几份标准的关键内容进行了梳理。

表1 轻型运动飞机适用的ASTM标准及关键内容梳理

续表1 轻型运动飞机适用的ASTM标准及关键内容梳理

4 轻型运动飞机取证过程中需注意的问题

轻型运动飞机在适航取证过程中，需要开展多个方面的技术工作，本文结合型号实践，从设计保证体系构建、适航性设计和符合性验证以及其他方面分析轻型运动飞机取证过程中需注意的问题。

4.1 设计保证体系构建方面

设计保证体系构建工作主要可以分为两个方面：设计保证手册的编写和底层程序的编写。AP-21-AA-2015-37R1《轻型运动航空器型号设计批准审定程序》附录3对轻型运动飞机设计保证系统给出了构建要求，虽然其设计、适航、独立监督等3大职能和组织机构、职责、程序、资源等4大要素的构建要求与AP-21-AA-2011-03-R4相比得到了简化，但这些要求依然应得到申请人设计保证系统的覆盖。

申请人应首先参考AP-21-AA-2015-37R1附录3的要求，对设计保证手册的顶层要求予以分析，明确设计保证手册的大纲，然后根据企业顶层管理文件、组织结构及职责、研制单位工作程序以及人力资源情况编制设计保证手册初稿，随后，在手册初稿的基础上，补充设计保证系统框架、补充设计保证系统的组织、职责和资源等内容，补充设计保证系统的底层程序，如型号的构型管理程序、偏离处理程序、设计更改批准程序等等。

4.2 适航性设计和符合性验证方面

申请人应结合自身型号特点逐一对每个条款进行解读，同时梳理条款要求应采用的符合性验证方法，明确应开展的所有符合性验证工作。在具体的设计和符合性验证方面，应注意以下问题。

在载荷计算方面，ASTM F2245-14第5章给出了飞机结构载荷计算方面的要求，其中，第5章的5.2.1～5.7.3节的载荷要求，也可以通过附录X1～X7提供的简化设计载荷准则来实现。附录X1简化设计载荷准则是一套简化的载荷计算方法，该准则在内容上与CCAR-23-R3附件A简化设计载荷准则是相似的。一般情况下，如该简化设计准则适用，轻型运动飞机的载荷计算工作将得到简化。

在试验室试验和整机地面试验方面，ASTM F2245-14第5章给出的飞机结构方面的要求很多需要通过实验室试验或整机地面试验进行验证，如机翼强度试验、发动机架强度试验、应急着陆载荷试验等等。应注意轻型运动飞机结构由于大量采用复合材料而对试验提出的特殊要求。例如，ASTM F2245-14 5.8.1.1条要求计算地面载荷系数，作为起落架地面载荷符合性验证的输入。计算地面载荷系数需要得到复合材料起落架的压缩行程，而复合材料压缩行程很难准确给出，就很难准确得到地面载荷系数。所以该条款对于复合材料起落架与金属起落架不建议采取相同的验证方法，可以将该条款与后续几个条款合并，以落振试验的方式验证符合性。

在飞行试验方面，ASTM F2245-14第4章给出了飞机飞行方面的适航性要求，主要包括飞行速度限制、重量重心限制、螺旋桨和桨距限制、性能、操纵性和机动性、稳定性、振动和抖振等要求。这些要求以及F2245第6章空速指示系统校准要求，一般通过飞行试验的方法进行符合性验证。有的要求如空速和高度校准试飞，失速速度和失速特性试飞等可以作为独立的科目试飞，而有的要求如螺旋桨转速和桨距限制、螺旋桨—发动机—机身相互影响等可以在这些试飞科目过程中进行验证。试飞过程中驾驶员对于飞机操纵性、稳定性、机动性等的评价和驾驶体验尤为重要，部分条款要求的符合性也是通过飞行员的评判来确定，需要针对每项科目及时进行记录。例如，在振动方面，条款所要求的在任何VS至VDF速度范围内“不应出现验证的抖振、过度的机身或控制面振动、颤振或者操纵发散”的符合性就是通过试飞员的观察和操纵体验来确定。

4.3 其他方面

除了上述方面之外，还有一些问题也需要予以关注。

例如在构型管理方面，构型管理工作要求并没有简化，只是轻型运动飞机的构型相对于民用公共运输飞机来说更简单。构型管理工作需要制定专门的管理程序，纳入设计保证系统之中。

在标准件方面，国外轻型飞机往往采用大量不同规格的标准件，不利于型号构型管理，一般宜减少标准件的规格。

在质控体系方面，建议申请人在TDA取证阶段就严格按照AP-21-04《生产许可审定和监督程序》中ACSEP评审大纲的要求逐步构建质量控制系统，完善质量手册、程序及作业文件等，其中应特别注意对金属和复合材料等非金属零部件生产的检验工作，尤其是零部件的检验程序和检验标准体系的构建，从而大量减少PC取证阶段的工作量。

在制造符合性检查方面，局方对轻型运动飞机的制造符合性检查要求与CCAR 23、25部飞机的制造符合性检查的要求是一致的，只是在检查对象上有所区别。申请人也应按照AP-21-04-R3程序做好制造符合性检查准备工作。