民用直升机使用困难处理方法及流程研究

张松涛，王小明

(中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001)

0 引言

民用航空器在设计生产和投入运行后，不可避免地会发生各类故障、缺陷和失效等使用困难的情况，由于设计和制造缺陷可能引起不可预计的综合失效，以及可能存在意料之外的环境条件等因素，实际的适航风险水平可能高于设定的标准。因此，研究使用困难的收集、分析和处理流程，通过对相关故障、缺陷和失效信息进行分析、评估和决策，并采取必要的纠正措施，可以确保民用航空器在其全寿命周期内都符合适航要求，处于安全运行的状态[1]。

近年来，随着我国国产民用直升机相继取得型号合格证(TC)及生产许可证(PC)，并投入运营，一些故障、缺陷和失效等使用困难问题逐渐凸显出来，反映出国内设计所、制造厂对于使用困难信息搜集不畅，综合分析处理周期长，事故处理缺乏系统的安全风险评估等问题，同时也导致客户满意度偏低。因此，亟需对从故障、缺陷和失效信息搜集到使用困难问题风险评估以及处理的全过程进行研究，建立对于使用困难处理的流程体系，才能保证民用直升机全寿命周期内的持续适航性。

1 国内外使用困难处理现状

波音和空客公司为能高效、安全、及时地处理发生的使用困难，建立了自己的使用困难信息收集、处理流程。

其中，波音公司从全球机队中收集使用困难信息，包括机队运行使用信息和设计制造等信息，通过筛选、报告FAA(24h内)、调查、风险评估、措施制定、实施、发布服务文件，同时向FAA提交服务通告建议，获批后正式发布服务通告。然后，FAA启动持续运行安全评估(COS)流程，审核波音提供的安全判定、方案选择、符合性建议、建议的服务文件等信息，安全评估后按需发布适航指令(AD)。

空客公司的故障收集分析处理流程一般包括：内部信息(设计、制造、试验、试飞等)和外部信息(运行、用户建议、维修、其它飞机经验等)收集、事件筛选、事件判定、安全风险评估，并向EASA报告其对事件的调查分析结论，经局方评估批准后，制定纠正措施，发布并实施。

在我国，虽然中国民用航空规章21部、121部、135部、145部和AC-121-60等规章及咨询通报给出了型号合格证、生产许可证等证件持有人或中国国籍登记注册的运营人及维修单位对航空器使用困难调查和向局方报告的内容、方式和实效性的要求，但因目前我国自主研制的民用直升机的市场规模较小，投入市场运行的时间较短，信息的搜集、处理和分析都缺乏相关经验，且由于设计制造单位分离的现状，信息渠道不通，很难全面、及时地了解和监控民用直升机在各个阶段暴露出的故障和缺陷，因此没有建立完备的使用困难处理流程，处理方式也基本采取事后处理、个案分析，未能从安全风险管理的角度全面考虑故障或缺陷对直升机整体安全性的影响以及对后续直升机安全运行的影响。

2 总体思路

针对上述国内民用直升机设计制造单位在使用困难信息收集、分析和风险管理方面存在的问题和不足，借鉴国外航空器制造商的航空器使用困难处理经验，本文研究形成了民用直升机使用困难处理总体思路，如图1所示。

图1 民用直升机使用困难处理总体思路

首先，建立包括民用直升机设计所、制造厂、运营人以及适航当局等各方在内的完整有效的故障信息收集体系，共享使用困难报告数据库，收集各类影响飞机适航性的故障、失效和缺陷。

其次，对于收集到的使用困难信息进行综合分析，从故障信息数据库中筛选出与适航相关的故障信息，识别出危险事件。

最后，针对确定的危险源，进行安全风险评估，确定危害程度及风险，从而判断是否需要制定相应措施来控制飞机的安全风险水平，以及后续的采取措施和发布服务指导文件等问题，包括通过优化直升机设计，改进直升机生产，向运营人发布服务通告(SB)或适航指令(AD)等措施[2]，提高直升机的安全性和可靠性。

3 使用困难处理方法及流程

依据民用直升机使用困难处理总体思路，形成民用直升机使用困难信息处理流程图，如图2所示，主要包括：信息收集、调查分析和原因确定、安全风险评估以及处理措施等环节。

3.1 信息收集

民用直升机使用困难信息主要指影响直升机适航性和安全性的故障、失效和缺陷，主要但不限于CCAR21.8中所包括的故障类型。信息的来源主要包括以下几方面：

1) 在设计研发中，设计、分析、试验、试飞等过程中发现的故障信息；

2) 在生产制造中，制造、质量、工艺等环节中发现的故障信息；

3) 在运行使用中，运行、使用、机组反映、维修维护等发现的故障；

4) 其它方面，比如其它飞机的经验、意外损伤，局方颁布的新要求等[3]。

建立设计、制造、运行三方的信息沟通渠道和信息共享平台，设置专门负责信息收集的机构，比如客户支援系统、质量信息系统，加快信息的传递和处理。

对于收集的使用困难信息，进行初步的筛选处理，影响到直升机安全或不能确定影响的使用困难信息，需按CCAR21.8条的要求，在48小时内编制使用困难信息报告上报民航局或所在地区管理局。

图2 民用直升机使用困难信息处理流程图

3.2 调查分析和原因定位

使用困难原因调查分析主要从设计回顾、制造复查、故障复现三方面进行，可通过故障树的形式，对导致故障发生的可能因素进行分析。

1)设计回顾：检查设计和验证工作，比如检查设计、图纸、工艺要求、构型变化情况、计算分析报告和试验验证、接口设计等。

2)制造复查：确认设计状态、材料、零部件制造、尺寸、制造流程、工艺更改、检验方式等。

3)故障复现：发生问题的飞机上故障复现、原型机故障复现、制造厂内生产线上飞机故障复现，地面检查、换件、试飞等帮助定位原因。

3.3 安全风险评估

为了确定直升机发生故障后的安全水平，需按照风险管理程序进行安全风险评估，根据使用困难的危害程度、危害发生的概率等级，运用风险评估矩阵(见表1)，确定其风险等级。

表1 风险评估矩阵

注：风险评估管理与系统故障分析不尽相同。频度分级、危害性分级，分多少级根据各分析系统要求可以各不相同。

其中：危害类型即风险等级可分为：

1) 极高(不可接受，马上消除/降低风险)；

2) 高(非意愿的，应当降低风险)；

3) 中等(可能可以接受，可能要求消除/降低风险)；

4) 低(可能可以接受，不要求消除/降低风险)。

3.4 处理措施

基于3.3节安全风险评估的结果，对于发生使用困难的直升机，在原因还未查明的情况下，为了尽快让直升机在保证安全的前提下投入运行，经局方批准后可采用保守安全的临时处理措施(包括临时修理方案、增加维修检查次数、制定运行限制等方式)，并对未发生该使用困难的同机型的其他用户可以根据风险控制表(表2)中的措施发布服务文件。

在使用困难还未查清原因之前，基于对安全运行的考虑，也需同步发布服务信函告知用户使用困难情况和安全注意事项。

表2 风险控制表

随着调查的深入，确定使用困难的根本原因，根据最终的使用困难原因，采取下列相应的措施：

1) 对于在制品，制定最终修理方案(如果临时修理方案效果好，可以保证安全，也可直接转成最终修理方案)，并发布相应的服务类文件给用户贯彻实施。

2)对于整个航空器型号，如果是设计原因或工艺原因导致的使用困难，可对该直升机型号构型进行设计更改，补充必要的适航验证工作，把最终的设计更改资料纳入型号构型中，从根本上解决问题。

3)如果是质量原因导致的使用困难，则需要从流程程序、管理程序上进行反省，采取纠正措施，改进管理/体系。

4 实例分析

国产某型民用直升机在2016年一次执行任务的过程中，发生当操纵系统液压切断情况下T3框腹板处操纵杆系处腹板鼓动和异响的使用困难，T3框位置示意图如图3所示。运营人及时将使用困难信息反馈到制造厂客户销售部门，制造厂第一时间将信息反馈给设计所，并开展了专题讨论分析。

首先，厂所进一步调查，收集到更全面的信息，主要包括事件的经过、航空器信息和状态、事件图片等，并按CCAR21.8的要求上报给民航华东地区管理局。

随后开展了使用困难的调查和分析，采用故障树分析方法对原因进行查找。设计从发生使用困难的区域结构和操纵系统入手，对其设计原理、设计沿用变更情况、验证工作(操纵强度分析、试验)进行梳理；制造从人、机、料、法、环、测等方面进行了复查。同时在故障机上和厂内的直升机进行了故障复现。

图3 T3框位置示意图

同时，对该使用困难进行了安全风险评估，从操纵系统液压失效率(<10-5)和液压操纵失效后的影响(操纵效率降低，操纵响应滞后，增加了飞行操纵负担，但飞行员按飞行手册要求操纵能够安全着陆)两方面判断该使用困难安全风险等级为中等。对于暂未出现类似的使用困难的用户及时发布了服务信函，告知用户使用困难情况和安全注意事项。

当时用户急于执行相关的飞行任务，直升机设计所和制造厂基于调查的现状，提出了保证安全的临时修理方案，并通过适航验证，经局方批准后发送给用户贯彻实施，对其他用户发布了重要类服务通告。

最后，随着调查的深入，确定最终原因为该区域操纵线系的支撑结构在更改时未及时协调操纵系统进行强度校核和加强工作，导致支撑结构承力能力不够，在液压切断的情况下尤为严重。结合临时修理方案的实施效果，直接把临时修理方案转成为最终的解决该使用困难的处理方法，并对该型机进行了设计更改，从设计上补强了操纵线系的支撑强度，从根本上解决了该使用困难。

5 结论

本文在研究民用航空器使用困难处理流程及方法的基础上，结合国内外适航规章要求和民用直升机使用困难处理现状，总结国内某型机使用困难的处理经验，形成了一种基于安全风险的有效可行的使用困难处理方法，建立了信息收集、调查分析、安全评估、措施制定、实施贯彻、提升改进的完整流程，为我国民用直升机使用困难的处理提供借鉴和指导，为民用直升机的持续适航和安全运行提供保障。