基于模块的民用涡桨支线飞机构型配置研究

史肖飞 冯青霞

（中航西飞民用飞机有限责任公司，陕西 西安710089）

1 构型管理

飞机构型管理是一门把技术和管理手段用于产品的开发、生产和保障的产品全生命周期的管理学科，是系统工程管理极为重要的组成部分，是系统工程思想在大型复杂产品研制管理中的具体体现[1]。通过管理和控制各研制阶段的飞机数据，确保飞机产品的功能特性、物理特性与产品需求、构型文件保持一致，实现飞机产品的数据一致性和有效性。

民用涡桨支线飞机的构型管理是从市场需求和客户需求出发，通过构建基于SAE4754A 的模块化构型管理体系，以BOM为核心数据源，贯穿整个飞机产品全生命周期，建立设计制造试飞改装统一的协同工作平台，保证飞机零组件、模块、文档和更改数据的一致性，实现统一的产品数据管理和统一的飞机构型管理。

2 设计模块

设计模块是指由若干零件组成的部件或若干元素组成的子系统[2]，是飞机主制造商设计制造、供应商转包生产、客户定购选型的依据, 是实现可重用设计的基础。

民用涡桨支线飞机采用基于模块的设计制造一体化数字协同产品研发平台，实现了飞机产品基于模块的协同设计和管理、基于模块的数据共享和再利用、基于模块的工艺设计和管理、基于模块的电子化审签和变更管理。并将控制飞机构型的有效性信息由零组件提升至设计模块一级，减少了有效性定义的数量，降低了有效性管理的复杂程度，从而简化了飞机构型管理[3]。

3 配置结构

配置结构是进行飞机构型管理的基石,直接影响着飞机构型管理的方式和过程。

民用涡桨支线飞机对飞机产品数据进行了有效地组织与管理，按照自上而下的方法，逐级建立各层的配置结构，直到对所有配置结构进行定义。上层结构是其下层结构的总和，底层DM是配置结构的更加详细定义和描述。

民用涡桨支线飞机的配置结构最多可划分为三层，最低一层为DM层（最小配置单元）。

民用涡桨支线飞机的设计构型、制造构型、客户构型和运营构型的底层构型数据都是基于同样的配置结构，以ATA2200 的ATA 章节为纲，围绕同一数据源DM，按照设计需求、制造需求、客户需求和运营需求分别进行构型定义，在变更过程中，基于DM进行构型更改影响评估，从设计源头实现以“DM一次生成，多次使用”为核心思想的单一原始数据源的构型控制。

4 构型配置

民用涡桨支线飞机构型配置的原则是以模块化设计为基础，对研制批飞机和批生产飞机制定相应的单架机配置管理流程，实现单架机飞机产品构型状态的记录和可追溯性。一般分为：研制批飞机构型配置和批生产飞机构型配置。

民用涡桨支线飞机构型配置的基础是创建构型库，包括模块库和选项库。模块库中记录了可用于装机的模块（CI-CS-DM），是定义飞机构型的结果。选项库中记录了面向客户的选项，选项与构型项对应，一个选项可对应多个构型项。如图1 所示。

图1 民用涡桨支线飞机构型配置

研制批飞机构型配置过程是基于飞机的构型基线和飞机模块库的配置，也是飞机模块库由无到有的建库过程，在研制批阶段能够方便设计、制造和试飞改装的高效协同；批生产飞机构型配置过程是基于飞机选项库的配置，也是在飞机模块库的基础上，建立飞机选项库的过程，在批产阶段能够及时快速响应客户的多样需求。

4.1 研制批飞机构型配置

在民用涡桨支线飞机的研制批阶段以研发设计验证为导向，充分考虑飞机产品设计、试验验证、试飞改装等研制特点，采用设计制造试飞改装一体化，实现工艺、试飞和研发团队的协同工作，从而获得全机完整的配置信息，最终生成研制批飞机构型配置表ACT，作为生产制造的依据。

民用涡桨支线飞机的研制批飞机构型配置采用“加减法原则”，即：

（1）定义飞机标准构型（即由飞机的基本功能定义的构型，可以组成一架功能完整的飞机），形成标准基线。

（2）定义飞机选装构型（即由飞机的选装功能定义的构型），形成选装基线。

（3）对于具体某一特定架次飞机，在标准基线和选装基线的基础上，从产品构型、试验假件、试飞改装件等三方面进行单架机配置。

（4）建立飞机产品“模块数据库”。

（5）研制批飞机构型配置示例见图2。

图2 研制批飞机构型配置示例

4.2 批生产飞机构型配置

在民用涡桨支线飞机的批生产阶段以客户需求为导向，在研制批阶段形成的“模块数据库”基础上，按照基本项（即飞机中稳定不变的部分和必选的成品设备等，不需要客户选择）和可选项（即选项目录中列出的可供客户选择的项目）进行重新精细定义，并根据客户特定需求产生的客户定制项，获得全机完整的配置信息，最终生成批生产飞机构型配置表ACT，作为生产制造的依据。

民用涡桨支线飞机的批生产飞机构型配置采用“加法原则”，在研制批阶段形成的“模块数据库”基础上开展工作。即：

（1）定义飞机的“选项”，包括“基本项”和“可选项”。

（2）建立“基本项模块数据库”，形成飞机基本项基线。

（3）建立“可选项模块数据库”，形成飞机可选项基线。

（4）对于具体某一架批生产飞机，在“选项“的基础上，进行单架机配置。

（5）对于具体某一架批生产飞机交付给特定客户，在“选项”的基础上，再增加“定制项”，形成特定客户的单架机配置。

（6）批生产飞机构型配置示意见图3。

图3 批生产飞机构型配置示意

5 结论

基于模块的飞机构型配置方案在民用涡桨支线飞机上的成功应用，对于飞机产品全生命周期的构型管理研究有着非常重要的意义。因此，采用面向模块的构型管理方法，结合架次有效性的产品分级配置结构，以设计模块作为最小构型控制单元，优化了飞机构型管理技术，保证了飞机构型状态始终准确、适时、可控，提高了主制造商对客户需求的应变能力。