国产民用直升机型号合格审查问题研究
2021-04-08牟晓伟于洋孙薇
牟晓伟 于洋 孙薇
摘要:本文从适航规章、适航审查流程、适航流程管理等方面对我国直升机适航审查中的问题进行了分析,着重对适航审定和航空器评审两方面的规章制度进行剖析,明确审查重点,并结合我国直升机审查经验,总结我国直升机在型号合格审查方面取得长足的进步,在适航审定和航空器评审(AEG)方面积累的丰富经验,同时也总结出了我们现阶段所面临的问题,有针对性地提出我们的不足,在对流程的梳理、沟通机制的建立、管理权限和范围的界定、管理及验证方式的探索等都进行了反思与讨论,对能力建设、审查管理等问题提出具体意见,对我国民用直升机后续发展尤其是顺利取得型号合格证(TC)提供了技术支撑,对国产直升机取得TC证具有重要的借鉴意义。
关键词:民用直升机;适航;AEG;适航规章;TC
中图分类号:V275+.1文献标识码:ADOI:10.19452/j.issn1007-5453.2021.01.015
民用直升机作为直升机产业的一个分支,在社会、经济、政治、文化、体育、卫生等各个方面发挥着越来越重要的作用,其广泛应用于通航飞行、搜索救援、护林防火、航空植保、观光旅游等多种用途。近十年间,中国民用直升机市场一直保持着高速的增长,由2009年的不足200架到2019年的1237架,年均增长在20%以上[1]。然而从国内直升机市场机型保有量来看,排在前几位的多为国外型号,如R44、H125、贝尔407、AW119、S-76等,其制造商为罗宾逊、空客直升机、贝尔、莱奥纳多、西科斯基等世界知名直升机制造商,国产直升机在民用直升机领域市场占有率低,这与国产直升机在技术创新、产品研发以及适航体系建设都存在一定的因果关系。由于国外成熟的直升机市场,使得直升机制造商加快了新产品投入市场的步伐,以直升机制造商为主的工业方适航验证体系建设在市场的影响之下已经越发完善[2]。相比之下,我国民用直升机适航验证体系建设还有很多问题需要探讨和研究,需要加紧建设中国直升机制造商的适航验证体系,为我国直升机产品推向市场打下坚实的基础。民用直升机取得中国民用航空局颁发的型号合格证(TC)是其迈向市场的第一步。
本文分析了国产直升机在适航审查过程中的经验和不足,对民用直升机取得TC证过程中所要面对的适航审定与AEG评审进行了分析与研究,探讨现阶段国产直升机取证过程中的难点和关键问题,为后续工作开展提供借鉴。
1适航规章
中国适航法规体系框架中,《中华人民共和国民用航空法》属于一级法律文件,《适航管理条例》属于二级法律文件,适航指令、中国民用航空规章(CCAR)、技术标准规定属于三级法律文件。民用直升机适航取证过程中所要遵循的相关规章就属于三级法律文件。中国民用航空规章分为管理类规章、审定类规章和持续适航规章,对于直升机适航审查,适用的规章包括:CCAR 21、CCAR 27、CCAR 29、CCAR 34、CCAR 36、CCAR 91、CCAR 135,这其中包括管理类规章和持续适航類规章。如果设计单位部分人员获得了委任工程代表(DER)等委任资质,适用的规章还包括CCAR183。
2014年,中国民用航空局下发了MD-FS-AEG006《航空器制造厂家运行支持体系建设规范》,正式将航空器评审(AEG)纳入适航审查体系中。2017年5月,交通运输部以2017年第23号令颁布《民用航空产品和零部件合格审定规定》的第四次修订版本,增加第十四章“设计保证系统”和第十五章“运行符合性评审”,强化对航空器运行符合性评审的要求。AEG审查目的是基于国内民机运行支持工作提出的航空器运行支持体系评审,为运营人或所有人提供包括专业培训、规范性文件、维修及工程技术支援等方面的服务,并建立全面的使用信息收集和处理流程,在全生命周期内对产品进行必要的持续改进,从而保证航空器的持续安全运行[3]。AEG审查包括4个方面:(1)飞行标准化委员会(FSB)评审:适用于运输类飞机、旋翼机和其他需要具有型别等级的非运输类飞机;(2)飞行运行评审委员会(FOEB)评审:适用于制造人申请可以带有不工作的仪表或者设备运行的航空器;(3)维修审查委员会(MRB)评审:适用于运输类飞机和制造人申请制定初始维修要求(MRBR)的航空器;(4)持续适航文件评估(ICA评估):适用于持续适航文件编制方案和计划审核;在设计阶段,与AEG评审相关的规章包括CCAR 23、CCAR 25、CCAR 27、CCAR 29、CCAR 61、CCAR 91、CCAR 121、CCAR 135等规章的部分条款。
AEG审查工作近年来受到局方的高度重视,作为一个独立的审查方向,需要引起设计单位和生产厂家的重视。
2适航审查
2.1适航审定
配合局方完成适航审定工作是取得TC证的关键。适航审定工作是民航局为了保证航空产品能够满足适航规章的要求而进行的活动。为了达到这一目的,需要申请人具备以下能力:(1)需要完备的设计体系,该体系应该包括完成直升机设计的各个专业;(2)建立人才体系,在设计部门应该着重培养对条款熟悉并能够为条款的符合性验证提供试验方法的技术专家;(3)建立试验能力全面的飞行试验和实验室试验部门,以支持符合性验证试验;(4)成立适航审定办公室,协调适航审定资源,与民航部门沟通协调,组织适航审定相关活动[4]。
中国民用直升机适航审查工作始于“海豚”直升机的引进。早期的适航审查工作大都集中在CCAR 27和CCAR 29两部规章,并且对两部规章整体的理解和条款符合性的把握上都缺少经验,这些从早期的H425和Z11直升机上都可以得到印证。此外,还缺少对运营规章和管理类规章的贯彻与执行,对取证的进度和关键条款符合性及验证工作准备不够充分,对直升机运营工作没有足够的认识,既影响了整机TC取证进度,也影响了直升机运营。经过几十年的发展,现在各个直升机生产厂商已经建立了完善的适航部门,组织机构基本完整,人员资质正在一步一步地提升,已经完成AC 311、AC 312、AC 313系列直升机对CCAR 21、CCAR 27、CCAR 29、CCAR 34、CCAR 36、CCAR 91、CCAR 135等规章的适航审定工作,基本具备完成新型民用直升机适航审查与验证工作的能力[5]。
2.2 AEG
AEG评审作为适航审查的一项重要内容,根据其定义,主要内容分属4个方面:(1)FSB评审基本要求是确定航空器型号的驾驶员资格计划(PQP)、型别等级和机组资格要求,形成航空器型号驾驶员型别等级培训计划、适用的测试、支持表格和文件等;(2)FOEB评审基本要求是MMEL制定/修订的流程和要求,形成MMEL建议项目的分析、格式和具体政策;(3)MRB评审基本要求是维修审查委员会报告(MRBR)要求的范围,MRB、ISC、WG、PPH的要求,MRBR制定和修订的流程和规范,形成MSG-3分析流程和规范;(4)ICA评估基本要求是持续适航文件须经民航当局的审核和认可,持续适航文件完成之前可以对航空器颁发型号合格证,首架航空器交付或者颁发标准适航证前持续适航文件必须完成。
为适应AEG评审的要求,并保证体系的建设能够更好地与民航审定部门对接,同时衔接设计部门的功能,建立的AEG审查部门至少应该具备上述4项功能才能够保证型号研制和取证工作的顺利进行[6]。AEG评审工作的初衷是解决直升机设计部门缺少使用和维护经验,造成部分设计功能影响或不满足运营要求。AEG审查工作能够让设计更好地服务于用户,从而推动直升机产业良性发展。
3 TC审查现状及问题
3.1适航审定现状及问题
适航审定工作是随着技术的进步而在不断地改进。中国国产民用直升机产品的不断推陈出新,也让直升机生产商在适航审定中积累了丰富的经验。直升机生产商和设计部门已经建立起包含直升机适航审定涵盖的各个方面的适航组织机构,制定适航程序文件和规范,培养了一批适航人才和专家。通过DER培养,适航专家积极参与民航部门组织的培训,获得委任代表资格,并对设计系统内部参与到适航审定的设计人员进行二次培训,强化适航能力建设。同时适航审定过程中的条款分析能力、试验试飞能力等都得到了长足的发展。可以肯定的是,经过近几年民用直升机的研发,建立健全了工业部门的适航体系,培养了人才队伍,建立了能够满足直升机适航审定要求的试验和试飞能力,使得国内直升机研发和产业发展有了技术基础和人才基础,提升了产业升级的能力。
适航审定工作的进步让直升机设计与制造取得了巨大的成绩,但是我们也同样遇到或者正在面临着挑战。
(1)设计与试验技术
首先我们面临的最紧要的问题是随着新技术的应用,适航规章在环境保护和环境适应性方面有了更全面的要求,如对于发动机排放要求、直升机噪声等级要求、闪电和HIRF要求等,直升机的适航审定越来越趋向更加全面的审查。然而在这些方面,我们在设计技术上与世界先进设计水平存在一定的差距,在试验技术上,我们也有很多不足之处。以闪电和HIRF为例,国内直升机生产商并没有太多的设计经验,也没有配套的试验设施和试验手段,国内具备进行该项试验的厂家或单位屈指可数,而且其仅可以提供试验支持,对于试验过程中出现的设计技术问题,并不能够给出满意的设计优化方案。
(2)试飞能力建设
由于直升机飞行与固定翼机有很大的差别,我国在直升机研制方面起步较晚,在试飞能力建设方面经验不足。经过多年的努力,通过新型民用直升机的研发,直升机生产商在直升机性能、操稳和各个系统功能验证的试飞科目都取得了一定的成绩,但是我们对于部分直升机包线的试飞流程和试飞方法的掌握仍然不够全面。如直升机的回避区包线的试飞,我们还没有能够对其有足够的认识,对试飞方法的探究还处在初始阶段,至于试飞数据的满意度的判定缺少依据,对数据采集和数据处理还需要进一步研究。
(3)人才队伍的建设
由于国产民用直升机在国内的品牌知名度不高,产品更新换代慢,没有受到民用直升机用户的青睐,所以我们通过几型直升机产品培养出来的适航专家和技术人才面临流失的风险。为了确保中国民用直升機产业的可持续发展,必须通过各种渠道加强民用直升机的研发,通过加大民用直升机项目的建设,加强适航审定人才队伍的建设,留住人才并提升人才竞争力,形成产品竞争力,最终可以转化为产业竞争力优势。
3.2 AEG现状及问题
近几年,在中国航空工业大发展的背景之下,AEG评审工作也得以顺利展开。随着AC 311、AC 312、AC 313系列直升机的成功研制,AEG评审工作已经融合在直升机研发工作的各个阶段。以AC 312系列直升机为例,从AC 312型直升机的研发过程中第一次引入AEG审查,到AC 312E型直升机从项目开发策划阶段就主动协调民航部门对该型号的适航审查和AEG审查同时展开工作,通过两个型号的研发已经建立起一套行之有效的AEG审查体系,该体系能够在型号的研发过程中全程参与设计的各个主要阶段,实施跟踪和反馈与AEG审查相关的设计问题,采用设计研发与适航审查并行的思路,配合研制工作的顺利进行。所形成的主要成果包括:审定维修要求(CMR)、维修审查委员会报告(MRBR)、结构修理手册(SRM)、主最低设备清单(MMEL)等。这些手册和文件原本就属于直升机适航文件体系中的一部分,但是作为AEG审查的成果,它具有了不同的意义。AEG的审查让直升机在运营过程中可能存在的问题得到暴露,通过设计更改,优化设计方案,提升直升机维护的简易性,使用便捷性,设备运行的可靠性,凸显出AEG评审工作的重要性。
AEG评审过程中虽然建立了卓有成效的适航体系,但是从型号研制阶段的运行情况来分析,设计单位的AEG适航体系还是存在很多不足之处。
3.2.1人员参与范围
首先AEG评审作为民航部门对设计与生产制造部门的审查,其审查内容纷繁复杂,AEG审查自身也构成了一个庞大的体系,从AEG审查的职能来看,4个方面的内容包含着众多的与设计、使用、维护和运营相关的内容。但是AEG职能部门的建设、功能的划分、人员配备等都存在不足。例如,AEG部门应该将具有试飞员、飞行教员、地勤维护人员资质的相关人员纳入到AEG适航体系中,参与到AEG评审工作,同时也应该将他们提出的意见和建议反馈给设计部门,为设计优化提供信息支持。
3.2.2支撑文件
体系的建设离不开管理文件的制定,厂家AEG评审的规范类文件和协调厂家与民航部门沟通交流的程序文件体系不健全,未能形成系统的高效的工作流程,大部分审查工作还停留在部门之间的口头协调,一些关系到细节的技术交流没有文件的传递导致交流的反复和沟通的不畅,这些都需要通过流程控制文件来对AEG内部审查工作进行整理归类并形成系统的程序文件。这些程序文件和最终形成的内部审查结果可以作为向民航提交审查申请的佐证材料,部分材料可以作为民航最终审查的支撑文件。
此外支撑文件还应该包括由设计部门输入的技术文件,其中一个典型的情况就是MSG-3分析。MSG-3分析的基础是设计资料中的系统定义、系统功能和故障模式分析说明、故障模式影响分析、可靠性数据等内容。其中的故障模式影响分析和可靠性数据是部分设计部门所欠缺的,而其作为MSG-3分析的基础数据对分析的结果以及民航部门是否能够接受分析结果都有着很重要的影响。
3.2.3职能部门及人才队伍建设
AEG部门作为一个单独的职能部门,主要负责对内协调设计部门、维修部门、飞行员等参与到项目工作中,对外负责与民航部门联系,梳理审查流程,明确审查方向,协调具体审查事项和审查内容。然而现阶段部分AEG部门的职能还不具备涵盖上述职能的能力。作为职能部门应该被赋予协调AEG审查所必需的部门协调能力,必要的时候可以建立AEG审查项目联合工作组,对相关部门施行有效的组织和协调,形成较为全面的AEG审查能力。
AEG职能之一是协调各个部门之间的协调合作,而具备相应资质的人员是决定能否高效完成AEG审查任务的关键。人才队伍的建设应该被视为与职能部门建设同等重要的地位來认真对待。AEG审查所需要的人才队伍除了需要有设计部门的技术专家外,它还应该包括以下关键人才:(1)运行工程师具备一定的飞行和运营资质,能够提供运行要求和客户需求,能够编制运行文件,对运行新技术有一定的研究;(2)试飞员具备相应驾驶员执照和试飞经历,能够参与驾驶舱设计,参与制定飞行程序并进行验证,能够培训首批驾驶员;(3)维修工程师具备相应的专业知识和维修经历,能够对使用问题提供反馈意见,对与运行相关的维修问题给出专业意见;(4)适航专家了解运行规章、空中交通管理、机场运行等适航规章,能够制定适用的适航规章,并给予一定的解读。
4结论
国产直升机在近年来的发展过程中取得了长足的发展,尤其是AC系列国产直升机相继取得中国民航适航证,也证明了我国在直升机设计、研发与制造方面有了一定的技术积累。然而我们所处的市场环境中,有着国际知名直升机制造商的竞争压力,国产直升机制造商适航体系的建设应该更加注重管理水平和技术能力建设,从总体上掌握适航的主动性,以便加强国产直升机适航取证能力,建立与国外直升机对等的适航审查体系和审查能力,我们的最终目标应该是建立能够与美国和欧洲适航当局能力对等的管理和技术体系,加快国产直升机走向世界直升机市场。
(1)加强试验能力建设
建设满足于适航审查体系的试验能力,填补我国在直升机适航方面的短板,通过多方合作的模式建设民用直升机有关环境、噪声、闪电防护、HIRF等方面的试验能力和试验条件。
(2)加强试飞能力建设
通过对外合作的方式,我们已经建立起有效的沟通渠道,通过引进外籍飞行员参与试飞工作,多方面采集数据,逐步摸索试飞方法和数据处理方法,进一步加深对试飞科目的理解,构建试飞技术体系。
(3)加强人才队伍建设
通过与民航部门的合作加强直升机生产商与适航审定部门的技术交流与合作,培养适航审查人才,建立人才梯队,提升适航审定水平。
(4)加强AEG评审部门建设
建立功能完备、人员齐整、人才素质满足适航审查要求的AEG适航部门,统一规划审查工作,具备协调不同部门共同参与完成AEG审查的能力。
(5)加强AEG审查制度体系建设
通过制度文件体系,建立适合于AEG审查的管理流程,建立文件流转过程监控,让问题得以记录、流转和闭环,对审查问题实施过程监控和闭环管理。
参考文献
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(责任编辑王为)
作者简介
牟晓伟(1982-)男,硕士,高级工程师。主要研究方向:直升机总体设计。
Tel:010-57827845E-mail:muxiaowei316@yeah.net
Research on Civil Helicopter Airworthiness Certification of TC
Mu Xiaowei1,*,Yu Yang2,Sun Wei1
1. Chinese Aeronautical Establishment,Beijing 100029,China 2. Hafei Aviation Industry Co.,Ltd.,Haerbin 150066,China
Abstract: This paper analyzes the problems in airworthiness review from the aspects of airworthiness regulations, airworthiness review process, airworthiness review process management and so on. The rules and regulations of airworthiness certification and aircraft evaluation are analyzed, underline the focus of review. Combined with Chinas helicopter review experience, Chinas helicopter has made considerable progress in model qualification review and accumulated rich experience in airworthiness certification and AEG review. At the same time, it also summarizes the problems we are facing at the present stage and puts forward our shortcomings in a targeted way. The process review, the establishment of communication mechanism, the definition of management authority and scope, and the exploration of management and verification methods are all reflected and discussed. Specific suggestions on capacity building, review and management are put forward, which provide technical support for the subsequent development of Chinas civil helicopter, especially the successful acquisition of TC certificate (model certificate), and have important reference significance for domestic helicopter to obtain TC certificate.
Key Words: civil helicopter; airworthiness; AEG; airworthiness regulation; TC