适航规章中维修性设计条款要求的研究

■ 张磊 孙滨 李程文/ 中国民用航空沈阳航空器适航审定中心 哈尔滨哈飞航空工业有限责任公司

0 引言

民用航空器（以下简称民机）的维修性是指航空器通过维修恢复其适航性的难易程度，是设计时就赋予的一种固有属性。在民机研制过程中，维修性设计直接影响民机投入运行后的安全性和经济性，在一定程度上影响着民机的市场竞争力。据统计，在民机全生命使用过程中，维修成本占运营成本的比例已经超过40%，而维修成本的70%～80%在设计阶段就已经决定，因此，规范有效地开展民机维修性设计评估和验证显得尤为重要。

目前，我国现行的适航规章中对民机维修性的要求零散地分布在几个条款中，还没有提出系统明确的要求，缺少专门的民机维修性设计规范，缺少有效可行的维修性设计评估与验证方法[1]。因此，在适航审定过程中还需建立完善的维修性设计符合性验证方法，弥补维修性设计在适航审定方面存在的薄弱环节。

1 适航规章中的维修性设计条款要求

根 据CCAR 第23.611 条、25.611条、25.1719 条关于可达性措施的要求，以及27.611 和29.611 条关于检查措施的要求，维修性设计是航空器型号设计过程中必须考虑的内容，直接关系到航空器投入运行后的使用维修和飞行安全。

CCAR-23/27/25/29 部关于维修性的条款在技术上基本一致，因此，本文将以CCAR-23 部规章中的维修性条款为例进行研究。CCAR-23 部结构章节的疲劳评定涉及的571、572、573、574、575 条款，实质上是关于疲劳和损伤容限分析出的强制报废任务和检查任务，得出的维修任务和间隔纳入维修手册04 章适航限制章节，是局方批准并且需强制执行的维修任务。D 章的设计与构造中的23.611 可达性措施是关于维修性设计总体的一个条款，23.689 和23.901 条款的维修性设计要求实质上已包含在23.611 条中。G 章的使用限制和资料中的23.1529 条和附录G 关于持续适航文件的要求，是关于维修类手册的一个全面要求。因此，与维修性设计相关的条款主要是23.611 条可达性措施和23.1529 条持续适航文件，如表1 所示，下面对这两个条款做重点阐述。

表1 CCAR-23部中维修性设计相关条款[3]

1.1 23.611 条可达性措施条款解读

本条款要求对需要维护、检查或其他保养的每个部件，必须在设计中采取适当的措施，主要包括为检查、调整、润滑、修理和更换飞机系统、设备以及重要结构部位所采用的工具及其操作提供充分的空间和通路。本条的要求主要是为执行飞机持续适航相关的维修任务提供基础，以便在飞机投入使用后，能够对一些重要结构、系统、机载设备等进行必要的检查维护工作，在飞机型号设计过程中，应开展全机维修通道设计，结合以往型号设计经验，综合考虑各结构设备的维护需求和安装位置进行可达性分析，设置必要的可接近维护口盖并进行标记。该条款本质上是航空器的维修性设计要求，要求在设计过程中考虑维修性，保证进行航空器维修工作时具备良好的可达性和可操作性等。

1.2 23.1529 条持续适航文件条款解读

关于持续适航文件的条款解读和评审要点，可参考2020 年9 月笔者在《航空维修与工程》适航专栏发表的《航空器持续适航文件（ICA）的编制和评审要点》[4]，在此不做过多详述。

2 国内民机维修性设计工作开展情况

航空器设计制造厂家在研发阶段虽有维修性设计的考虑，但目前在相关型号的适航审定过程中还没有开展切实有效的维修性设计评估和审查工作，维修性设计在适航审定方面还存在薄弱环节。国内小飞机厂家对维修性设计专业的重要性认识不足，在维修性设计、维修任务工程分析和持续适航文件编制与验证方面能力不足，严重制约了国产通航小飞机产业发展。国内运输类飞机制造厂家在维修性设计方面也存在一定问题，由于设计本身原因导致的不可维修、维修困难、维修手册使用困难等问题依然存在。这些问题的出现都反映了航空器制造厂家在维修性设计工作方面存在薄弱环节。因此，有必要从设计源头和适航审定角度考虑型号全生命周期的维修性设计问题，以保障航空器投入运行后的维修性、可靠性、持续适航性和安全性。

近年来，适航审定部门在相关机型的型号合格审定审查组中增设了维修人为因素专业组，开展型号的维修性设计评估工作，在相关型号概念设计的早期就开始介入维修性设计的评估工作。目前，相关主机设计制造厂家也相继成立了客户服务部，设置了维修工程部和技术出版物部，专职开展维修工程分析以及持续适航文件的编写和验证工作。

在航空器维修程序验证方面，从AC311 系列直升机的审查工作开始，局方要求厂家对维修手册中所有的维修程序进行验证，以确保持续适航文件的准确性和可操作性。经过近几年审查工作的开展，航空器设计制造厂家在维修程序验证方面积累了一定的经验，但由于缺乏维修程序验证技术系统性的工程实践，在维修任务验证方面的工作完成得并不全面。目前，行业内还没有针对维修程序验证的指导性文件。

3 维修性设计的符合性验证方法

深入开展先进维修性设计审定技术领域的预先研究、关键技术攻关和型号工程配套基础技术研究，形成国内民机先进维修性设计技术体系，为民机的研制、适航审定和商业运行提供技术保证。本文根据相关型号的适航审查实践，以23.611 条“可达性措施”为例进行条款符合性验证方法研究。

3.1 可接受的符合性方法

23.611 条“可达性措施”条款的符合性验证，一般采用说明性文件、分析计算及航空器检查的验证方法，如表2所示。

表2 23.611条建议的条款符合性验证方法

1）MC1 说明性文件

该条款为说明性文件，主要为机体结构和各系统安装图纸、系统设备描述文件，对有维修需求的各个对象的可达性措施进行说明，初步判断维护操作的可接近性和易操作性。

2）MC2 分析/计算

该条款是对机体结构和各系统进行维修性分析，编制维修性分析报告，主要关注需要检查、维护或更换的零件或设备的可达性，以及是否有足够的工具操作空间等。

3）MC7 航空器检查

该条款是按照各个对象相应的机上检查大纲对其进行机上检查，以说明在规定的检查周期使用持续适航文件中规定检查措施对需要检修维护的部位进行检查是切实可行的，以此表明相关结构或系统设备的可达性措施符合条款要求。维修性验证工作的目的是验证飞机、系统、设备是否满足在预期运行环境下的需求，可使用的两种基本方法是维修性检查和演示试验。

随着数字样机和虚拟现实（VR/AR）等技术的发展，未来维修性设计的维修仿真分析，可在数字样机初步仿真分析的基础上，利用虚拟现实（VR/AR）技术将产品的数字样机交互映射到虚拟现实环境中，通过穿戴VR/AR设备能够沉浸式体验维修环境，模拟维修人员的维修动作，且系统具备碰撞检测等能力，以对产品的可视性、可达性、维修空间等进行检验，对民机维修性设计进行全面系统地评估和验证（见图1、图2）。

图1 在虚拟现实（VR）场景中的虚拟维修验证

图2 在增强现实（AR）场景中的虚拟维修验证

3.2 审查要点

审查中需要关注的一般要素和审查重点如下：

1）确定需要进行维护、检查或其他保养的部件；

2）对应的维护口盖/维护通道的设置是否合理，执行任务时是否易于接近；

3）可达性的符合性验证可结合型号相关试验和试飞期间的维修定检等工作一并进行评定。

需要说明的是，23.1529 条本身也是对23.611 条款的一个符合性方法。因为23.1529 条持续适航文件的要求，航空器设计制造厂家需要编制初始的维修大纲和维修手册，确定需要进行保养、检查或维修工作部件的维修任务和维修间隔，同时为了完成这些计划性工作，在维修手册中编制了维修程序。同时，局方在审查持续适航文件时，对维修手册也有验证要求，维修手册中所有的维修程序都需要经过机上验证或桌面验证，因此也间接地验证了23.611 条款关于可达性措施的要求。

目前，初始适航规章中并没有明确提出维修性设计的要求，23.611 条关于可达性措施等条款本质上是对维修性设计的要求，可达性的要求属于维修性的一部分，维修性的要求则更为全面。因此，在后续规章修订过程中，建议将23.611 条款名称由“可达性”更改为“维修性”；在条款内容中，除了可达性要求外，还应增加维修人为因素等维修性相关要求的考虑。

4 总结

航空器设计复杂程度越来越高，配套的维修任务和维修程序也更加庞杂，对现代航空器维修性设计提出了更高的要求。国内民机设计制造厂家应努力提高民机维修性设计和验证水平，适航审定部门应加强对民机维修性设计专业的适航审查，双方共同建立完善的维修性设计评估与验证规范标准，努力提高国产民机的维修性，进一步提升国产民机的质量和市场竞争力。