军用航空发动机企业适航设计保证系统建设方法研究

张琼 郭放 杨慧赟

摘要：建立设计保证系统，可以减轻审定过程中的负担并节约时间，缩短航空产品的研制与合格审定周期，提高效率。本文借鉴民航设计保证系统要求，明确军用航空发动机设计保证系统建设需求，提出“前期准备—培训动员—完善组织架构和岗位职责—梳理三大职能对应的四大要素活动—三大职能的实现—形成设计保证手册”的建设方法，为军用航空发动机企业建设适航设计保证体系提供参考。

关键词：设计保证系统；军用航空发动机；设计职能；适航职能；独立监督职能

Keywords： design assurance system；military aero-engine；design function；airworthiness function；independent supervision function

0 引言

适航是源于民用航空的概念，适航证是航空产品进入民用航空市场运行的“通行证”。随着我国航空装备的快速发展，尤其是大型运输机、四代机的研制，使军方极其关注装备的安全性。目前，国际上军用航空器适航工作已经是大势所趋[1]。国内军机重点型号研制中也已引入了军机适航理念[2]。随着我国军用飞机型号研制工作的不断深入，初步的应用经验和成效表明军机适航已经成为提高军用航空装备安全水平的有效途径之一[3]。

民航适航管理的法规体系包括技术管理性规章（程序与规定）和技术标准性规章（适航标准），技术管理性规章对申请人如何满足适航管理要求，从设计保证系统的建设到生产控制系统，再到持续适航服务系统都有明确的审定要求[4]。目前，我国军用航空发动机型号在研制过程中仅贯彻了适航技术标准，极少考虑管理标准。如何确保在设计中充分考虑、合理落实适航技术标准，就是设计保证系统应该发挥的作用。建立设计保证系统，可以减轻审定过程中的负担并节约时间，缩短航空产品的研制与合格审定周期，提高审定效率。

目前，国内军用航空发动机企业普遍存在设计保证系统的缺失或不完善，极大地影响了装备的质量和安全性。建设健全的设计保证系统是支撑军机开展适航设计工作的系统性保证。对于军用航空发动机企业而言，适航理念的贯彻尚处于初期阶段，对设计保证系统的概念、要求的理解都不到位。本文借鉴民航设计保证系统建设的要求，结合我国军用航空发动机研制过程中适航审查工作的开展情况及企业本身的管理体系，从设计保证系统建设的三大职能、四大要素出发，初步提出军用航空发动机设计保证系统的建设方法和思路。

1 中国民用航空局对建立设计保证系统的要求

中国民用航空局发布的CCAR 21部R4版认为，具有“已经表明或者正在表明具有符合第十四章要求的設计保证系统”是民用航空产品适航取证的基本前提，即民机企业在取证过程中建立满足局方要求的设计保证系统是必要的工作。为了保证民机企业对适航设计保证系统的规范建设，中国民用航空局还颁布了相关的适航规章，包括CCAR-21-R4《民用航空产品和零部件合格审定规定》、AP-21-AA-2011-03-R4《航空器型号合格审定程序》和AP-21-AA-2015-37《轻型运动航空器型号设计批准审定程序》。此外，中国民用航空局目前正在修订AP-21-XX《设计保证系统审查程序》和AC-21-AA-2017-XX《设计保证系统指南》。

2 军用航空发动机适航设计保证系统要求的确定

基于军用航空发动机企业的管理体系，借鉴中国民用航空局颁布的《民用航空产品和零部件合格审定规定》（CCAR-21-R4）、《航空器型号合格审定程序》（AP-21-AA-2011-03-R4）以及正在修订《设计保证系统审查程序》（AP-21-XX）和《设计保证系统指南》（AC-21-AA-2017-XX）中对设计保证系统的定义和相关要求，并对其进行研究和分解，梳理出适用于军机的设计保证系统的要求和条目，以确定军用航空发动机的设计保证系统要求。梳理原则如下：

● 完全适用于军机的要求全部采纳；

● 完全不适用的要求不采纳；

● 内容适用但概念或定义是民机的规定，需按军机要求进行适应性修改并采纳。

3 设计保证系统建设方法

根据已经梳理的军用航空发动机适航设计保证系统的要求，设计保证系统通常具备设计职能、适航职能和独立监督职能等三大职能。军用航空发动机企业建设设计保证系统也需要围绕这三大职能进行，包括健全设计保证组织机构，完善设计保证岗位及职责，梳理设计保证相关活动，建立设计保证文件体系，优化设计保证资源配置等，最终编制设计保证手册及相关的程序文件。同时，在设计保证系统的建设过程中需充分考虑与企业已有质量体系进行融合。具体思路如图1所示。

3.1 前期准备

1）成立执行团队

a. 成立设计保证系统建设领导团队。负责决策体系建设和运行过程中的重大事项，把握要素建设方向。最高管理者应在领导班子成员中指定一名管理者代表，一般为适航经理（军用航空发动机企业一般为副院长/副所长/副总经理），负责代表领导层组织设计保证系统要素的建设和运行，协调各种关系，处理出现的问题。

b. 成立设计保证系统建设部门。一般设有独立的体系建设部门，具体负责策划、组织、协调和推动设计保证系统要素的建设和运行。适航技术部门负责向其提出设计保证系统建设需求，其他各部门应指定设计保证体系建设的联络员，负责沟通协调工作。

2）制定工作计划

制定设计保证系统要素建设工作计划，并发文公布，工作计划应明确全员培训、计划准备、系统设计、系统运行和体系评估等各阶段的工作内容和时间要求。

3）召开动员大会

召开设计保证系统要素建设启动暨动员大会，由单位最高管理者在动员大会上作动员讲话。

4）开展管理自查833658C6-FA08-413B-B27F-E58587A9E3AD

了解单位现行的适航管理情况，查找问题和不足，确定需要重点改进的环节和领域，从而有针对性地开展设计保证体系建设工作。

3.2 培训动员

由适航部门会同单位人事培训部门制定培训计划，编制培训大纲，组织开展培训工作。目的是使管理人员、技术人员了解设计保证系统的目的和意义，明确自身在系统要素建设中的责任和作用，掌握和运用过程方法，积极参与设计保证系统要素建设的各项相关活动。

3.3 完善組织架构和岗位职责

军用航空发动机研制单位及其供应商为确保设计保证系统要素能在型号研制和适航审查、型号设计更改和持续适航工作中发挥监控和指导作用，应建立设计保证系统所要求的相应的组织机构，以保证组织架构完整、组织分工明确。所建立的组织机构有必要充分体现设计保证体系的三大职能，包括设计职能、适航职能和独立监督职能。

1）组织架构中设计职能的体现

民航适航规章中提到的设计职能包括：根据适用的适航规章和环境保护要求，提供与发动机、相关部件和成附件有关的型号设计数据；根据适用的适航规章和环境保护要求，提供与改型、维修和技术解决方案相关的对型号设计数据的更改；为在役发动机提供持续的设计支持。

军用航空发动机企业的设计职能一般由设计部门来实现，其负责人一般为航空发动机研制单位主管设计的副所长/副院长/副总经理，而具体的项目负责人是型号总师。

2）组织架构中适航职能的体现

民航适航规章中所提到的适航职能包括：向局方表明、验证和演示型号设计数据与适用的适航规章和环境保护要求的符合性；向局方表明、验证和演示设计改型、维修和技术解决方案与适用的适航规章和环境保护要求的符合性；保证在役发动机的持续适航性。

军用航空发动机企业的适航职能由适航管理部门和适航技术部门来实现。适航管理部门可以在质量部门或适航技术部门中设置，也可以是独立的部门，而适航技术部门一般在设计部门中设置。适航职能的总负责人一般为适航经理。

3）组织架构中独立监督职能的体现

民用航空独立监督职能指航空制造企业开展的一切独立监控单位设计保证系统符合性和程序准确性的工作，以保证其运行的合理性、有效性及其对CCAR 21部和AP-21-AA-2011-03-R4相关要求的符合性。由责任经理负责领导独立监督职能责任人的工作。

军用航空发动机企业应成立独立监督部门履行独立监督职能，并指定该部门负责人。该负责人向责任经理报告工作。独立监督部门可与单位的其他部门合并，但应独立于适航部门及与产品研制直接相关的公司其他部门之外。

3.4 梳理设计保证系统建设的三大职能对应的四大要素活动

国内军用航空发动机企业必须向军方表明其设计组织的组织机构、职责、资源和程序能够保证设计保证体系具备设计职能、适航职能和独立监督职能，针对三大职能的实现来建设四要素，通过经验和对规章的要求，研究得出这三大职能相应的组织机构、职责、资源和程序等四大要素的活动内容，如表1所示。

3.5 设计保证系统建设中三大职能的实现

3.5.1 设计职能建设

1）健全组织机构与职责

设计职能相关部门一般包括：设计部门、试验部门、项目管理部门、供应商管理部门、适航部门、持续适航部门等（无统一标准，各单位根据自身情况进行设置）。

军用航空发动机企业的设计职能主要由设计组织机构即设计部门来实现。

2）配备资源

资源配置包括设置设施设备和人力资源两方面。设施设备方面，应拥有设计研发所必需的固定场所；拥有或可支配控制用于原型机零部件和试验件制造的厂房设施，以及用于设计分析/测试的必要手段（含生成设计文件、开展载荷/强度计算分析所需的计算机辅助平台和工具等）。每个设计部门领导应确保本部门的工作人员有足够的数量和经验，并且授予相应权力，能承担他们的指定责任[5]。人力资源方面，应配备完全的承担设计职能活动的人员，主要包括设计研发部门的设计人员、制造部门的工艺人员、客户服务部门的客户服务文件编制人员、试验/试飞部门的试验人员等，并制定培训工作规划，以确保每位设计人员能清楚了解其在设计保证系统中的职责及行使这些职责的程序。

3）形成程序

有必要形成相应的程序来规范和指导设计保证系统中设计职能的实现，主要包括研制程序、设计控制、设计更改、设计审批、设计评审、技术状态管理、制造符合性、飞行试验、设计资料的控制和管理、对客户的技术支持、重大技术问题的协调解决等程序。

3.5.2 适航职能建设

1）健全组织机构与职责

适航职能确保发动机企业适航设计保证组织内全部人员全面了解和掌握有关军用航空发动机的适航标准及相关的管理程序，并确保这些要求能在航空发动机的设计、研发、试验和适航审查过程中得到合理贯彻，从而保证发动机具有足够高的安全水平。组织机构一般需要组建适航管理部门、适航技术部门、设计组织机构、供应商管理部门等。

2）配备资源

需配备完全的适航职能人力资源，主要包括设置适航工程师、适航核查工程师等。适航工程师履行表明符合性等职责，适航核查工程师履行符合性独立核查 职责。

每个适航职能部门领导应确保所有适航相关的工作人员有足够的数量和经验，并且被授予相应权力，能承担他们的指定责任。

3）形成程序

有必要形成相应的程序来规范和指导设计保证系统中适航职能的实现。主要包括型号适航审查程序、符合性状态记录程序、符合性核查程序、设计保证手册的管理程序、适航审查基础和验证计划的管理程序、适航限制程序、持续适航程序、符合性文件编制程序等。833658C6-FA08-413B-B27F-E58587A9E3AD

3.5.3 独立监督职能建设

11）健全组织机构与职责

设计保证系统的独立监督职能组织与负责部门通常设置在适航管理部门，也可设置在质量部门中，由发动机研制单位的院长/所长/总经理直接领导，与所有相关部门合作，共同制定和贯彻设计保证程序和准则。所有涉及的相关部门领导（包括设计供应商）应能确保其指定的负责独立监督职能的人员能够胜任独立监督的工作职责。

2）配备资源

必须配备完全的独立监督职能人力资源，主要来自适航职能部门和质量部门。每个负责独立监督职能的部门领导（包括合作单位和供应商）应确保所有相关的工作人员有足够的数量和经验，并且被授予相应权力，能承担他们的指定责任。

适航职能部门制定培训工作规划，确保每位工作人员清楚了解其在设计保证系统中的职责。

3）形成程序

有必要形成相应的程序来规范和指导设计保证系统中独立监督职能的实现。主要包括设计保证系统的评估程序、设计保证系统的监督程序、设计保证审查程序等。

3.6 形成设计保证手册

从军用航空发动机的研制过程看，设计保证手册应覆盖产品的设计开发、试制、试验试飞、符合性验证及适航审查、交付、设计更改、持续适航的全寿命周期。设计保证手册的编制格式可参考EASA的设计保证手册模板。

3.7 考虑设计保证系统与质量体系的融合建设

大多数国内军用航空发动机研制单位在接触适航要求之前，都已经依据相关质量标准体系要求建立了质量管理体系，并且大多还得到了相关的第三方认证。通过对比研究发现，AS 9100D与设计保证系统建设要求之间存在异同性。因此，在设计保证系统建设中要充分研究与AS 9100D的差异性，与质量体系进行融合建设，以提高体系运行效率和执行力。

4 结论

本文在借鉴民航适航设计保证系统要求的基础上，梳理确定形成以军用航空发动机设计保证系统要求为前提的建设需求，提出军用航空发动机企业“前期准备—培训动员—完善组织架构和岗位职责—梳理三大职能对应的四大要素活动—三大职能的实现—形成设计保证手册”建设设计保证系统的思路。设计保证系统在中国民航领域也处于起步建设阶段，在军用航空发动机领域基本空白，需要军方、发动机集团和旗下企业不断探讨、深入研究，探索出适用于军用航空发动机企业的适航设计保证系统的建设方法，以提高军用航空发动机产品的安全性。

参考文献

[1]崔利杰，李泽，任博.外军军机适航管理发展对比分析[C]//第七届中国航空学会青年科技论.北京，2016.

[2]周景锋，孙建全.军用运输类飞机机载设备适航体系研究[J].航空科学技术，2017（28）.

[3]孙世东.基于MIL-HDBK-516C标准的军机适航审查基础研究[J].航空科學技术，2021（10）.

[4]徐敏.适航对国内军用航空产品研制的借鉴意义[J].电子质量，2021（4）.

[5]李琳.民用飞机主制造商设计保证系统的建设方法[J].民用飞机主制造商设计保证系统的建设方法，2020（2）.833658C6-FA08-413B-B27F-E58587A9E3AD