直升機(jī)主最低設(shè)備清單的確定

陳大祿，高 峰，曹金華

(1.中國直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333001;2.陸航駐景德鎮(zhèn)地區(qū)代表室，江西 景德鎮(zhèn) 333000)

0 引言

中國民用航空規(guī)章要求所有安裝在航空器上的設(shè)備應(yīng)符合適航標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行要求，同時(shí)必須能夠操作使用。然而，出于安全考慮，對(duì)于不是在所有運(yùn)行條件下都必需的某些設(shè)備，中國民用航空規(guī)章也允許出版最低設(shè)備清單(MEL)。經(jīng)驗(yàn)表明，由于航空器在設(shè)計(jì)上具有多種標(biāo)準(zhǔn)的安全裕度，尤其是當(dāng)剩下的可工作設(shè)備項(xiàng)目已能提供合格的安全水平時(shí)，無需每一系統(tǒng)或安裝的部件都工作。為提高AC313型機(jī)的任務(wù)可靠性，大量不同水平的冗余技術(shù)被引入設(shè)計(jì)。從提高AC313型機(jī)利用率和經(jīng)濟(jì)性的角度考慮，為了使其能在特定設(shè)備項(xiàng)目不工作的情況下仍然可以實(shí)施運(yùn)行，制定了AC313型機(jī)的主最低設(shè)備清單(MMEL，Master Minimum Equipment List)。MMEL確定了在保持航空器安全水平的情況下哪些設(shè)備項(xiàng)目可以處于不工作狀態(tài)，它明確了系統(tǒng)“帶故障”運(yùn)行的條件［1］。

1 主最低設(shè)備清單中項(xiàng)目的確定

1.1 一組概念

主最低設(shè)備清單建議書(PMMEL)是由制造廠家或運(yùn)營人起草的主最低設(shè)備清單草稿，提交飛行運(yùn)行評(píng)審委員會(huì)作為制定主最低設(shè)備清單的基礎(chǔ)。

主最低設(shè)備清單(MMEL):是指民航總局批準(zhǔn)的在特定運(yùn)行條件下可以不工作仍能保持可接受的安全水平的設(shè)備項(xiàng)目清單。MMEL包含這些設(shè)備項(xiàng)目不工作時(shí)航空器運(yùn)行的條件、限制和程序，是運(yùn)營人制定各自最低設(shè)備清單的依據(jù)。

最低設(shè)備清單(MEL):是指運(yùn)營人依據(jù)MMEL并考慮到航空器的構(gòu)型、運(yùn)行程序和條件為其運(yùn)行所編制的設(shè)備項(xiàng)目清單。MEL經(jīng)局方批準(zhǔn)后，允許航空器在規(guī)定條件下，所列設(shè)備項(xiàng)目不工作時(shí)繼續(xù)運(yùn)行。MEL應(yīng)當(dāng)遵守相應(yīng)航空器型號(hào)MMEL的限制，或者比其更為嚴(yán)格。

1.2 MMEL的確定方法

根據(jù)適航的要求，當(dāng)根據(jù)型號(hào)設(shè)計(jì)及運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求編制MMEL時(shí)，如果要將一個(gè)設(shè)備項(xiàng)目列入到MMEL中，該設(shè)備項(xiàng)目可以不工作但必須提供足夠的分析以證明航空器可保持所要求的安全水平。

主最低設(shè)備清單中項(xiàng)目的確定有以下兩種方法:

1.2.1 對(duì)比經(jīng)驗(yàn)法

在確定MMEL的過程中，可使用對(duì)比經(jīng)驗(yàn)法。使用對(duì)比經(jīng)驗(yàn)法確定故障項(xiàng)目是否列入MMEL時(shí)，首先填寫FMEA分析表，利用故障模式影響分析結(jié)果與相同或相似機(jī)型上相同或相似故障項(xiàng)目的實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析，根據(jù)對(duì)比分析結(jié)果確定故障項(xiàng)目是否列入MMEL中。應(yīng)當(dāng)特別注意的是，其它航空器型號(hào)的相同設(shè)備項(xiàng)目先前獲得MMEL的批準(zhǔn)并不表示其在特定直升機(jī)就達(dá)到所要求的安全水平。必須考慮的因素是系統(tǒng)運(yùn)行的相似性和航空器運(yùn)行任務(wù)的相似性。因此，一般不鼓勵(lì)采用此方法，只對(duì)一些缺乏設(shè)計(jì)分析數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單、功能相對(duì)單一的項(xiàng)目采用此方法。

1.2.2 邏輯決斷分析法

邏輯決斷分析法是確定MMEL的一種重要方法，該方法綜合了功能危險(xiǎn)分析(FHA)、故障模式影響分析(FMEA)、故障樹分析(FTA)等安全性分析方法，是一種可行的定量確定MMEL項(xiàng)目的規(guī)范方法。

1.3 邏輯決斷程序

AC313型機(jī)所采用的邏輯決斷分析法的具體邏輯決斷程序如圖1，即先假設(shè)要分析的每一項(xiàng)目是故障的，然后對(duì)每一故障項(xiàng)目提供了一個(gè)邏輯決斷通路，每一故障項(xiàng)目都必須通過邏輯處理，決斷出項(xiàng)目是否能列入MMEL。

圖1 邏輯決斷流程圖

邏輯決斷分析是從邏輯決斷圖的頂端開始，由回答每個(gè)問題的“是”或“否”來確定其分析路線。需要回答的問題包括:

1)故障項(xiàng)目或由其引起的二次故障對(duì)直升機(jī)使用安全性有直接有害影響嗎?

2)能滿足最低安全要求嗎?

3)故障對(duì)使用能力是否有直接有害的影響?

4)是否有功能替代項(xiàng)目?

5)替代后能滿足最低安全要求嗎?

6)在一定限制條件下是否能滿足最低安全要求?

7)是否會(huì)過分導(dǎo)致機(jī)組工作量增加或者機(jī)組人員工作效率下降以及機(jī)組人員對(duì)不良環(huán)境條件處理能力下降等?

通過回答上述問題，確定項(xiàng)目是否列入MMEL。在選擇邏輯決斷的路線中還反映了暫定邏輯。在缺少適當(dāng)?shù)馁Y料和信息對(duì)問題回答“是”或“否”時(shí)，暫定邏輯規(guī)定要使后續(xù)的問題更保守、更嚴(yán)格，如問題1、3、7 將回答“是”，問題2、4、5、6 將回答“否”，然后進(jìn)入下一問題。一旦獲得足夠的信息，應(yīng)重新選擇合適的回答。

1.4 安全性分析在MMEL決斷的應(yīng)用

1.4.1 FMEA

對(duì)每個(gè)分析項(xiàng)目進(jìn)行FMEA［2］，并填寫項(xiàng)目故障模式及影響分析表格，為下一步的故障項(xiàng)目邏輯決斷提供影響后果判斷的依據(jù)，可幫助回答問題1及問題3。表1為AC313左液壓泵的FMEA示例。

1.4.2 功能危險(xiǎn)分析(FHA)

根據(jù)APR4754，確定安全水平的基本原則是，事件導(dǎo)致的危險(xiǎn)程度越高，則要求該事件發(fā)生的概率應(yīng)當(dāng)越低。失效狀態(tài)影響分類災(zāi)難的(CAT)、危險(xiǎn)的(HAZ)、嚴(yán)重的(MAJ)等的具體概率要求分別要低于 10-9/Fh、10-7/Fh、10-5/Fh。AC313 型機(jī)液壓系統(tǒng)FHA示例如表2。

表1 AC313型機(jī)左液壓泵FMEA示例

表2 AC313型機(jī)液壓系統(tǒng)FHA示例

根據(jù)FHA分析結(jié)果，“液壓系統(tǒng)完全失效，無法給操縱系統(tǒng)提供壓力和流量”的概率要低于10-9/Fh。

1.4.3 故障樹分析、相關(guān)圖、馬爾可夫分析(FTA/DD/MA)

FTA/DD/MA用于計(jì)算某事件的發(fā)生概率［3］。在編制AC313型機(jī)MMEL時(shí)，采用FTA的方法來確定當(dāng)某個(gè)項(xiàng)目故障時(shí)，能否滿足FHA確定的最低安全要求。通過該分析，可幫助回答問題2、問題5。AC313型機(jī)液壓系統(tǒng)FTA示例如圖2，建立頂事件為“液壓系統(tǒng)完全失效，無法給操縱系統(tǒng)提供壓力和流量”的故障樹，當(dāng)左液壓泵失效時(shí)，設(shè)定其可靠度為0，故障樹結(jié)果不能滿足FHA的要求。

1.5 邏輯決斷分析表

根據(jù)MMEL邏輯決斷程序，填寫相應(yīng)項(xiàng)目的邏輯決斷分析表，確定故障項(xiàng)目是否列入MMEL。表3為AC313型機(jī)液壓泵邏輯決斷分析實(shí)例。

1.6 主最低設(shè)備清單中項(xiàng)目的確定原則

MMEL中不能包含那些非常重要、對(duì)安全性可靠性影響很大、在任何條件下均不能出現(xiàn)故障的項(xiàng)目，如方向舵、發(fā)動(dòng)機(jī)等整個(gè)部件。但整個(gè)部件中允許失效的儀表、設(shè)備或組件，可以列入MMEL。

對(duì)飛行安全和飛行任務(wù)影響較小(或無影響)的設(shè)備，可列入MMEL。

對(duì)飛行安全或飛行任務(wù)影響較大，但仍可在一定條件(氣象、航線、晝夜等)和限制下放飛的項(xiàng)目，可列入MMEL

對(duì)飛行安全影響較小(或無影響)，對(duì)機(jī)組飛行任務(wù)(訓(xùn)練、轉(zhuǎn)場(chǎng)等)影響較大的系統(tǒng)或設(shè)備，仍可在一定的條件限制下放飛的項(xiàng)目可列入MMEL。

對(duì)飛行安全影響較小(或無影響)，對(duì)飛行任務(wù)影響較大的項(xiàng)目，如可在一定的條件和限制下放飛，可列入MMEL。

MMEL的項(xiàng)目不得與航空器飛行手冊(cè)的限制、構(gòu)型維修程序或者適航指令發(fā)生沖突。

表3 AC313型機(jī)液壓泵邏輯決斷分析示例

圖2 故障樹示例圖

2 MMEL在軍用航空領(lǐng)域應(yīng)用的探討

以上MMEL確定程序是在民機(jī)AC313型機(jī)上總結(jié)得出的，在國內(nèi)，MMEL目前也主要集中在民用航空方面應(yīng)用，然而，在軍用航空領(lǐng)域它也有廣闊的應(yīng)用前景。

2.1 軍用直升機(jī)的MMEL

嚴(yán)格地講，MMEL與軍用直升機(jī)的任務(wù)可靠性有關(guān)。比如，武器系統(tǒng)對(duì)一般軍用直升機(jī)來講不允許有故障，但對(duì)用于飛行訓(xùn)練的軍用直升機(jī)來講卻并非如此，大多數(shù)飛行訓(xùn)練科目與武器系統(tǒng)并無關(guān)系，武器系統(tǒng)可以有故障甚至被拆除;軍用直升機(jī)針對(duì)不同任務(wù)有不同任務(wù)剖面，某些任務(wù)設(shè)備故障可能不會(huì)影響其執(zhí)行其它任務(wù);國內(nèi)多數(shù)直升機(jī)均無旋翼防除冰系統(tǒng)，因此，對(duì)某一機(jī)型來講，并不能因?yàn)樾矸莱到y(tǒng)的故障就確定該型機(jī)不能飛行。另外，美國軍用直升機(jī)一直結(jié)合任務(wù)界定其是否完好，其軍用直升機(jī)戰(zhàn)備完好性參數(shù)除出動(dòng)架次率、使用可用度外，還有一個(gè)重要參數(shù)是能執(zhí)行任務(wù)率，該參數(shù)又分為能執(zhí)行滿任務(wù)率(FMCR)、能執(zhí)行部分任務(wù)率(PMCR)和不能執(zhí)行任務(wù)率(NMCR)，這三個(gè)參數(shù)都與任務(wù)有緊密的聯(lián)系。在裝備效能評(píng)估中，美軍把直升機(jī)能執(zhí)行部分任務(wù)也界定為直升機(jī)完好?？傊?，軍用直升機(jī)也能“帶故障”飛行，也可制定MMEL。

2.2 MMEL在軍用直升機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用基本程序探討

1)在軍用直升機(jī)研制階段，研制單位結(jié)合直升機(jī)的作戰(zhàn)、訓(xùn)練科目，提出直升機(jī)的主最低設(shè)備清單以及相應(yīng)的維修、操作程序文件;

2)在直升機(jī)定型階段，審查主最低設(shè)備清單及其維修、操作程序。審查不通過，直升機(jī)不能定型;

3)直升機(jī)使用部門依據(jù)研制單位提供的主最低設(shè)備清單，結(jié)合直升機(jī)使用實(shí)際，提出直升機(jī)的最低設(shè)備清單及其執(zhí)行程序，上報(bào)主管機(jī)關(guān)批準(zhǔn);

4)直升機(jī)主管機(jī)關(guān)審核直升機(jī)使用部門上報(bào)的最低設(shè)備清單，頒發(fā)批準(zhǔn)文件，最低設(shè)備清單開始正式執(zhí)行。

3 結(jié)束語

MEL應(yīng)當(dāng)作為隨機(jī)文件在每一架直升機(jī)上配備，以便飛行機(jī)組在飛行前查閱。AC313型機(jī)為了提高系統(tǒng)利用率和經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)系統(tǒng)性能和設(shè)計(jì)余度，制定了MMEL，允許在特定條件下，某些設(shè)備不工作而直升機(jī)繼續(xù)飛行。但MMEL絕不是系統(tǒng)的維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，也不是系統(tǒng)可以長期帶故障運(yùn)行的依據(jù)。運(yùn)營人應(yīng)建立起有控制的、健全的修理計(jì)劃，積極加強(qiáng)維護(hù)工作，努力提高維護(hù)質(zhì)量，盡量使直升機(jī)處于最佳狀態(tài)運(yùn)行。

［1］AC-121/135-49，民用航空器主最低設(shè)備清單、最低設(shè)備清單的制定和批準(zhǔn)［Z］.中國民航總局，2006.

［2］郭百鑫，譯.SAE ARP4754，高度綜合和復(fù)雜系統(tǒng)合格審定需要考慮的問題［M］.民航華東地區(qū)管理局，2007.

［3］郭百鑫，譯.SAE ARP4761，民用運(yùn)輸系統(tǒng)和設(shè)備安全性評(píng)估程序的指南和方法［M］.民航華東地區(qū)管理局，2007.