民用飛機(jī)航電系統(tǒng)地面試驗(yàn)室適航符合性驗(yàn)證試驗(yàn)MoC4流程的研究

孟益民

【摘 要】本文總結(jié)了民用飛機(jī)航電系統(tǒng)在地面試驗(yàn)室開(kāi)展適航符合性驗(yàn)證試驗(yàn)（MoC4）的一般試驗(yàn)流程，詳細(xì)分析了試驗(yàn)構(gòu)型的符合性說(shuō)明方法，從試驗(yàn)件、試驗(yàn)設(shè)施、質(zhì)量體系、試驗(yàn)程序和人員資質(zhì)等方面詳細(xì)闡述了其能夠滿足符合性所應(yīng)具備的條件。

【關(guān)鍵詞】MoC4；航電系統(tǒng)；適航；試驗(yàn)流程

0 引言

適航符合性驗(yàn)證試驗(yàn)是民用飛機(jī)向適航當(dāng)局表明其對(duì)適航條款符合性的重要手段。根據(jù)中國(guó)民用航空局（CAAC）的規(guī)定，適航符合性驗(yàn)證分為：符合性聲明（MoC0）、說(shuō)明性文件（MoC1）、分析/計(jì)算（MoC2）、安全評(píng)估（MoC3）、試驗(yàn)室試驗(yàn)（MoC4）、機(jī)上地面試驗(yàn)（MoC5）、飛行試驗(yàn)（MoC6）、航空器檢查（MoC7）、模擬器試驗(yàn)（MoC8）和設(shè)備合格性（MoC9）等十種方法[1]。由于航電系統(tǒng)功能復(fù)雜，與飛機(jī)各個(gè)系統(tǒng)都有交聯(lián)關(guān)系，很難在地面試驗(yàn)室將航電系統(tǒng)獨(dú)立出來(lái)，因此航電系統(tǒng)的適航符合性驗(yàn)證試驗(yàn)一般多在飛機(jī)上進(jìn)行，即采用機(jī)上地面試驗(yàn)（MoC5）和飛行試驗(yàn)（MoC6）的方式。然而，航電系統(tǒng)的一些功能如機(jī)組告警等需要飛機(jī)工作在故障狀態(tài)才會(huì)觸發(fā)，在飛行試驗(yàn)時(shí)驗(yàn)證這些功能具有一定的危險(xiǎn)性，加上飛行試驗(yàn)本身的成本高昂，目前世界上主要的飛機(jī)制造商如美國(guó)波音公司、歐洲空中客車公司等越來(lái)越多的選擇將航電系統(tǒng)的適航符合性驗(yàn)證試驗(yàn)放在地面試驗(yàn)室進(jìn)行，從而節(jié)省大量的飛行小時(shí)數(shù)，降低制造成本。我國(guó)民用飛機(jī)的研制尚處于起步階段，在航電系統(tǒng)MoC4試驗(yàn)方面尚無(wú)成熟的經(jīng)驗(yàn)，本文針對(duì)航電系統(tǒng)MoC4試驗(yàn)的過(guò)程和方法開(kāi)展了研究。

1 MoC4試驗(yàn)流程

1.1 概述

在試驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行航電系統(tǒng)適航符合性驗(yàn)證試驗(yàn)的流程如圖1所示。首先，飛機(jī)制造商編制適航符合性驗(yàn)證計(jì)劃（CP）。具體到航電系統(tǒng)，該計(jì)劃將航電系統(tǒng)的功能根據(jù)ATA章節(jié)進(jìn)行分解，確定每一個(gè)功能項(xiàng)的符合性驗(yàn)證方法。其中，對(duì)于注明使用MoC4方法的功能項(xiàng)將在地面試驗(yàn)室對(duì)其符合性進(jìn)行驗(yàn)證。CP需要得到適航當(dāng)局的批準(zhǔn)。之后，對(duì)每一次的MoC4試驗(yàn)任務(wù)，將編寫試驗(yàn)任務(wù)書(shū)。試驗(yàn)任務(wù)書(shū)規(guī)定了本次試驗(yàn)的內(nèi)容以及這些內(nèi)容與CP的追溯關(guān)系。承試單位（地面試驗(yàn)室）接到試驗(yàn)任務(wù)書(shū)后，根據(jù)其內(nèi)容編寫試驗(yàn)大綱，試驗(yàn)大綱規(guī)定了試驗(yàn)的構(gòu)型和具體試驗(yàn)程序，并提交給適航當(dāng)局委任的工程審查代表。工程審查代表根據(jù)試驗(yàn)的構(gòu)型向適航當(dāng)局委任的制造符合性檢查代表提交對(duì)本次試驗(yàn)的制造符合性檢查請(qǐng)求。制造符合性檢查代表將檢查由承試單位提供的試驗(yàn)設(shè)施的符合性聲明，檢查完成后，如無(wú)問(wèn)題則對(duì)本次試驗(yàn)設(shè)施頒發(fā)適航批準(zhǔn)標(biāo)簽（038表）以及適航符合性檢查記錄（034表），檢查結(jié)果將反饋給工程審查代表。在確認(rèn)本次試驗(yàn)構(gòu)型中存在的偏離項(xiàng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果無(wú)影響后，工程審查代表將批準(zhǔn)并現(xiàn)場(chǎng)目擊本次試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后，承試單位根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果編寫試驗(yàn)報(bào)告并提交給工程審查代表批準(zhǔn)。

1.2 試驗(yàn)任務(wù)書(shū)

試驗(yàn)任務(wù)書(shū)是用于明確一次試驗(yàn)任務(wù)中具體包含哪些MoC4試驗(yàn)項(xiàng)目的文件。試驗(yàn)任務(wù)書(shū)需要規(guī)定試驗(yàn)具體的構(gòu)型要求，明確指出本次試驗(yàn)所應(yīng)使用的設(shè)計(jì)輸入文件，如：

1）試驗(yàn)相關(guān)ICD文件

2）試驗(yàn)相關(guān)系統(tǒng)原理圖、線路圖

3）試驗(yàn)相關(guān)功能描述文件（FDD、FICD）

4）系統(tǒng)操作手冊(cè)

5）參與試驗(yàn)的硬件構(gòu)型清冊(cè)；

6）參與試驗(yàn)的軟件構(gòu)型清冊(cè)；

7）其他必要飛機(jī)型號(hào)設(shè)計(jì)文件。

另外，在試驗(yàn)任務(wù)書(shū)中，針對(duì)每一條測(cè)試需求，應(yīng)提出清晰的測(cè)試場(chǎng)景和試驗(yàn)判據(jù)。以便承試單位據(jù)此編寫試驗(yàn)方案和試驗(yàn)大綱。

1.3 試驗(yàn)大綱

試驗(yàn)大綱是描述一次試驗(yàn)過(guò)程的文件。試驗(yàn)大綱的內(nèi)容包括試驗(yàn)?zāi)康?、試?yàn)范圍、試驗(yàn)構(gòu)型描述，制造符合性檢查項(xiàng)，試驗(yàn)環(huán)境符合性檢查項(xiàng)和試驗(yàn)操作程序。試驗(yàn)大綱中的試驗(yàn)程序是驗(yàn)證試驗(yàn)程序的子集，根據(jù)相應(yīng)的試驗(yàn)項(xiàng)目選取，一般情況下，為保證試驗(yàn)程序的可追溯性，不為MoC4試驗(yàn)單獨(dú)設(shè)計(jì)測(cè)試程序。試驗(yàn)大綱在試驗(yàn)開(kāi)始前需要得到適航當(dāng)局的批準(zhǔn)。

1.4 符合性聲明（SOC）

符合性聲明是向適航當(dāng)局提交的用于表述參與試驗(yàn)的試驗(yàn)件和試驗(yàn)設(shè)施滿足制造符合性的文件。符合性聲明是按照CCAR-21-R4的要求填寫的符合性聲明表（AAC-037表）[2]。為了充分證明試驗(yàn)構(gòu)型的符合性，符合性聲明通常包含大量的支持文件，具體可見(jiàn)本文第3章的內(nèi)容。符合性聲明在試驗(yàn)開(kāi)始前需要得到適航當(dāng)局的批準(zhǔn)。

1.5 試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告是對(duì)本次試驗(yàn)結(jié)果的描述文件。試驗(yàn)報(bào)告反映了試驗(yàn)大綱中規(guī)定的每一條試驗(yàn)項(xiàng)目的結(jié)果。試驗(yàn)報(bào)告完成后需要提交適航當(dāng)局審核并得到適航當(dāng)局的批準(zhǔn)。

2 符合性說(shuō)明

2.1 簡(jiǎn)述

符合性說(shuō)明是MoC4試驗(yàn)中的重要環(huán)節(jié)，也是MoC4試驗(yàn)不同于一般試驗(yàn)室試驗(yàn)的地方。MoC4試驗(yàn)是表明飛機(jī)適航符合性的試驗(yàn)，其根本目的在于證明飛機(jī)系統(tǒng)的功能能夠正常運(yùn)行。而在地面試驗(yàn)室并不存在真實(shí)的飛行條件，并且試驗(yàn)室的設(shè)備安裝、電纜、接插件、環(huán)境條件等等都與真實(shí)的飛機(jī)環(huán)境有差異。因此，能夠證明在地面試驗(yàn)環(huán)境下產(chǎn)生的試驗(yàn)結(jié)果與飛行環(huán)境中的結(jié)果是一致的，并使適航當(dāng)局確信試驗(yàn)室環(huán)境與飛行環(huán)境的偏差不會(huì)使試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生偏差，是能夠采用MoC4方法說(shuō)明飛機(jī)適航符合性的重要前提條件。符合性說(shuō)明應(yīng)針對(duì)試驗(yàn)件（被試件）和試驗(yàn)設(shè)施分別進(jìn)行說(shuō)明。

2.2 試驗(yàn)件的符合性說(shuō)明

在MoC4試驗(yàn)中，試驗(yàn)件一般指安裝在飛機(jī)上的真實(shí)機(jī)載設(shè)備。試驗(yàn)件的制造符合性檢查在適航當(dāng)局的CCAR-21-R3文件中有詳細(xì)的規(guī)定。適航當(dāng)局或其委任代表會(huì)在試驗(yàn)件的原廠商處現(xiàn)場(chǎng)目擊試驗(yàn)件的制造過(guò)程和出廠測(cè)試，通過(guò)審查的試驗(yàn)件會(huì)被頒發(fā)適航標(biāo)簽（AAC-038表）。一般來(lái)說(shuō)，最終參與MoC4試驗(yàn)的試驗(yàn)件都應(yīng)具備適航標(biāo)簽，證明其制造符合性。特殊情況下，如果參與MoC4試驗(yàn)的試驗(yàn)件不具備適航標(biāo)簽，則需要和適航當(dāng)局協(xié)調(diào)其他用于說(shuō)明試驗(yàn)件符合性的方法，需依具體情況而定。

2.3 試驗(yàn)設(shè)施的符合性說(shuō)明

2.3.1 概述

由于在地面試驗(yàn)環(huán)境中，試驗(yàn)設(shè)施模擬了飛行環(huán)境，包含了試驗(yàn)件的連線，以及在試驗(yàn)件組成的飛機(jī)系統(tǒng)中加入的必要的測(cè)試工具，如數(shù)據(jù)采集、故障注入等，這些都是造成地面試驗(yàn)環(huán)境與飛行環(huán)境偏差的主要來(lái)源，因此，說(shuō)明試驗(yàn)設(shè)施的符合性在整個(gè)符合性說(shuō)明中顯得尤為重要。試驗(yàn)設(shè)施的符合性有以下幾個(gè)方面：

1）試驗(yàn)設(shè)施的制造符合性；

2）試驗(yàn)設(shè)施的安裝符合性

3）對(duì)偏離的分析；

4）通過(guò)一些測(cè)試來(lái)證明符合性。

2.3.2 試驗(yàn)設(shè)施的制造符合性

試驗(yàn)設(shè)施的制造符合性是為了說(shuō)明試驗(yàn)設(shè)施的整個(gè)設(shè)計(jì)制造流程是可控、可追溯的。說(shuō)明試驗(yàn)設(shè)施的性能指標(biāo)是滿足要求的。可以通過(guò)提交文件資料的方式說(shuō)明試驗(yàn)設(shè)施自身的制造符合性，包括：

1）試驗(yàn)設(shè)施的技術(shù)要求；

2）試驗(yàn)設(shè)施的制造商提供的制造符合性聲明和符合性矩陣；

3）經(jīng)承試單位批準(zhǔn)的試驗(yàn)設(shè)施的驗(yàn)收測(cè)試程序（ATP）和驗(yàn)收測(cè)試報(bào)告（ATR）；

4）試驗(yàn)設(shè)施制造商按照適航當(dāng)局的要求提供的試驗(yàn)設(shè)施制造過(guò)程文件和制造商的質(zhì)量體系文件；

5）上述四條說(shuō)明了試驗(yàn)設(shè)施的制造過(guò)程是可控的，并且最終產(chǎn)品符合技術(shù)規(guī)范。

試驗(yàn)設(shè)施的性能可通過(guò)提供試驗(yàn)臺(tái)的計(jì)量報(bào)告來(lái)說(shuō)明試驗(yàn)設(shè)施的性能是滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)（試驗(yàn)要求）的。一般情況下試驗(yàn)設(shè)施的計(jì)量每年進(jìn)行一次。

2.3.3 試驗(yàn)設(shè)施的安裝符合性

試驗(yàn)設(shè)施的安裝符合性是為了說(shuō)明在試驗(yàn)室中，被測(cè)系統(tǒng)與試驗(yàn)設(shè)施的安裝情況與飛機(jī)是一致的。說(shuō)明了本次試驗(yàn)的構(gòu)型是具有代表性的（Representative），是的可控、可追溯的?？梢酝ㄟ^(guò)提交試驗(yàn)設(shè)施的構(gòu)型說(shuō)明文件來(lái)證明安裝的符合性。這份文件描述了本次MoC4試驗(yàn)項(xiàng)目所涉及到的試驗(yàn)件在試驗(yàn)臺(tái)中是如何安裝和連接的，包括：

1）試驗(yàn)件的連接器選型；

2）試驗(yàn)件之間的連接電纜選型；

3）試驗(yàn)件之間的連接關(guān)系和連線路徑；

4）與飛機(jī)設(shè)計(jì)文件之間的追溯關(guān)系；

5）試驗(yàn)件的軟件版本；

6）試驗(yàn)設(shè)施的構(gòu)型報(bào)告（一般可由試驗(yàn)設(shè)施自動(dòng)生成）；

7）以上6項(xiàng)說(shuō)明了由試驗(yàn)件組成的被測(cè)系統(tǒng)在試驗(yàn)室的構(gòu)型與飛機(jī)是一致的。

2.3.4 偏離分析

偏離分析是為了說(shuō)明被測(cè)系統(tǒng)在加入了試驗(yàn)設(shè)施以后對(duì)其功能是沒(méi)有影響的，從而證明本次MoC4試驗(yàn)的構(gòu)型與真實(shí)飛機(jī)不一致的地方不會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響?？梢酝ㄟ^(guò)提供偏離分析報(bào)告來(lái)說(shuō)明構(gòu)型偏離產(chǎn)生的影響，包括：

1）列舉出與飛機(jī)上不一樣的試驗(yàn)件的接插件（如果有），比較其電氣特性；

2）列舉出與飛機(jī)上不一樣的試驗(yàn)件間的連接電纜（如果有），比較其電氣特性；

3）試驗(yàn)設(shè)施本身若提供試驗(yàn)件之間的連接通路時(shí)（如數(shù)據(jù)采集設(shè)施使用的信號(hào)三通板），提供這些通路的阻抗特性（一般由試驗(yàn)設(shè)施供應(yīng)商提供）；

4）列舉試驗(yàn)件的功能偏離。

2.3.5 通過(guò)增加測(cè)試的方式

由于試驗(yàn)的需要，在被測(cè)系統(tǒng)中加入了數(shù)據(jù)采集、Breakout Box等裝置，除了利用試驗(yàn)原理圖、試驗(yàn)原理分析和相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)來(lái)證明在這種情況下試驗(yàn)構(gòu)型仍然具備代表性之外，還可以采用這種方式：選取機(jī)上地面試驗(yàn)中與本次MoC4試驗(yàn)相關(guān)的5%到10%的試驗(yàn)項(xiàng)目，采用與機(jī)上地面試驗(yàn)相同的試驗(yàn)程序在試驗(yàn)臺(tái)上重做這些項(xiàng)目，并且將結(jié)果與機(jī)上地面試驗(yàn)的結(jié)果比較，如結(jié)果一致則證明了本次MoC4試驗(yàn)構(gòu)型的符合性。

2.4 試驗(yàn)設(shè)施干運(yùn)轉(zhuǎn)

試驗(yàn)設(shè)施干運(yùn)轉(zhuǎn)是為了說(shuō)明最終用于MoC4試驗(yàn)的試驗(yàn)程序是準(zhǔn)確的，說(shuō)明試驗(yàn)設(shè)施中導(dǎo)入的被測(cè)系統(tǒng)的接口控制文件（ICD）與真實(shí)飛機(jī)的ICD文件是一致的，試驗(yàn)設(shè)施干運(yùn)轉(zhuǎn)也能從一方面證明試驗(yàn)原理、試驗(yàn)件和試驗(yàn)系統(tǒng)相關(guān)功能等符合試驗(yàn)大綱相關(guān)要求和預(yù)期?？梢酝ㄟ^(guò)提交在研發(fā)試驗(yàn)階段已經(jīng)完成的試驗(yàn)程序驗(yàn)證（干運(yùn)轉(zhuǎn)）的相關(guān)試驗(yàn)文件，包括試驗(yàn)大綱和試驗(yàn)報(bào)告等。通過(guò)檢查這些已經(jīng)完成的試驗(yàn)結(jié)果，證明了用于本次MoC4試驗(yàn)的試驗(yàn)程序是經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的，能夠達(dá)到試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。同時(shí)也證明了本次試驗(yàn)中所使用的ICD數(shù)據(jù)與真實(shí)飛機(jī)的ICD數(shù)據(jù)是一致的。

2.5 質(zhì)量體系的符合性

MoC4試驗(yàn)的承試單位必須有一套完善的質(zhì)量體系，證明承試部門的各項(xiàng)流程是可控的、可追溯的。說(shuō)明質(zhì)量體系符合性的文件應(yīng)根據(jù)各單位情況而定，一般包含以下幾個(gè)方面：

1）試驗(yàn)室構(gòu)型管理規(guī)范。該規(guī)范規(guī)定了試驗(yàn)室內(nèi)部的各項(xiàng)活動(dòng)，包括故障報(bào)告、變更流程等；

2）試驗(yàn)流程管理規(guī)定。用于說(shuō)明試驗(yàn)流程的可控性，包括試驗(yàn)大綱、試驗(yàn)程序、試驗(yàn)報(bào)告的版本管理，以及他們之間的追溯關(guān)系；

3）試驗(yàn)件管理規(guī)定，用于說(shuō)明試驗(yàn)件在試驗(yàn)室的存放、安裝位置、件號(hào)、串號(hào)以及試驗(yàn)件的升級(jí)、串件、更換、維修、報(bào)廢等信息。說(shuō)明試驗(yàn)件的狀態(tài)在試驗(yàn)室是可控的、可追溯的。

2.6 人員資質(zhì)符合性

參加MoC4試驗(yàn)的人員必須具備由承試單位頒發(fā)的上崗證或設(shè)備操作資格證。

3 結(jié)論

本文對(duì)民用飛機(jī)航電系統(tǒng)在地面試驗(yàn)室開(kāi)展適航符合性驗(yàn)證試驗(yàn)的流程進(jìn)行了研究，總結(jié)了航電系統(tǒng)MoC4試驗(yàn)的一般試驗(yàn)流程，提出了航電系統(tǒng)MoC4試驗(yàn)與其他適航符合性方法相比其難點(diǎn)在于說(shuō)明在地面試驗(yàn)室條件下所得出的試驗(yàn)結(jié)果是具有代表性的。本文據(jù)此詳細(xì)分析了試驗(yàn)構(gòu)型的符合性說(shuō)明方法，從試驗(yàn)件、試驗(yàn)設(shè)施、質(zhì)量體系、試驗(yàn)程序和人員資質(zhì)等方面詳細(xì)闡述了其能夠滿足符合性所應(yīng)具備的條件。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：曹明明]