國內(nèi)輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)（固定翼）適航取證分析研究

金 鐳 苗延青 胡 濤

（中航工業(yè)綜合技術(shù)研究所，北京 100028）

國內(nèi)輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)（固定翼）適航取證分析研究

金 鐳 苗延青 胡 濤

（中航工業(yè)綜合技術(shù)研究所，北京 100028）

梳理了當(dāng)前我國輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)適航取證政策要求，以固定翼輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)為例，分析梳理輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)取證適航管理要求、適航性技術(shù)要求，從審定基礎(chǔ)、設(shè)計(jì)保證體系構(gòu)建、適航性設(shè)計(jì)和符合性驗(yàn)證、符合性驗(yàn)證試飛、制造符合性等方面進(jìn)行分析研究，梳理固定翼輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)取證需注意的問題，為固定翼輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)研制單位適航取證提供參考。

輕型運(yùn)動(dòng)航空器；輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)；適航取證；符合性

隨著我國低空空域的逐步開放，通用航空產(chǎn)業(yè)迎來了快速發(fā)展，在通用航空器制造方面，尤其是小型航空器領(lǐng)域民企的強(qiáng)勢(shì)介入，使得通航制造業(yè)愈加繁榮。由于航空產(chǎn)品研制過程及產(chǎn)品復(fù)雜程度的不同，通用航空器的適航管理與公共運(yùn)輸航空器相比在適航技術(shù)要求及管理程序方面均有一定的差異。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國通用航空器研發(fā)制造項(xiàng)目中，輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)項(xiàng)目占比近60%。相對(duì)于CCAR-23-R3《正常類、實(shí)用類、特技類和通勤類飛機(jī)》規(guī)定的飛機(jī)類型，輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)雖然構(gòu)型更簡單，但其適航管理和技術(shù)方面的要求也有鮮明的特點(diǎn)。

與國外較為開放的空域相比，國內(nèi)通航改革還在穩(wěn)步的推進(jìn)，遠(yuǎn)未達(dá)到開放的程度，為保證公眾利益、推動(dòng)通航業(yè)的發(fā)展、規(guī)范產(chǎn)品研制過程，國內(nèi)適航當(dāng)局頒布了相關(guān)的審定程序及指導(dǎo)文件，本文以固定翼輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)為例，梳理輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)取證適航管理要求，分析其適航性技術(shù)要求，梳理固定翼輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)取證需注意的問題，為固定翼輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)研制單位適航取證提供參考。

1 輕型運(yùn)動(dòng)航空器的定義

AC-21-AA-2015-25R1《輕型運(yùn)動(dòng)航空器適航管理政策指南》定義的輕型運(yùn)動(dòng)航空器包括固定翼輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)（以下簡稱輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)）、滑翔機(jī)、旋翼機(jī)和輕于空氣的航空器。本文以固定翼輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)為例進(jìn)行分析研究，作為固定翼輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)還應(yīng)滿足如下條件：

—— 最大起飛重量不超過

· 600 公斤（1320 磅）的輕于空氣的航空器；

· 600 公斤（1320 磅）的不用于水上運(yùn)行的航空器；或者

· 650 公斤（1430 磅）的用于水上運(yùn)行的航空器。

—— 在海平面標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，最大連續(xù)功率狀態(tài)下最大平飛空速（VH）不超過120 節(jié)校正空速；

—— 在最大審定起飛重量和最臨界的重心位置，并不使用增升裝置的條件下，航空器最大失速速度或者最小定常飛行速度（VS1）不超過45 節(jié)校正空速；

—— 包括飛行員的最大座位數(shù)不超過2 座；

—— 如果是動(dòng)力航空器，為單臺(tái)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)；

—— 如果是除動(dòng)力滑翔機(jī)外的動(dòng)力航空器，為定距或者槳距可地面調(diào)節(jié)的螺旋槳；

—— 如果具有座艙，為非增壓座艙；

—— 除了用于水上運(yùn)行的航空器或者滑翔機(jī)外，為固定起落架；

—— 對(duì)于用于水上運(yùn)行的航空器，為固定或者可重新定位起落架；

2 輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)適航管理要求

我國民航局頒布關(guān)于輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)取證的適航管理文件包括：

CCAR-21-R3《民用航空產(chǎn)品和零部件合格審定規(guī)定》、AP-21-AA-2015-37R1《輕型運(yùn)動(dòng)航空器型號(hào)設(shè)計(jì)批準(zhǔn)審定程序》、AC-21-AA-2015-25R1《輕型運(yùn)動(dòng)航空器適航管理政策指南》和AP-21-AA-2010-04R4《生產(chǎn)批準(zhǔn)和監(jiān)督程序》

下面對(duì)幾個(gè)管理要求作進(jìn)一步的分析。

2.1 CCAR-21-R3《民用航空產(chǎn)品和零部件合格審定規(guī)定》

輕型運(yùn)動(dòng)航空器按照限用類航空器進(jìn)行監(jiān)管。CCAR-21-R3第21.25條“型號(hào)設(shè)計(jì)批準(zhǔn)書的頒發(fā)：限用類航空器”給出了限用類航空器的取證政策，并明確指出限用類航空器指僅供專門作業(yè)用的某種類別的航空器。21.25條是輕型運(yùn)動(dòng)航空器取證和作業(yè)范圍的頂層要求。

2.2 AC-21-AA-2015-25R1《輕型運(yùn)動(dòng)航空器適航管理政策指南》

該咨詢通告提供輕型運(yùn)動(dòng)航空器型號(hào)合格審定、生產(chǎn)許可審定、適航審定等相關(guān)的適航管理政策指南。提供輕型運(yùn)動(dòng)航空器可接受的型號(hào)合格審定、生產(chǎn)許可審定和適航審定的方法。其中在型號(hào)合格審定中，AC-21-AA-2015-25R1規(guī)定輕型運(yùn)動(dòng)類航空器的審定基礎(chǔ)以ASTM系列標(biāo)準(zhǔn)（表1）為主體，審定程序依據(jù)AP-21-AA-2015-37R1。在生產(chǎn)許可審定方面，可以滿足AP-21-08《僅依據(jù)型號(hào)合格證生產(chǎn)的審定和監(jiān)督程序》、AP-21-AA-2010-04R4《生產(chǎn)批準(zhǔn)和監(jiān)督程序》或適用的ASTM標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 AP-21-AA-2015-37R1《輕型運(yùn)動(dòng)航空器型號(hào)設(shè)計(jì)批準(zhǔn)審定程序》

該程序規(guī)定了輕型運(yùn)動(dòng)航空器型號(hào)設(shè)計(jì)批準(zhǔn)書的申請(qǐng)和受理、批準(zhǔn)審查組、型號(hào)設(shè)計(jì)批準(zhǔn)書的審定程序、型號(hào)設(shè)計(jì)批準(zhǔn)書的證后管理等內(nèi)容，并給出了符合性檢查清單模板、建議局方參與的關(guān)鍵符合性驗(yàn)證項(xiàng)目、設(shè)計(jì)保證系統(tǒng)的要求等內(nèi)容。

2.4 AP-21- 04-R3《生產(chǎn)許可審定和監(jiān)督程序》

該程序規(guī)定了民用航空產(chǎn)品生產(chǎn)許可證的審定、審查和頒發(fā)要求，以及對(duì)生產(chǎn)許可證持有人的管理和監(jiān)督規(guī)定。AC-21-AA-2015-25R1規(guī)定輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)可以參考該程序取得生產(chǎn)批準(zhǔn)。對(duì)于輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)來說，質(zhì)量控制系統(tǒng)、制造符合性檢查以及供應(yīng)商控制等方面可參考該程序。

3 輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)適航性技術(shù)要求

AC-21-AA-2015-25R1規(guī)定，輕型運(yùn)動(dòng)航空器設(shè)計(jì)批準(zhǔn)必須滿足CCAR-21-R3第21.25條要求，以及作為輕型運(yùn)動(dòng)航空器設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)行和維修標(biāo)準(zhǔn)的美國試驗(yàn)和材料標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ASTM）的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。不同類型輕型運(yùn)動(dòng)航空器適用的ASTM標(biāo)準(zhǔn)及其版本如表1所示。這些規(guī)章條款要求和適用的ASTM標(biāo)準(zhǔn)外加必要的專用條件就構(gòu)成了型號(hào)的審定基礎(chǔ)。表1對(duì)輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)適用的ASTM標(biāo)準(zhǔn)及幾份標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵內(nèi)容進(jìn)行了梳理。

表1 輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)適用的ASTM標(biāo)準(zhǔn)及關(guān)鍵內(nèi)容梳理

續(xù)表1 輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)適用的ASTM標(biāo)準(zhǔn)及關(guān)鍵內(nèi)容梳理

4 輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)取證過程中需注意的問題

輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)在適航取證過程中，需要開展多個(gè)方面的技術(shù)工作，本文結(jié)合型號(hào)實(shí)踐，從設(shè)計(jì)保證體系構(gòu)建、適航性設(shè)計(jì)和符合性驗(yàn)證以及其他方面分析輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)取證過程中需注意的問題。

4.1 設(shè)計(jì)保證體系構(gòu)建方面

設(shè)計(jì)保證體系構(gòu)建工作主要可以分為兩個(gè)方面：設(shè)計(jì)保證手冊(cè)的編寫和底層程序的編寫。AP-21-AA-2015-37R1《輕型運(yùn)動(dòng)航空器型號(hào)設(shè)計(jì)批準(zhǔn)審定程序》附錄3對(duì)輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)設(shè)計(jì)保證系統(tǒng)給出了構(gòu)建要求，雖然其設(shè)計(jì)、適航、獨(dú)立監(jiān)督等3大職能和組織機(jī)構(gòu)、職責(zé)、程序、資源等4大要素的構(gòu)建要求與AP-21-AA-2011-03-R4相比得到了簡化，但這些要求依然應(yīng)得到申請(qǐng)人設(shè)計(jì)保證系統(tǒng)的覆蓋。

申請(qǐng)人應(yīng)首先參考AP-21-AA-2015-37R1附錄3的要求，對(duì)設(shè)計(jì)保證手冊(cè)的頂層要求予以分析，明確設(shè)計(jì)保證手冊(cè)的大綱，然后根據(jù)企業(yè)頂層管理文件、組織結(jié)構(gòu)及職責(zé)、研制單位工作程序以及人力資源情況編制設(shè)計(jì)保證手冊(cè)初稿，隨后，在手冊(cè)初稿的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充設(shè)計(jì)保證系統(tǒng)框架、補(bǔ)充設(shè)計(jì)保證系統(tǒng)的組織、職責(zé)和資源等內(nèi)容，補(bǔ)充設(shè)計(jì)保證系統(tǒng)的底層程序，如型號(hào)的構(gòu)型管理程序、偏離處理程序、設(shè)計(jì)更改批準(zhǔn)程序等等。

4.2 適航性設(shè)計(jì)和符合性驗(yàn)證方面

申請(qǐng)人應(yīng)結(jié)合自身型號(hào)特點(diǎn)逐一對(duì)每個(gè)條款進(jìn)行解讀，同時(shí)梳理?xiàng)l款要求應(yīng)采用的符合性驗(yàn)證方法，明確應(yīng)開展的所有符合性驗(yàn)證工作。在具體的設(shè)計(jì)和符合性驗(yàn)證方面，應(yīng)注意以下問題。

在載荷計(jì)算方面，ASTM F2245-14第5章給出了飛機(jī)結(jié)構(gòu)載荷計(jì)算方面的要求，其中，第5章的5.2.1～5.7.3節(jié)的載荷要求，也可以通過附錄X1～X7提供的簡化設(shè)計(jì)載荷準(zhǔn)則來實(shí)現(xiàn)。附錄X1簡化設(shè)計(jì)載荷準(zhǔn)則是一套簡化的載荷計(jì)算方法，該準(zhǔn)則在內(nèi)容上與CCAR-23-R3附件A簡化設(shè)計(jì)載荷準(zhǔn)則是相似的。一般情況下，如該簡化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則適用，輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)的載荷計(jì)算工作將得到簡化。

在試驗(yàn)室試驗(yàn)和整機(jī)地面試驗(yàn)方面，ASTM F2245-14第5章給出的飛機(jī)結(jié)構(gòu)方面的要求很多需要通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)或整機(jī)地面試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，如機(jī)翼強(qiáng)度試驗(yàn)、發(fā)動(dòng)機(jī)架強(qiáng)度試驗(yàn)、應(yīng)急著陸載荷試驗(yàn)等等。應(yīng)注意輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)結(jié)構(gòu)由于大量采用復(fù)合材料而對(duì)試驗(yàn)提出的特殊要求。例如，ASTM F2245-14 5.8.1.1條要求計(jì)算地面載荷系數(shù)，作為起落架地面載荷符合性驗(yàn)證的輸入。計(jì)算地面載荷系數(shù)需要得到復(fù)合材料起落架的壓縮行程，而復(fù)合材料壓縮行程很難準(zhǔn)確給出，就很難準(zhǔn)確得到地面載荷系數(shù)。所以該條款對(duì)于復(fù)合材料起落架與金屬起落架不建議采取相同的驗(yàn)證方法，可以將該條款與后續(xù)幾個(gè)條款合并，以落振試驗(yàn)的方式驗(yàn)證符合性。

在飛行試驗(yàn)方面，ASTM F2245-14第4章給出了飛機(jī)飛行方面的適航性要求，主要包括飛行速度限制、重量重心限制、螺旋槳和槳距限制、性能、操縱性和機(jī)動(dòng)性、穩(wěn)定性、振動(dòng)和抖振等要求。這些要求以及F2245第6章空速指示系統(tǒng)校準(zhǔn)要求，一般通過飛行試驗(yàn)的方法進(jìn)行符合性驗(yàn)證。有的要求如空速和高度校準(zhǔn)試飛，失速速度和失速特性試飛等可以作為獨(dú)立的科目試飛，而有的要求如螺旋槳轉(zhuǎn)速和槳距限制、螺旋槳—發(fā)動(dòng)機(jī)—機(jī)身相互影響等可以在這些試飛科目過程中進(jìn)行驗(yàn)證。試飛過程中駕駛員對(duì)于飛機(jī)操縱性、穩(wěn)定性、機(jī)動(dòng)性等的評(píng)價(jià)和駕駛體驗(yàn)尤為重要，部分條款要求的符合性也是通過飛行員的評(píng)判來確定，需要針對(duì)每項(xiàng)科目及時(shí)進(jìn)行記錄。例如，在振動(dòng)方面，條款所要求的在任何VS至VDF速度范圍內(nèi)“不應(yīng)出現(xiàn)驗(yàn)證的抖振、過度的機(jī)身或控制面振動(dòng)、顫振或者操縱發(fā)散”的符合性就是通過試飛員的觀察和操縱體驗(yàn)來確定。

4.3 其他方面

除了上述方面之外，還有一些問題也需要予以關(guān)注。

例如在構(gòu)型管理方面，構(gòu)型管理工作要求并沒有簡化，只是輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)的構(gòu)型相對(duì)于民用公共運(yùn)輸飛機(jī)來說更簡單。構(gòu)型管理工作需要制定專門的管理程序，納入設(shè)計(jì)保證系統(tǒng)之中。

在標(biāo)準(zhǔn)件方面，國外輕型飛機(jī)往往采用大量不同規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)件，不利于型號(hào)構(gòu)型管理，一般宜減少標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格。

在質(zhì)控體系方面，建議申請(qǐng)人在TDA取證階段就嚴(yán)格按照AP-21-04《生產(chǎn)許可審定和監(jiān)督程序》中ACSEP評(píng)審大綱的要求逐步構(gòu)建質(zhì)量控制系統(tǒng)，完善質(zhì)量手冊(cè)、程序及作業(yè)文件等，其中應(yīng)特別注意對(duì)金屬和復(fù)合材料等非金屬零部件生產(chǎn)的檢驗(yàn)工作，尤其是零部件的檢驗(yàn)程序和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建，從而大量減少PC取證階段的工作量。

在制造符合性檢查方面，局方對(duì)輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)的制造符合性檢查要求與CCAR 23、25部飛機(jī)的制造符合性檢查的要求是一致的，只是在檢查對(duì)象上有所區(qū)別。申請(qǐng)人也應(yīng)按照AP-21-04-R3程序做好制造符合性檢查準(zhǔn)備工作。

5 結(jié)論

目前，我國已規(guī)定了輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)專門的適航管理程序和適航性技術(shù)要求，輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)的適航取證工作需要注意一系列的適航管理和技術(shù)問題。研制企業(yè)要深入理解國內(nèi)輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)的適航技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及管理程序，注意汲取經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，更好地推進(jìn)輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)的適航取證工作。

（編輯：雨晴）

T-65

C

1003-6660（2016）06-0028-04

10.13237/j.cnki.asq.2016.06.007