民用飛機構(gòu)型偏離清單（CDL）項目制定流程與分析方法

孫雨辰　張　毓　劉鎮(zhèn)承

上海飛機設(shè)計研究院，上海，200000

民用飛機構(gòu)型偏離清單（CDL）項目制定流程與分析方法

孫雨辰張毓劉鎮(zhèn)承

上海飛機設(shè)計研究院，上海，200000

根據(jù)CCAR25.185和AC25-7C中構(gòu)型偏離清單制定的要求，結(jié)合某型民機型號工作的經(jīng)驗，探索出民用飛機構(gòu)型偏離清單中項目制定的流程與評估方法，規(guī)定項目制定的原則、項目來源、制定流程、具體分析內(nèi)容方法與試飛驗證方法，該項工作能夠為民機領(lǐng)域構(gòu)型偏離清單的制定提供有益參考。

構(gòu)型偏離清單 評估流程 分析方法 試飛驗證方法

本文基于型號工作經(jīng)驗，對構(gòu)型偏離清單的研究工作進行了初步研究，其內(nèi)容能夠?qū)ζ渌吞柮駲C相關(guān)工作的開展起到指導作用，也有利于提高國產(chǎn)民用飛機在航線運營過程中的簽派率。

1　和項目制定原則

依據(jù)AC25-7C《運輸類飛機合格審定飛行試驗指南》中§235節(jié)“與設(shè)計小改（外形）及構(gòu)型偏離清單項目有關(guān)的性能降低的考慮”和§236節(jié)“構(gòu)型偏離清單”的要求和型號工作的開展，確定制定飛機構(gòu)型偏離清單的基本原則如下：

a） 構(gòu)型偏離清單中任意項目缺失不會影響飛行安全；

b） 構(gòu)型偏離清單中口蓋的缺失應(yīng)不能影響飛機閃電防護安全；

c） 構(gòu)型偏離清單中項目不包含結(jié)構(gòu)主承力零部件；

d） 構(gòu)型偏離清單中任意項目缺失應(yīng)能夠在航前外部目視檢查過程中探測到；

e） 任何系統(tǒng)缺失零部件數(shù)目不得超出構(gòu)型偏離清單中最大限制，同一系統(tǒng)缺失多個部件時，應(yīng)說明這些部件所處位置有何特定要求；

f） 可以同時缺失不同系統(tǒng)的部件；

2　項目來源

可以作為飛機構(gòu)型偏離清單項目的來源包括：

a） 已有機型數(shù)據(jù)支持

已有機型的數(shù)據(jù)對初步劃定構(gòu)型偏離清單初步評估范圍具有良好的指引作用，對于相似機型CDL列出的項目，需要具體分析其工作環(huán)境是否相同，系統(tǒng)構(gòu)型是否相似等因素，區(qū)別差異，仔細評估；

b） 系統(tǒng)專業(yè)工程分析

各個系統(tǒng)設(shè)計部門根據(jù)系統(tǒng)零部件在系統(tǒng)上實現(xiàn)的功能、承載的大小、缺失后對系統(tǒng)的影響，以定性和定量的方法對系統(tǒng)所有零部件進行分析，初步列出允許缺失的構(gòu)型項目；

c） 試飛現(xiàn)場數(shù)據(jù)

在飛機首飛以后，根據(jù)試飛現(xiàn)場故障數(shù)據(jù)、搜集到的飛機零部件缺失統(tǒng)計數(shù)據(jù)，作為構(gòu)型偏離清單項目的輸入；

3　評估流程

a） 初步制定構(gòu)型偏離參考清單

根據(jù)飛機各個系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)型初步篩選出符合CDL制定原則的項目，內(nèi)容僅需包括系統(tǒng)/部件章節(jié)編號、允許缺失零部件名稱。以便各個系統(tǒng)專業(yè)進行構(gòu)型偏離清單的進一步制定與篩選；

b） 系統(tǒng)專業(yè)確認并完善

各個系統(tǒng)專業(yè)依據(jù)各個系統(tǒng)所包含飛機外部零部件的位置、功能、承載方式、對系統(tǒng)重要度對參考清單中的零部件進行確認并完善，添加或刪除項目，同時提供零部件編號、放行允許缺失數(shù)目，缺失后對系統(tǒng)功能的影響，并說明是否需要額外限制條件，同時提供零部件在飛機所處位置清晰指示圖和零部件二維圖；

c） 安全性影響評估

對允許缺失的零部件進行安全性影響評估，說明項目缺失的危害等級、對飛行安全性的影響和航路并發(fā)故障影響，從中篩選并刪除對飛機安全性有不利影響的項目；

d） 閃電防護影響評估

由E3專業(yè)針對允許缺失的零部件進行閃電防護分析，只有能夠分析證明在飛機暴露于閃電環(huán)境期間和之后，允許缺失的外部零部件之內(nèi)的電子電氣系統(tǒng)不會受到不利影響，才能作為構(gòu)型偏離清單項目；

e） 重量重心影響計算

計算每項零部件最大允許數(shù)目缺失后對飛機空載狀態(tài)下重心改變量的影響，從中篩選并刪除對飛機重心位置影響較大的項目；

f） 氣動阻力增量計算

對每個缺失的零部件進行氣動阻力增量計算，從中篩選并刪除對低速和高速特性影響較大的項目；

4　分析方法

對于納入構(gòu)型偏離清單候選項目的缺失零部件，需要對其進行系統(tǒng)功能評估、氣動阻力評估、氣動性能影響評估、飛機重心改變量評估，并通過試飛驗證進行篩選，本章節(jié)對具體評估內(nèi)容與方法進行了詳細論述。

4.1系統(tǒng)功能評估

對于擬納入構(gòu)型偏離清單的零部件，需要從系統(tǒng)功能上對其進行評估，具體包括零部件在飛機上的安裝位置、缺失對系統(tǒng)功能影響、是否為結(jié)構(gòu)主承力件。此外，需要對零部件的缺失進行安全性影響評估，包括項目缺失的危害等級、對飛行安全性的影響和航路并發(fā)故障影響，從中篩選并刪除對飛機安全性有不利影響的項目。

4.2飛機氣動阻力影響評估

部分零部件的缺失會導致飛機氣動阻力的變化，評估時要按照缺失零部件的結(jié)構(gòu)特征和不同屬性分別對氣動力的改變進行分析，具體分類如下：

a） 外漏的空腔

在飛機發(fā)生某些外部面板、口蓋缺失時，會在機身外表面形成外露的空腔，破壞飛機原有光潔氣動外形，產(chǎn)生額外的阻力，常見的缺失零部件包括：燈罩、面板、勤務(wù)門。

b） 環(huán)控系統(tǒng)排氣格柵

飛機的環(huán)控系統(tǒng)工作是通過沖壓空氣管路將外界空氣引入，對發(fā)動機引氣進行降溫，從而為機內(nèi)提供溫度適宜的空氣，沖壓空氣管路包括進氣門、排氣格柵、熱交換器和循環(huán)風扇。進氣口或排氣風門結(jié)構(gòu)有缺損，都會影響到環(huán)控系統(tǒng)管路的壓強變化。

c） 整流裝置

整流裝置的缺失必然會導致氣動阻力的增加，常見的整流裝置包括襟翼滑軌整流罩、做動器整流板、反推整流罩等。整流裝置的缺失導致氣動阻力增量為缺失整流罩后外漏設(shè)備產(chǎn)生的阻力與保留整流罩的阻力差值。

整流裝置的缺失導致氣動阻力增量的計算方式如下：

d） 尾椎蓋

保守起見，認為飛機尾椎蓋的丟失導致底部阻力的增加，其數(shù)值取決于尾椎尺寸、機身等效直徑、摩擦阻力和粘性壓差阻力。

4.3氣動性能降級評估

對飛機氣動阻力有影響的項目，需要分析其對飛行性能的影響，計算時依據(jù)AC25-7C中要求進行保守計算，即將阻力增量乘以2，再計算單發(fā)時的性能影響。

4.3 飛機重心改變量評估

零部件缺失如果對飛機重心有較大的改變，將不能作為構(gòu)型偏離清單項目。在飛機空載狀態(tài)下，零部件缺失對航向重心影響最大，因此以空機零部件缺失對航向重心影響量作為評估標準。

4.4試飛驗證方法

對CDL中項目試飛驗證，以證明某一項目缺失后不會對飛機操穩(wěn)特性產(chǎn)生影響。試飛科目需要至少包括過載桿力梯度-機動特性、抖振特性、高速特性-縱橫向顛傾，以證明所評估的項目缺失后，直到VMO/MMO速度，飛機沒有明顯的飛行特性變化或不利于適航性的影響。進一步根據(jù)試飛結(jié)果，分析證明飛機對直到VD/MD 速度飛機的操縱特性沒有惡化。

為了研制項目缺失對飛機操縱穩(wěn)定性的影響，需要至少開展以下科目的試飛驗證：

a） 抖振特性和空速檢查

該科目試驗目的是為了檢查飛機加速到VMO/ MMO 的任一速度的直線飛行中是否出現(xiàn)可察覺的抖振。試飛方法是以飛機的巡航馬赫數(shù)建立初始配平狀態(tài)，以最大連續(xù)推力以1.0g加速到VMO/MMO，檢查在該過程中是否出現(xiàn)可覺察抖振?？颇客ㄟ^驗證的可接受判據(jù)為：飛機在任何很可能的運行情況下，都不會發(fā)生任何妨礙繼續(xù)安全飛行的振動和抖振，空速檢查時，左右空速差異可接受。

b） 高速特性-縱橫向顛傾

該科目試驗目的是為了驗證突風顛傾時飛機的高速特性。試飛方法是在俯仰姿態(tài)已建立但在達到VMO/MMO之前，使飛機滾轉(zhuǎn)15°～25°，應(yīng)保持既定姿態(tài)直到超速警告發(fā)出后3 s，然后改出，改出過程中過載不大于1.5g?？颇客ㄟ^驗證的可接受判據(jù)為：機動過程中張益達速度不超過VDF-9Kn/MDF-0.015M；機動動作完成后，不需要特別大的駕駛桿力或特殊技巧能使飛機恢復正常姿態(tài)；飛行過程中不出現(xiàn)會削弱駕駛員判讀儀表或操縱飛機恢復正常能力的抖振。進行該科目試飛驗證時，為了確保飛機處于最不利條件，對構(gòu)型偏離清單中位于機翼、增升裝置、操縱舵面等對橫航向氣動可能產(chǎn)生影響的項目進行單側(cè)拆除。

c） 縱向配平

試飛方法是在給定配平狀態(tài)下松桿飛行20s，檢驗高速飛行時馬赫數(shù)配平正常工作?？颇客ㄟ^驗證的可接受判據(jù)為：飛機配平后，主操縱裝置或其它相應(yīng)的配平機構(gòu)不再移動時，飛機的縱向是可以維持配平的。

5　結(jié)論

飛機的構(gòu)型偏離清單的內(nèi)容涉及全機所有系統(tǒng)，范圍很廣，需要評估的內(nèi)容多，其詳細程度直接影響到飛機在運營過程中的簽派率。針對構(gòu)型偏離清單的制定與深入研究對民用飛機的簽派率與運營成本有重要意義，在今后工作中有必要通過分析允許缺失零部件屬性，劃定可能納入構(gòu)型偏離清單的潛在項目的范圍，同時通過對簽派可靠度開展分析，并結(jié)合飛機運營后數(shù)據(jù)，評估得到CDL的完善程度對簽派可靠度的影響。

（References）

［1］中國民用航空局.2011.CCAR25-R4中國民用航空規(guī)章運輸類飛機適航標準［S］.

［2］中國民用航空局.2012.AC25-7C運輸類飛機合格審定飛行試驗指南［S］.

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7　結(jié)論

利用金屬粉末注射成型技術(shù)（metal injection molding MIM）燒制的氣體動壓軸承TiC基金屬陶瓷坯件成型精度高，顯著減少加工余量，零件加工成本大幅度降低；在軸承加工方面，解決了亞微米級尺寸、形位公差的加工難度；在軸承組套技術(shù)方面，實現(xiàn)了最佳工作間隙的控制并且軸承起浮性能好。因此TiC基高強度金屬陶瓷材料在氣體動壓軸承研制中具有較好的應(yīng)用效果。

參考文獻（References）

［1］王云飛.氣體潤滑理論與氣體軸承設(shè)計［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1999.

［2］ 梁閣亭，惠俊軍．陀螺儀的發(fā)展及應(yīng)用［J］．飛航導彈，2006（4）.

［3］郭秀中．慣性系統(tǒng)陀螺儀理論［M］．北京：國防工業(yè)出版社，1996 （7）.

［4］孫新民.對小型靜電陀螺儀球形轉(zhuǎn)子的研磨技術(shù)［J］.新技術(shù)新工藝，2000（4）.