民用飛機持續(xù)適航事件風(fēng)險評估研究

郭鑫

【摘 要】及時準確地識別、分析、評價民用飛機在運行和維護階段的事件風(fēng)險，是航空器設(shè)計制造商和適航當局極為關(guān)心的問題，對保障民用飛機的持續(xù)適航性具有十分重要的意義。本文基于相關(guān)適航規(guī)章與標準，對民用飛機持續(xù)適航事件風(fēng)險評估國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，事件來源和分類，持續(xù)適航事件風(fēng)險評估流程和風(fēng)險評估方法進行了分析和研究，最后結(jié)合中國民用飛機發(fā)展現(xiàn)狀對民用飛機持續(xù)適航事件風(fēng)險評估進行了總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】民用飛機；持續(xù)適航；不安全事件；風(fēng)險評估

0 引言

持續(xù)適航指飛機投入運行后，在其使用壽命內(nèi)的任何時間都符合其型號審定的適航要求，并始終處于安全運行狀態(tài)。持續(xù)適航階段涵蓋了飛機交付使用到退役、報廢的整個使用壽命期[1]。

風(fēng)險評估是針對事件的安全風(fēng)險進行辨識、評估以及決定是否采取行動的過程。建立完善的持續(xù)適航風(fēng)險評估體系不僅能減少事故發(fā)生、提高航空器的安全性和可靠性，而且可以通過不斷修正設(shè)計缺陷來改進設(shè)計、積累經(jīng)驗，向新技術(shù)、新標準探索邁進，進而促進航空器設(shè)計、制造水平的整體提高，提升航空器的市場競爭力。

1 持續(xù)適航事件風(fēng)險評估研究現(xiàn)狀

早在1970 年，美國的航空器制造廠家就已經(jīng)建立了專家隊伍，對航空器運行過程中出現(xiàn)的故障、失效和缺陷對飛行安全的影響開展評估，并根據(jù)評估結(jié)果制定相應(yīng)改進措施，提高飛機的安全性和可靠性。許多學(xué)者對民航風(fēng)險評估進行了較為深入的研究[2]，Lee通過整合模糊語言標度法、失效模式影響與危害度原理、切實可能低原則，提出評估民航安全風(fēng)險因子的定量模型。Milan以航空安全記錄為基礎(chǔ)，分析了導(dǎo)致航空事故因素，提出基于時間的航空事故發(fā)生概率模型，量化航空事故風(fēng)險。

國外先進航空器制造廠家例如波音、空客等航空制造廠商經(jīng)過幾十年多個型號研制，已經(jīng)形成了較為完整的風(fēng)險管理、分析、評估、試驗的方法和手段，收集了大量的民用飛機在試驗、運行過程中的使用數(shù)據(jù)和故障信息，能夠有效地指導(dǎo)飛機設(shè)計、試驗、運行階段的風(fēng)險評估工作。

我國民用航空企業(yè)起步較晚，目前研制的新舟60飛機、ARJ21飛機運營時間較短，干線客機C919尚未首飛，雖然在運行支持和持續(xù)適航方面開展了一系列的工作，但是尚未建立一種有效且實用的詳細風(fēng)險評估方法和流程。目前國內(nèi)還沒有專門開展針對民用運輸航空器運行安全性評估方面的研究，因此，結(jié)合我國民用運輸航空器的運行故障數(shù)據(jù)，開展中國民用運輸航空器運行安全性評估方法研究，實現(xiàn)對運輸航空器的運行安全風(fēng)險監(jiān)控，對保持并提高我國運輸航空器機隊的整體安全水平有著重要的意義。

2 持續(xù)適航中事件

信息是指飛機在設(shè)計、制造、使用、維護過程中發(fā)生或發(fā)現(xiàn)的各類失效、故障、缺陷等，將其中在運營階段影響或可能影響航空器安全運行的信息定義為運營事件，簡稱事件。事件來源主要包括四方面：設(shè)計制造機構(gòu)、機務(wù)維修機構(gòu)、運營機構(gòu)和適航管理部門[3]，信息流轉(zhuǎn)如圖1 所示：

依據(jù)嚴重程度進行劃分，事件可分為適航性事件、不安全狀態(tài)事件和非不安全狀態(tài)事件。根據(jù)事件原因不同，事件分為飛機系統(tǒng)事件，飛機結(jié)構(gòu)事件，飛機動力裝置事件，人為因素和其它事件。

3 事件風(fēng)險評估流程

在民機持續(xù)適航階段，只有當飛機或零部件發(fā)生失效、故障或缺陷被觀察到后才會成為事件。通過風(fēng)險評估，對已發(fā)生的事件進行評估，分析事件發(fā)生的可能性及后果的嚴重性，判斷事件對飛機造成的影響是否超出規(guī)定的適航風(fēng)險水平，估計引發(fā)事件的危險源的失效率及其失效對系統(tǒng)或設(shè)備的影響，為制定風(fēng)險緩解措施和改正措施提供決策支持。圖2給出了持續(xù)適航階段風(fēng)險評估的基本流程，包括以下6個步驟：

3.1 危險源辨識

危險源辨識是查找、識別和記錄風(fēng)險的過程。通過對事件進行分析，鑒定出事件的危險源、危險性質(zhì)、存在狀況以及觸發(fā)因素等。主要包括：識別導(dǎo)致事件發(fā)生的原因、風(fēng)險源、事件的信息和環(huán)境等，確定事件發(fā)生的基本過程。

風(fēng)險識別采用的主要分析技術(shù)是根原因分析。通過根原因分析可以得出事件發(fā)生的根原因，并確定事故鏈，即事件如何從初始事件發(fā)展到最終事件。

3.2 風(fēng)險類型確定

風(fēng)險類型確定是判斷事件風(fēng)險類型的過程。事件的風(fēng)險類別主要包括與飛機系統(tǒng)有關(guān)的風(fēng)險、與飛機結(jié)構(gòu)強度有關(guān)的風(fēng)險等[4]。當確定事件的風(fēng)險類型后，通過組建相關(guān)的風(fēng)險評估小組，對事件開展進一步的風(fēng)險評估工作。

事件的風(fēng)險類型主要分為以下五類：

1）通過CCAR 25.1309符合性驗證工具進行分析的與飛機系統(tǒng)相關(guān)的風(fēng)險；

2）由于強度不足而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)件出現(xiàn)潛在失效的風(fēng)險；

3）因不符合特定的飛機特性取證要求所引起的風(fēng)險；

4）與超出CCAR 25.1309要求但仍在CCAR 25部要求范圍內(nèi)的飛機系統(tǒng)相關(guān)的風(fēng)險；

5）與緊急情況下需要使用的飛機系統(tǒng)相關(guān)的風(fēng)險。

3.3 后果嚴重性等級確定

后果嚴重性等級確定是確定事件導(dǎo)致后果的嚴重性等級的過程。為了確定事件的后果嚴重性等級，應(yīng)了解所觀測事件在飛機運營過程中產(chǎn)生的實際后果，例如，對飛機、飛行機組以及乘客和客艙機組等的影響情況，根據(jù)表1中所列的相應(yīng)等級劃分來實現(xiàn)。

3.4 發(fā)生可能性概率確定

發(fā)生可能性概率確定是分析與計算事件發(fā)生的可能性概率。評定方法可以是定性分析也可以是定量分析，主要取決于掌握該事件信息和相關(guān)資料的詳細程度。對于定性分析，主要是指結(jié)合實際的工程經(jīng)驗和表2的定義來估計該事件的發(fā)生可能性情況。對于定量分析，則是對大量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析與計算，包括單機風(fēng)險評估和機隊風(fēng)險評估。

3.5 風(fēng)險水平確定

風(fēng)險水平確定是指根據(jù)風(fēng)險水平標準，確定事件的風(fēng)險水平。為了確定事件的風(fēng)險水平，先給出相應(yīng)的風(fēng)險矩陣定義，如圖3所示。圖中X軸對應(yīng)表1的事件后果嚴重性等級，Y1軸對應(yīng)表2的發(fā)生可能性等級劃分，即采用定性分析的情況，Y2軸則對應(yīng)AC25.1309-1B所給出的允許發(fā)生可能性概率，即采用定量分析的情況。

該風(fēng)險矩陣分為三個區(qū)域，紅色、黃色和綠色區(qū)域分別代表不可接受風(fēng)險、可容忍風(fēng)險和可接受風(fēng)險。不同的風(fēng)險等級對應(yīng)不同的操作措施和風(fēng)險管理目標。

當確定事件的后果嚴重性等級和發(fā)生可能性概率之后，結(jié)合圖3風(fēng)險矩陣，即可確定事件對應(yīng)的風(fēng)險水平。

3.6 適當措施建議

適當措施建議是通過風(fēng)險評估工作，給出降低事件風(fēng)險水平適當?shù)募m正措施建議，糾正措施可以從降低事件的發(fā)生概率和降低事件導(dǎo)致后果的嚴重度等級兩方面入手，為風(fēng)險決策提供參考和輸入。

在初始風(fēng)險評估階段，若確定事件為黃色或者紅色事件時，應(yīng)立即提出適當?shù)拇胧┙ㄗh，例如停飛、限制、檢查或者改裝等。

4 事件風(fēng)險評估方法

事件風(fēng)險評估方法包括定性方法和定量方法。對事件進行風(fēng)險評估時，首先采取定性風(fēng)險評估方法，初步判斷事件后果嚴重性和發(fā)生可能性。隨著事件調(diào)查的不斷深入，獲得信息不斷增多，對事件進行定量風(fēng)險評估，確定事件的嚴重度等級和事件發(fā)生頻次。

常用的定性風(fēng)險評估方法主要包括FMEA、蝶形圖法、風(fēng)險矩陣法等。傳統(tǒng)的定性風(fēng)險評估方法中評估標準通常采取主觀判斷方式，具有較大不確定性。因此，為進一步確定事件發(fā)生概率或頻次、事件風(fēng)險對機隊的影響，必須對有嚴重影響的事件進行定量風(fēng)險分析。

定量分析方法通過收集、分析和評估不利于持續(xù)適航的信息，精確地判定實際的適航風(fēng)險水平，并在此基礎(chǔ)上決定是否采取必要的措施。定量風(fēng)險分析包括兩個層次：單機風(fēng)險分析和機隊風(fēng)險分析[5]。單機風(fēng)險分析是對單架飛機發(fā)生的事件進行分析。由于事件發(fā)生的偶然性，單機風(fēng)險分析可采用基于統(tǒng)計的風(fēng)險分析方法和概率風(fēng)險評估（PRA）方法。機隊風(fēng)險分析是評估事件對機隊產(chǎn)生的影響，評估方法包括基于統(tǒng)計的事件發(fā)生概率預(yù)測方法和基于元件老化特性的事件發(fā)生概率預(yù)測方法。

進行風(fēng)險評估時，應(yīng)根據(jù)每種方法的適用性、復(fù)雜性和結(jié)果特征，選擇最合適的方法進行風(fēng)險評估。

5 總結(jié)

5.1 通過民用飛機持續(xù)適航事件風(fēng)險評估國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析，我國的持續(xù)適航風(fēng)險評估理論和應(yīng)用都與國外有著較大的差距，為了確保國產(chǎn)民用飛機順利交付客戶并持續(xù)安全平穩(wěn)運行，需要開展相關(guān)理論的研究，并持續(xù)完善和改進自身持續(xù)適航體系。

5.2 雖然持續(xù)適航與運營機構(gòu)和機務(wù)維修機構(gòu)直接相關(guān)，但作為設(shè)計制造機構(gòu)必須高度重視持續(xù)適航中的運營事件，通過對其進行分析評估不斷修正設(shè)計缺陷來改進設(shè)計、積累經(jīng)驗，向新技術(shù)、新標準探索邁進，進而促進航空器設(shè)計、制造水平的整體提高，提升航空器的市場競爭力。

5.3 建立持續(xù)適航事件數(shù)據(jù)庫，通過收集和積累大量持續(xù)適航中運營事件數(shù)據(jù)和案例資料，方便設(shè)計研發(fā)人員和運行支持人員通過此系統(tǒng)獲得有關(guān)事故和不安全事件的調(diào)查報告等安全資料，為國產(chǎn)民用飛機的設(shè)計、制造和安全運行提供技術(shù)支持。

5.4 通過技術(shù)咨詢與技術(shù)支持的外協(xié)方式，借鑒和學(xué)習(xí)國外先進民用飛機制造商在持續(xù)適航事件工程調(diào)查體系、方法和流程，詳細風(fēng)險評估流程和方法以及相關(guān)案例分析方法。經(jīng)過學(xué)習(xí)、消化吸收，完善自身持續(xù)適航事件風(fēng)險評估體系。

【參考文獻】

[1]韋藝，陳新鋒.民用運輸航空器安全性評估系統(tǒng)研究[J].航空維修與工程，2010：74-77.

[2]曾亮.多層次模糊評估法在民航不安全事件風(fēng)險評估中的應(yīng)用[J].中國安全科學(xué)學(xué)報，2008：131-138.

[3]韋藝，陳新鋒.使用困難報告安全性風(fēng)險評估方法研究[J].中國民航大學(xué)學(xué)報，2011：42-46.

[4]許沁瑩.淺析民航飛機的持續(xù)適航管理[J].價值工程，2011：47.

[5]陳元武.影響飛機持續(xù)適航性的因素分析[J].民用經(jīng)濟與技術(shù)，1996：39-41.

[6]王冠茹，孫有朝，等.民機持續(xù)適航事件風(fēng)險評估流程研究[J].民用飛機設(shè)計與研究，2012：29-32.

[責(zé)任編輯：王偉平]