民用航空發(fā)動機型號合格審定方法研究

張麗娜，張建，李艷軍，曹愈遠

（南京航空航天大學民航學院，南京211106）

民用航空發(fā)動機型號合格審定方法研究

張麗娜，張建，李艷軍，曹愈遠

（南京航空航天大學民航學院，南京211106）

隨著中國民用航空發(fā)動機的發(fā)展，對其適航取證迫在眉睫，型號合格審定是整個適航審定的基礎(chǔ)和核心，對其方法的研究很有應(yīng)用價值。在《航空器型號合格審定程序》基礎(chǔ)上對型號合格審定程序作了較充分地研究，在所獲得研究成果基礎(chǔ)上以Teamcenter為平臺開發(fā)了航空發(fā)動機適航信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可用于對民用航空發(fā)動機型號合格審定信息的管理與審定流程的控制，可為更好地管理民用航空發(fā)動機適航信息以取得型號合格證提供參考。

民用航空發(fā)動機；適航；型號合格審定；符合性驗證方法；信息管理系統(tǒng)

0 引言

隨著中國民用航空事業(yè)的迅速發(fā)展以及大飛機項目的開展，民用航空發(fā)動機也得到了快速發(fā)展，保障民用航空發(fā)動機的安全，維護公眾利益的要求越來越受到重視，因此民用航空發(fā)動機適航的概念變得越來越重要，其適航審定方法成為研究重點[1-2]。

民用航空發(fā)動機型號合格審定是確保民用航空發(fā)動機適航性的方法，其起源于國外并已在國外發(fā)展了幾十年，較為成熟。其中，美國已經(jīng)設(shè)計制造生產(chǎn)了多種型號的民用航空發(fā)動機，積累了豐富的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，有較完善的民用航空發(fā)動機型號合格審定方法體系，能夠高效地利用現(xiàn)有民用航空器型號合格審定方法來完成適航驗證。相比于起步較早的歐美，中國的民用航空發(fā)動機起步較晚，至今中國自主研制的民用航空發(fā)動機還寥寥可數(shù)，而民用航空器型號合格審定則更晚，直到近些年才在民用航空發(fā)動機領(lǐng)域運用。此中國的民用航空發(fā)動機型號合格審定方法的運用還很不成熟，與歐美先進國家存在如下差距[3-4]：

（1）中國制定和執(zhí)行適航標準的能力不足。

（2）中國民用航空發(fā)動機型號合格審定系統(tǒng)相關(guān)機構(gòu)尚不夠健全，人力資源短缺。

（3）在國際合作方面，中國的雙邊適航范圍受到限制，國際合作的深度、廣度仍需加強。

本文結(jié)合中國民用航空發(fā)動機適航實際發(fā)展情況和相關(guān)法律法規(guī)，對相關(guān)審定基礎(chǔ)和程序做了進一步深入分析和運用，并且開發(fā)了發(fā)動機適航信息管理系統(tǒng)。

1 民用航空發(fā)動機型號合格審定程序

1.1 審定程序總體介紹

AP-21-R4《航空器型號合格審定程序》[5]是中國航空器（包括民用航空發(fā)動機）在執(zhí)行型號合格審定時要遵守的程序規(guī)定，主要規(guī)定了航空器（包括發(fā)動機）型號合格審定的執(zhí)行流程，對申請型號合格審定的過程具有指導(dǎo)意義。2011年3月18日修訂至R4版本。

1 個完整的型號合格審定流程包括5個基本步驟，如圖1所示。其中，“申請”指發(fā)動機型號設(shè)計方向適航審定當局提交型號合格審定申請材料；“受理”指適航審定當局接受申請方的申請決定受理申請；“審查”指審定方和設(shè)計方進行溝通，按照航空發(fā)動機型號合格審定標準進行審查驗證；“驗證”指審定當局在審查發(fā)動機后認定該型號發(fā)動機的設(shè)計符合型號設(shè)計標準予以頒發(fā)型號合格證；“證后管理”指頒發(fā)型號合格證之后對發(fā)動機的監(jiān)測，即發(fā)動機的持續(xù)適航。

圖1 發(fā)動機TC取證適航審定步驟

1.2 審定程序具體分析

對發(fā)動機型號合格審定流程進行深入研究[6-12]可以得到如圖2所示的發(fā)動機型號合格審定流程。按該流程進行審核，提交所需文件即可取得型號合格證。對圖2中各步主要工作作簡要說明：

圖2 發(fā)動機TC取證適航審定流程

M1：申請人應(yīng)向適航司提交型號合格證申請書、發(fā)動機型號的設(shè)計特征、工作特性曲線和使用限制說明；提交相應(yīng)的驗證計劃；提交型號合格證書申請書之日有效適用的適航標準、環(huán)境保護和運行要求及建議的專用條件；提交項目簡介及擬采用的審定標準；提交設(shè)計保證手冊。

M2：提交型號合格審定基礎(chǔ)草案，其中如有新穎或獨特的設(shè)計特征，應(yīng)編寫所述的專用條件草案；提交型號合格審定計劃草案；提交當時情況下的所有問題紀要草案；提交審查組的設(shè)置及成員名單的建議；提交TCB會議安排。

M3：進行首次TCB會議前的準備，包括組建型號合格審定委員會(TCB)、組建審查組、擬定型號合格審定基礎(chǔ)草案、評審申請人的審定計劃(CP)草案、擬定當時情況下可能存在的問題紀要草案。召開首次TCB會議，目的是考慮工程設(shè)計、飛行試驗、制造、維修和運行各方面的要求，對型號的合格審定進行綜合規(guī)劃。會議的主要議題包括：申請人代表向型號合格審定委員會(TCB)介紹航空器型號設(shè)計或設(shè)計更改的特征，確定型號合格審定基礎(chǔ)，討論設(shè)計細節(jié)和可能存在問題的領(lǐng)域，判定新穎的或獨特的設(shè)計特征、新材料或新工藝，審議申請人的審定計劃等。

M4：編制合格審定項目計劃；按需編制專項合格審定計劃草案；專用條件、等效安全和豁免的審批；提交階段性工作結(jié)果。

M5：用會議紀要和類似的文件記錄的決策、協(xié)議、時間計劃、里程碑以及行動項目安排；批準的審定計劃(CP)，或經(jīng)簽署的專項合格審定計劃(PSCP)；項目進度表；符合性檢查清單；填寫問題說明及背景信息的所有問題紀要；型號研制所涉及的各方的確定。

M6：審查代表對試驗產(chǎn)品進行制造符合性檢查，并填寫制造符合性檢查記錄表，需要時，對檢查合格的試驗產(chǎn)品，簽發(fā)批準放行證書/適航批準標簽。

M7：進行工程驗證試驗，包括零部件鑒定、系統(tǒng)功能、鐵鳥、疲勞、燃燒、起落架落震、地面振動、電磁干擾以及航空器地面驗證等試驗；工程符合性檢查；工程分析；申請人提交符合性驗證資料；審查代表根據(jù)審定基礎(chǔ)和經(jīng)批準的審定計劃（CP）或簽署的專項合格審定計劃（PSCP），對申請人提交的型號設(shè)計資料和符合性驗證資料進行工程審查。

M8：審定飛行試驗前的TCB會議，主要議題包括：討論航空器型號檢查核準書簽發(fā)前航空器存在的所有重大問題，并做出處理結(jié)論；審議型號檢查核準書；審議與驗證飛行試驗大綱有關(guān)的問題紀要，做出最終裁決；對設(shè)計符合性進行確認。

M9：審查組在完成對申請人的試驗數(shù)據(jù)包的審查并確認其可接受后簽發(fā)型號檢查核準書（TIA）；審查組組長向申請人發(fā)出型號合格審定信函；制造符合性檢查代表在地面試驗和飛行試驗前對原型機進行制造符合性檢查。

M10：功能和可靠性試驗的檢查，以相關(guān)的型號檢查報告（TIR）記錄在功能和可靠性試驗期間獲得的全部信息，并向試飛工程師提供1份復(fù)印件，以便匯總進試驗報告中；功能與可靠性飛行試驗，制造符合性檢查代表要監(jiān)控所有客艙安裝的功能、維修評估和每次過站時的加油。

M11：完成最終TCB會議前的準備，主要包括對型號資料的審查狀態(tài)進行核查、用符合性檢查清單檢查所有適用的適航規(guī)章條款是否滿足、確認所有問題紀要均已關(guān)閉、起草型號合格證/型號設(shè)計批準書數(shù)據(jù)單、完成型號檢查報告、對設(shè)計保證手冊和設(shè)計保證系統(tǒng)給出審查結(jié)論、編寫型號審查報告；根據(jù)審查組的請求，確認申請人已經(jīng)表明了對審定基礎(chǔ)中的所有條款的符合性以后，可以召開最終TCB會議。最終TCB會議工作主要包括審核審查組的型號審查報告、做出是否建議頒證的結(jié)論。

M12：責任審定單位在收到責任審查部門的建議報告后20個工作日內(nèi)做出是否頒發(fā)型號合格證或型號設(shè)計批準書的決定，責任審定單位審核責任審查部門的建議報告，符合要求的，向申請人頒發(fā)型號合格證或型號設(shè)計批準書。本階段必須取得的工作結(jié)果包括：用會議紀要和類似的文件記錄的決策、協(xié)議、時間計劃、里程碑以及行動項目；完成的里程碑事件：分析的完成，試驗大綱的提交，型號檢查核準書（TIA）、制造符合性檢查，航空器評審組（AEG）評估，重大問題解決方案以及其他影響項目完成的事項；完成的試驗大綱/報告，制造符合性檢查請求、制造符合性檢查以及設(shè)計符合性驗證的相關(guān)文件；問題紀要、專用條件、豁免以及等效安全的確認文件；設(shè)計符合性和制造符合性的確認文件；頒發(fā)的型號合格證或型號設(shè)計批準書。

M13：本階段在頒發(fā)型號合格證或型號設(shè)計批準書之后，是完成項目的型號合格審定收尾工作，并開展證后管理工作，主要工作事項包括：完成型號合格審定總結(jié)報告；完成型號檢查報告；持續(xù)適航；設(shè)計保證系統(tǒng)、手冊及其更改的控制與管理；持續(xù)適航文件的修訂；證后評定；資料保存；航空器交付時的必要文件。本階段要取得的階段性工作結(jié)果包括：用會議紀要和類似的文件記錄的決策、協(xié)議、時間計劃、里程碑以及行動項目安排；型號合格審定總結(jié)報告；型號檢查報告；持續(xù)適航文件；持續(xù)適航管理計劃。

2 民用航空發(fā)動機適航信息管理系統(tǒng)

2.1 發(fā)動機適航信息化管理的背景與需求

在國外，發(fā)動機適航的概念由來已久，經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)形成了具有適航與設(shè)計捆綁管理、全方位全過程管理、完備的適航組織和管理體系、完善的審定流程控制體系等特點的發(fā)動機適航信息化管理系統(tǒng)，如空客公司的TCCS系統(tǒng)和NECTAR工具軟件已經(jīng)相當完善。

相比之下，國內(nèi)的發(fā)動機適航信息管理系統(tǒng)處于起步階段，雖然也開發(fā)了部分適航審定信息管理系統(tǒng)，比如：民用航空局適航司開發(fā)的一系列適航信息管理系統(tǒng)，基本實現(xiàn)了在法律法規(guī)層面上的適航管理；上海航空器審定中心開發(fā)“上海航空器審定中心工作管理系統(tǒng)”，主要針對適航審定過程中需要或者產(chǎn)生的文件的管理；中國商飛研發(fā)的適航管理審定管理信息系統(tǒng)[13]，針對適航審定條款進行規(guī)劃。但是多數(shù)停留在對標準體系和相關(guān)文件的管理，很少涉及融合了審定業(yè)務(wù)、審定基礎(chǔ)和審定流程的技術(shù)體系，相比國外的先進發(fā)動機適航信息系統(tǒng)架構(gòu)還有較大的差距。

在對國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，分析航空發(fā)動機適航業(yè)務(wù)內(nèi)容、規(guī)劃、基本流程及適航審定數(shù)據(jù)管理模式、規(guī)范適航審定流程控制，結(jié)合先進的信息化管理技術(shù)，建立較為完善的航空發(fā)動機適航審定管理信息系統(tǒng)。

2.2 民用航空發(fā)動機適航信息管理系統(tǒng)開發(fā)

2.2.1 總體介紹

通過收集、整理、分析并研究民用航空發(fā)動機研制過程中與適航相關(guān)的資料，對發(fā)動機型號取證管理信息系統(tǒng)總體架構(gòu)進行設(shè)計；通過研究適航規(guī)章、適航程序、工業(yè)標準和技術(shù)標準規(guī)定等適航通用的文件，型號審定基礎(chǔ)、符合性驗證計劃、條款符合性檢查單和符合性驗證方法表等型號符合性驗證文件，以及適航驗證試驗與適航審查會議等相關(guān)技術(shù)文件的管理方法，開發(fā)相應(yīng)模塊；研究民用航空發(fā)動機適航審定管理信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全管理方法并且開發(fā)用戶管理模塊；以系統(tǒng)總體框架設(shè)計為基礎(chǔ)，與系統(tǒng)各功能模塊集成，在Teamcenter[14-15]軟件平臺上最終完成發(fā)動機TC取證管理信息系統(tǒng)的開發(fā)，為民用航空發(fā)動機安全性設(shè)計、分析及適航符合性驗證與適航審定工作提供技術(shù)支持和管理平臺。民用航空發(fā)動機適航信息管理系統(tǒng)總體框架結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 適航信息管理系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)

2.2.2 模塊介紹

（1）系統(tǒng)操作。主要提供所有對文件資料操作的功能，包括新建、打開、復(fù)制、剪切、粘貼、保存、打印、搜索、刪除、另存為、可訪問性、提交審核。

（2）法規(guī)資料。包括法律法規(guī)、民航規(guī)章、標準規(guī)范、培訓(xùn)資料等子模塊。

（3）型號資料。包括產(chǎn)品資料、管理文件、設(shè)計保證手冊、其他子模塊。

（4）審定計劃。該模塊主要用來編寫、修改、記錄各種審定計劃。包括審定基礎(chǔ)、審定計劃、專項合格審定計劃、設(shè)計保證系統(tǒng)審查計劃、重要問題解決方案子模塊。

（5）符合性驗證。用來編寫、修改、記錄各種符合性檢查活動相關(guān)的文件。用戶可以根據(jù)符合性驗證項目開展的情況自行添加子模塊，每一子模塊包括驗證計劃、聲明文件、工程檢查、驗證報告等部分。

（6）工程試驗管理。工程試驗管理模塊主要用來編寫、修改、記錄工程試驗活動的相關(guān)文件。用戶可以根據(jù)工程試驗開展的次數(shù)自行添加模塊，每一模塊包括試驗計劃、基本信息、試驗大綱、試驗報告、目擊報告等部分。

（7）制造符合性。用來管理與制造符合性相關(guān)的各種活動。用戶可以根據(jù)制造符合性驗證項目開展的情況自行添加子模塊，每一子模塊包括制造符合性計劃、制造符合性聲明、制造符合性清單等部分組成，提供用戶進行各種文件的編寫、修改、審批等工作。

（8）安全性分析。主要用來管理與安全性分析相關(guān)的各種活動，同時提供與安全性分析相關(guān)工具的接口，通過該接口用戶可以打開安全性分析專用工具，輔助安全性分析，提高工作效率。

（9）會議管理。根據(jù)審定計劃開展與局方審查活動相適應(yīng)的審查活動管理及條款跟蹤活動，對每項具體的審查活動進行跟蹤和記錄，包括會議信息、會議文件、會議紀要、其他等部分組成，每次會議結(jié)束時產(chǎn)生的文件資料即由指定用戶輸入到相關(guān)子模塊。

（10）審定文件。用來存放所有適航取證過程中所產(chǎn)生的最終確定的資料文件，方便用戶查閱文件以及為取證過程匯總資料。包括審定計劃、符合性報告、試驗報告、會議資料等子模塊。

2.2.3 人員權(quán)限管理

適航信息管理系統(tǒng)中定義的相關(guān)人員實例及用Teamcenter定義人員權(quán)限界面如圖4、5所示。

2.2.4 流程/進程管理

工作流程管理是適航信息管理系統(tǒng)運行過程的第1步，通過工作流設(shè)計器和工作流查看器來設(shè)計和查看。其中1個適航信息管理系統(tǒng)流程模型如圖6所示。

圖4 角色列表

發(fā)動機適航信息管理系統(tǒng)是以適航審定信息為基礎(chǔ)，適航審定程序為骨架來執(zhí)行適航信息管理的系統(tǒng)，而適航審定程序主要通過Teamcenter中的進程管理器來實現(xiàn)。系統(tǒng)使用者在適用本系統(tǒng)前根據(jù)審定流程編寫進程管理器，為每步規(guī)定所要完成的任務(wù)、生成的文件、執(zhí)行任務(wù)的人以及完成任務(wù)的時間節(jié)點等，編寫的最終結(jié)果如圖7所示。

圖5 數(shù)據(jù)訪問權(quán)限設(shè)置

圖6 審批流程模板

圖7 發(fā)動機適航信息管理系統(tǒng)進程管理

3 結(jié)束語

本文在廣泛閱讀相關(guān)民用航空發(fā)動機型號合格審定文獻資料和研究國內(nèi)外民用航空發(fā)動機型號合格審定方法發(fā)展現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，結(jié)合中國民用航空發(fā)動機型號合格審定方法發(fā)展特點，研究了民用航空發(fā)動機型號合格審定基礎(chǔ)，分析了現(xiàn)有民用航空發(fā)動機型號合格審定方法。此外，還研究了型號合格審定的程序，并且結(jié)合審定方法和審定程序開發(fā)了民用航空發(fā)動機適航信息管理系統(tǒng)。

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Research of Type Certification Method for Civil Aviation Engine

ZHANG Li-na,ZHANG Jian,LI Yan-jun,CAO Yu-yuan
（College of Civil Aviation,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 211106 China）

With the development of China civil aviation engine,the airworthiness forensics of civil aviation engine is imminent.Type certification is the basis and core of the airworthiness certification,so the research on it has great value.Type certification procedure was studied in this paper on the basis of Type Certification Procedure of Aircraft.Airworthiness information management system of aircraft engine was developed on the platform of Teamcenter based on the research achievement,which can be used to manage the information and procedure of type certification of civil aircraft engine.The development of this system provides great reference for managing airworthiness information of civil aircraft engine to obtain type certificate.

civil aviation engine；airworthiness；type certification；compliance verification method；information management system

V 268.7

A

10.13477/j.cnki.aeroengine.2016.06.012

2016-06-25基金項目：航空科學基金（20153352040）；南京航空航天大學校開放基金（20153352040）資助

張麗娜（1989），女，在讀碩士研究生，研究方向為民用飛機產(chǎn)品支援系統(tǒng)；E-mail：747931881@qq.com。

張麗娜，張建，李艷軍，等.民用航空發(fā)動機型號合格審定方法研究[J].航空發(fā)動機，2016,42（6）：76-81.ZHANG Lina，ZHANG Jian，LI Yanjun，et al.The research of type certification method for civil aviation engine[J].Aeroengine，2016,42（6）：76-81.

（編輯：栗樞）