民用飛機(jī)驗(yàn)證類(lèi)試驗(yàn)/試飛中構(gòu)型差異管理策略研究

謝 翔 龔文秀 薛濟(jì)坤/

(上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院,上海 201210)

民用飛機(jī)驗(yàn)證類(lèi)試驗(yàn)/試飛中構(gòu)型差異管理策略研究

謝 翔 龔文秀 薛濟(jì)坤/

(上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院,上海 201210)

在民用飛機(jī)研發(fā)過(guò)程中，構(gòu)型差異管理是適航驗(yàn)證類(lèi)試驗(yàn)/試飛過(guò)程中進(jìn)行的必要?jiǎng)幼鳎靡栽u(píng)估當(dāng)前設(shè)計(jì)構(gòu)型能否滿足試驗(yàn)/試飛進(jìn)行的要求以及試驗(yàn)/試飛的適航代表性。從單機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)型要求、適航驗(yàn)證類(lèi)試驗(yàn)/試飛要求、型號(hào)設(shè)計(jì)構(gòu)型、單機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)型以及實(shí)物狀態(tài)的角度出發(fā)，分析了適航驗(yàn)證類(lèi)試驗(yàn)前后飛機(jī)的各類(lèi)構(gòu)型差異，并提出了構(gòu)型差異管理模型。

民用飛機(jī);適航驗(yàn)證;構(gòu)型差異評(píng)估

0 引言

適航驗(yàn)證類(lèi)試驗(yàn)/試飛前構(gòu)型差異管理是為了驗(yàn)證當(dāng)前設(shè)計(jì)構(gòu)型以及實(shí)物狀態(tài)能否滿足試驗(yàn)/試飛開(kāi)展的要求，是否具有型號(hào)代表性；適航驗(yàn)證類(lèi)試驗(yàn)/試飛后的某一個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行構(gòu)型差異的評(píng)估是為了驗(yàn)證之前做過(guò)的試驗(yàn)/試飛結(jié)果的有效性。若是沒(méi)有構(gòu)型差異評(píng)估，很難保證試驗(yàn)是否已經(jīng)達(dá)到可進(jìn)行試驗(yàn)/試飛的條件，也無(wú)法說(shuō)明做過(guò)的試驗(yàn)/試飛是否具有型號(hào)代表性，試驗(yàn)結(jié)果是否有效，因此構(gòu)型差異管理是一項(xiàng)非常重要的構(gòu)型管理活動(dòng)。

在民用飛機(jī)整個(gè)研發(fā)過(guò)程中，根據(jù)各種不同的需要，飛機(jī)產(chǎn)品從型號(hào)的構(gòu)型，分化出各個(gè)獨(dú)立的架次，每一個(gè)架次從設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)結(jié)果最終生產(chǎn)裝配出一架真正物理意義上的飛機(jī)[1]。在此過(guò)程中，飛機(jī)及其組成系統(tǒng)和部件的構(gòu)型/設(shè)計(jì)狀態(tài)有多種，主要包括型號(hào)取證構(gòu)型(又稱(chēng)為“TC構(gòu)型”)、單機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)型、單機(jī)制造構(gòu)型(本文又稱(chēng)為“實(shí)物狀態(tài)”)等，如圖1所示。型號(hào)設(shè)計(jì)構(gòu)型(TC構(gòu)型)是指與型號(hào)合格證所對(duì)應(yīng)的該型別飛機(jī)設(shè)計(jì)狀態(tài)的定義和表述[2];單機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)型是特定架次飛機(jī)在其整個(gè)生命周期內(nèi)的各個(gè)時(shí)間點(diǎn)上(理論)設(shè)計(jì)狀態(tài)的定義和表達(dá)[3]；單機(jī)制造構(gòu)型是指根據(jù)設(shè)計(jì)要求制造出來(lái)的飛機(jī)實(shí)物狀態(tài)。

由于研制過(guò)程設(shè)計(jì)更改、試驗(yàn)改裝、制造偏離等原因，導(dǎo)致上述構(gòu)型狀態(tài)無(wú)法完全一致，不可避免地存在差異，而由于驗(yàn)證活動(dòng)的開(kāi)展以及符合性的結(jié)論都與構(gòu)型狀態(tài)密切相關(guān)，因此需要對(duì)構(gòu)型狀態(tài)及其差異進(jìn)行明確的標(biāo)識(shí)和記錄以及管理。

圖1中，Z表示型號(hào)設(shè)計(jì)取證目標(biāo)構(gòu)型；Y表示演變后的型號(hào)設(shè)計(jì)目標(biāo)構(gòu)型；An表示第n架飛機(jī)的設(shè)計(jì)構(gòu)型要求；Bn表示第n架飛機(jī)的當(dāng)前設(shè)計(jì)狀態(tài)；Δ1表示單機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)型要求An與Dn之間的差異；Δ2表示單機(jī)當(dāng)前設(shè)計(jì)構(gòu)型Bn相對(duì)于單機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)型要求An之間的差異；Δ3表示單機(jī)實(shí)物狀態(tài)與單機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)型之間的差異。

1 構(gòu)型差異管理模型

構(gòu)型差異管理是一個(gè)不斷循環(huán)迭代的過(guò)程，因?yàn)樗且豁?xiàng)需要實(shí)踐不斷驗(yàn)證其正確性與合理性的構(gòu)型管理活動(dòng)。如圖2所示，首先要明確構(gòu)型評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)，然后通過(guò)針對(duì)要進(jìn)行的活動(dòng)，識(shí)別需要評(píng)估的構(gòu)型差異項(xiàng)，再對(duì)差異項(xiàng)進(jìn)行評(píng)估，評(píng)估其對(duì)驗(yàn)證類(lèi)試驗(yàn)/試飛的開(kāi)展是否有影響，最后需要對(duì)差異項(xiàng)進(jìn)行跟蹤分析，通過(guò)結(jié)合實(shí)踐分析構(gòu)型差異評(píng)估的具體情況，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，將分析結(jié)果往上反饋，不斷完善構(gòu)型差異評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)，從而優(yōu)化構(gòu)型差異管理流程。

2 提出構(gòu)型差異評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

由上文可知驗(yàn)證類(lèi)試驗(yàn)/試飛前構(gòu)型差異評(píng)估的目的主要是評(píng)估所有的構(gòu)型差異是否影響試驗(yàn)/試飛的進(jìn)行以及試驗(yàn)/試飛是否具有型號(hào)代表性。因此評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)也主要圍繞這個(gè)目的而展開(kāi)，評(píng)估時(shí)首先要從飛機(jī)層的功能、性能上的差異進(jìn)行分析，然后從系統(tǒng)級(jí)性能上分析并評(píng)估其差異的影響，然后從測(cè)試改裝等方面考慮差異項(xiàng)及其影響；甚至細(xì)到軟硬件、零組件方面的差異，也需詳細(xì)評(píng)估其構(gòu)型差異的影響。

另一項(xiàng)很重要的工作是要通過(guò)實(shí)踐分析什么樣顆粒度的差異必須評(píng)估，什么樣顆粒度的差異項(xiàng)不用評(píng)估，以及其他的評(píng)估原則。且構(gòu)型項(xiàng)差異評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)也是不斷變化的，需要通過(guò)實(shí)踐中差異項(xiàng)跟蹤和分析反饋不斷完善評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，從而提高構(gòu)型差異評(píng)估的效率，完善構(gòu)型差異管理工作。

3 識(shí)別構(gòu)型差異項(xiàng)

3.1 單機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)型要求與型號(hào)設(shè)計(jì)取證構(gòu)型的差異

圖1中Δ1是單機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)型要求與型號(hào)設(shè)計(jì)取證構(gòu)型之間的差異，而這種差異主要是由于工程設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)為了在有限的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)限制下,合理分配驗(yàn)證任務(wù)而主動(dòng)規(guī)劃的應(yīng)從上而下確定，其描述包括但不限于以下內(nèi)容：

1) 飛機(jī)級(jí)功能上的差異；

2) 系統(tǒng)級(jí)功能上的差異；

3) 測(cè)試改裝方面的特殊要求。

3.2 單機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)型與單機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)型要求的差異

Δ2是單機(jī)當(dāng)前單機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)型與單機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)型要求之間的差異，從設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)上來(lái)確認(rèn)對(duì)相關(guān)要求的落實(shí)情況，相關(guān)差異主要是由于進(jìn)度原因產(chǎn)生的，應(yīng)從正式發(fā)布的設(shè)計(jì)模塊、設(shè)備和軟件相關(guān)數(shù)據(jù)開(kāi)始，從下而上進(jìn)一步確定在功能上的差異。其描述包括但不限于以下內(nèi)容：

1) 設(shè)計(jì)模塊、機(jī)載設(shè)備和機(jī)載軟件方面的差異；

2) 系統(tǒng)級(jí)功能上的差異；

3) 飛機(jī)級(jí)功能上的差異。

3.3 單機(jī)實(shí)物狀態(tài)與單機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)型的差異

Δ3是單機(jī)實(shí)物狀態(tài)與單機(jī)當(dāng)前設(shè)計(jì)狀態(tài)之間的差異，這部分的差異又進(jìn)一步通過(guò)兩部分來(lái)說(shuō)明。

1) 在制造之前,由于制造現(xiàn)場(chǎng)的情況，需要對(duì)已批準(zhǔn)的構(gòu)型文件中規(guī)定的設(shè)計(jì)構(gòu)型要求做出偏離,如材料代用或標(biāo)準(zhǔn)件更換等;

2) 在制造過(guò)程期間或制造完成的檢驗(yàn)驗(yàn)收過(guò)程中,不合格品返修或原樣使用的情況,如尺寸超差或重量超差等[4]。

4 構(gòu)型差異評(píng)估

4.1 試驗(yàn)/試飛前構(gòu)型差異評(píng)估

適航驗(yàn)證類(lèi)試驗(yàn)前對(duì)構(gòu)型差異評(píng)估的主要目的一方面在于判斷當(dāng)前構(gòu)型狀態(tài)是否滿足試驗(yàn)要求或試驗(yàn)大綱中對(duì)構(gòu)型的要求，能否開(kāi)展試驗(yàn)；另一方面在于評(píng)估試驗(yàn)的型號(hào)代表性。

4.1.1 確定當(dāng)前構(gòu)型差異

試驗(yàn)提出方明確試驗(yàn)開(kāi)展所需要的各種構(gòu)型要求和狀態(tài)，通常以試驗(yàn)要求、試驗(yàn)大綱等形式提出。

針對(duì)要開(kāi)展試驗(yàn)的載體(如航電試驗(yàn)臺(tái)、鐵鳥(niǎo)、單架機(jī))，與試驗(yàn)有關(guān)的各設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)確認(rèn)設(shè)計(jì)構(gòu)型要求中是否已經(jīng)考慮和落實(shí)了該試驗(yàn)方的構(gòu)型要求。當(dāng)前設(shè)計(jì)構(gòu)型要求與試驗(yàn)要求之間不應(yīng)存在差異，由試驗(yàn)提出方和相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)確認(rèn)后，按需更改設(shè)計(jì)構(gòu)型要求或試驗(yàn)要求。

與試驗(yàn)有關(guān)的各設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)(包括負(fù)責(zé)測(cè)試改裝的試飛團(tuán)隊(duì)，若有)需確定單機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)型要求與型號(hào)設(shè)計(jì)取證構(gòu)型之間的差異Δ1，當(dāng)前設(shè)計(jì)狀態(tài)與設(shè)計(jì)要求之間的差異Δ2以及實(shí)物狀態(tài)與當(dāng)前設(shè)計(jì)狀態(tài)之間的差異Δ3。并評(píng)估差異Δ1，是否影響此系統(tǒng)的型號(hào)設(shè)計(jì)代表性，是否能夠作為適航符合性驗(yàn)證試驗(yàn)開(kāi)展；差異Δ2+Δ3，是否影響試驗(yàn)所需要的功能或者性能，是否支持試驗(yàn)有效開(kāi)展。

4.1.2 構(gòu)型差異評(píng)估流程

試驗(yàn)/試飛前構(gòu)型差異評(píng)估的流程如圖3所示，由于是適航驗(yàn)證類(lèi)的試驗(yàn)或試飛，首先評(píng)估A(試驗(yàn)/試飛要求的構(gòu)型)與Z(TC構(gòu)型)之間的差異Δ1是否影響試驗(yàn)/試飛的型號(hào)代表性，這是適航驗(yàn)證類(lèi)試驗(yàn)/試飛進(jìn)行的基本前提。然后需要評(píng)估B(設(shè)計(jì)構(gòu)型)是否滿足A(試驗(yàn)/試飛大綱要求的構(gòu)型)，這是試驗(yàn)開(kāi)展的必要條件，若是不滿足，需要對(duì)設(shè)計(jì)構(gòu)型或值試驗(yàn)/試飛的要求構(gòu)型做出相應(yīng)的更改以減少其構(gòu)型差異直到Δ2對(duì)試驗(yàn)開(kāi)展沒(méi)有影響。最后需要評(píng)估C(實(shí)物狀態(tài))與B(設(shè)計(jì)構(gòu)型)之間的差異Δ3是否影響試驗(yàn)件的功能、性能，若有影響則需要更改C(實(shí)物狀態(tài))與B(設(shè)計(jì)構(gòu)型)以減少其構(gòu)型差異，若Δ3不影響試驗(yàn)件的功能和性能，對(duì)試驗(yàn)沒(méi)有影響則結(jié)束整個(gè)評(píng)估過(guò)程，認(rèn)為以上構(gòu)型差異不影響試驗(yàn)/試飛的型號(hào)代表性也不影響試驗(yàn)/試飛的開(kāi)展。

4.2 試驗(yàn)/試飛后構(gòu)型差異評(píng)估

此處的試驗(yàn)/試飛后的構(gòu)型差異評(píng)估并不是指每次試驗(yàn)/試飛后都需要進(jìn)行構(gòu)型差異的評(píng)估，而是指試驗(yàn)/試飛后的某個(gè)重大節(jié)點(diǎn)比如取TC證時(shí)，需要驗(yàn)證以前做的適航驗(yàn)證類(lèi)試驗(yàn)/試飛依然具有型號(hào)代表性以支持取證活動(dòng)。

4.2.1 確定當(dāng)前構(gòu)型差異

如圖4所示，做試驗(yàn)時(shí)的TC構(gòu)型為T(mén)C構(gòu)型1，隨著項(xiàng)目的進(jìn)行，TC構(gòu)型在不斷變化，試驗(yàn)后的某時(shí)間點(diǎn)飛機(jī)的取證構(gòu)型為T(mén)C構(gòu)型2，此時(shí)為了驗(yàn)證試驗(yàn)的有效性，只需要評(píng)估試驗(yàn)時(shí)的設(shè)計(jì)構(gòu)型(驗(yàn)證構(gòu)型)與TC構(gòu)型2之間的差異Δ4是否影響試驗(yàn)結(jié)果的有效性。

4.2.2 構(gòu)型差異評(píng)估流程

由以上的構(gòu)型差異確定可知，試驗(yàn)后的重大節(jié)點(diǎn)前(如取TC證)的構(gòu)型差異評(píng)估只需要評(píng)估驗(yàn)證構(gòu)型與當(dāng)前取證構(gòu)型之間的差異是否影響試驗(yàn)的型號(hào)代表性，評(píng)估流程如圖4所示。若是評(píng)估其差異不影響試驗(yàn)/試飛的型號(hào)代表性則可支持取證等活動(dòng)；若有影響則必須更改設(shè)計(jì)或者做補(bǔ)充試驗(yàn)，此評(píng)估由試驗(yàn)方負(fù)責(zé)。

5 跟蹤改進(jìn)

由于構(gòu)型差異評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)不是一層不變的，往往需要在實(shí)踐中不斷去總結(jié)經(jīng)驗(yàn)去完善它。所以構(gòu)型差異評(píng)估完成以后還需要對(duì)差異項(xiàng)進(jìn)行跟蹤分析，通過(guò)各設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的反饋或者其他問(wèn)題反饋的方式了解構(gòu)型差異評(píng)估過(guò)程中可以改進(jìn)的點(diǎn)，比如哪些差異評(píng)估是多余的，那些評(píng)估工作是漏掉的，差異項(xiàng)的選擇以什么樣的顆粒度去選擇最合適等，然后將問(wèn)題整理存檔，并將新的東西完善到構(gòu)型差異評(píng)估原則里，便于下一次的試驗(yàn)/試飛進(jìn)行構(gòu)型差異評(píng)估時(shí)更有效率，完善漏評(píng)估項(xiàng)，去除多余工作，這也是構(gòu)型差異管理的反饋調(diào)節(jié)過(guò)程，直到評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)趨于穩(wěn)定，不再變化，構(gòu)型差異管理流程便可以標(biāo)準(zhǔn)化。

6 結(jié)論

綜上所述，適航驗(yàn)證類(lèi)試驗(yàn)/試飛前后構(gòu)型差異管理最重要的是要確定構(gòu)型差異項(xiàng)，這要求能夠準(zhǔn)確地定義TC構(gòu)型，單機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)型，單機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)型要求，并能夠準(zhǔn)確地描述清楚實(shí)物狀態(tài)，其次要理清構(gòu)型差異評(píng)估的邏輯順序。

另外，構(gòu)型差異管理是貫穿試驗(yàn)/試飛過(guò)程中構(gòu)型管理的重要工作，它的結(jié)果直接影響試驗(yàn)/試飛是否能正常進(jìn)行，并表明了試驗(yàn)/試飛的型號(hào)代表性，在民機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中做好此項(xiàng)活動(dòng)尤為重要。本文提出了構(gòu)型差異管理的模型，明確了民機(jī)試驗(yàn)/試飛前的各種構(gòu)型，并詳細(xì)描述了構(gòu)型差異的確定過(guò)程以及評(píng)估過(guò)程，并對(duì)構(gòu)型差異管理優(yōu)化提出了跟蹤改進(jìn)的措施，使整個(gè)構(gòu)型差異管理形成閉環(huán)，不斷完善，適用于民機(jī)適航驗(yàn)證類(lèi)活動(dòng)前后的構(gòu)型差異管理。

[1] 王慶林, 余國(guó)華, 王睿. 構(gòu)型管理[M]. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社, 2010.

[2] 龔文秀,汪超,賀璐. 民用飛機(jī)型號(hào)構(gòu)型定義研究[J]. 科技信息， 2011，30: 383-384.

[3] 孟旭,賀璐,龔文秀. 民用飛機(jī)單機(jī)構(gòu)型定義方法[J]. 科技信息,2012,08:411.

[4] 龔文秀. 民用飛機(jī)構(gòu)型差異管理分析[J]. 民用飛機(jī)設(shè)計(jì)與研究, 2016，1: 62-64.

Study of Configuration Difference Management During the Airworthiness Verification Experiment and Flight Test for Civil Aircraft

XIE Xiang GONG Wenxiu XUE Jikun

(Shanghai Aircraft Design and Research Institute,Shanghai 201210,China)

Configuration difference management is the essential action to evaluatewhether the design configuration satisfy the requirement of the experiment/test flight and the representativeness of airworthiness in the process of airworthiness verification experiment/test flight during research of civil aircraft. This paper analysis different kinds of configuration difference before and after airworthiness verification activity from the aspect of single design configuration requirement, the requirement of airworthiness verification experiment/test flight, type certification configuration, single design configuration and manufacture state and put forward the configuration difference management model.

civil aircraft; airworthiness verification; configuration management assessment

10.19416/j.cnki.1674-9804.2017.03.006

謝翔男，碩士，助理工程師。主要研究方向：構(gòu)型管理。E-mail：xiexiang@comac.intra

V217

：A

龔文秀女，碩士，高級(jí)工程師。主要研究方向：構(gòu)型管理。E-mail：gongwenxiu@comac.intra

薛濟(jì)坤男，碩士，工程師。主要研究方向：構(gòu)型管理。Email：xuejikun@comac.intra