民用直升機使用困難處理方法及流程研究

張松濤，王小明

(中國直升機設(shè)計研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333001)

0 引言

民用航空器在設(shè)計生產(chǎn)和投入運行后，不可避免地會發(fā)生各類故障、缺陷和失效等使用困難的情況，由于設(shè)計和制造缺陷可能引起不可預(yù)計的綜合失效，以及可能存在意料之外的環(huán)境條件等因素，實際的適航風(fēng)險水平可能高于設(shè)定的標準。因此，研究使用困難的收集、分析和處理流程，通過對相關(guān)故障、缺陷和失效信息進行分析、評估和決策，并采取必要的糾正措施，可以確保民用航空器在其全壽命周期內(nèi)都符合適航要求，處于安全運行的狀態(tài)[1]。

近年來，隨著我國國產(chǎn)民用直升機相繼取得型號合格證(TC)及生產(chǎn)許可證(PC)，并投入運營，一些故障、缺陷和失效等使用困難問題逐漸凸顯出來，反映出國內(nèi)設(shè)計所、制造廠對于使用困難信息搜集不暢，綜合分析處理周期長，事故處理缺乏系統(tǒng)的安全風(fēng)險評估等問題，同時也導(dǎo)致客戶滿意度偏低。因此，亟需對從故障、缺陷和失效信息搜集到使用困難問題風(fēng)險評估以及處理的全過程進行研究，建立對于使用困難處理的流程體系，才能保證民用直升機全壽命周期內(nèi)的持續(xù)適航性。

1 國內(nèi)外使用困難處理現(xiàn)狀

波音和空客公司為能高效、安全、及時地處理發(fā)生的使用困難，建立了自己的使用困難信息收集、處理流程。

其中，波音公司從全球機隊中收集使用困難信息，包括機隊運行使用信息和設(shè)計制造等信息，通過篩選、報告FAA(24h內(nèi))、調(diào)查、風(fēng)險評估、措施制定、實施、發(fā)布服務(wù)文件，同時向FAA提交服務(wù)通告建議，獲批后正式發(fā)布服務(wù)通告。然后，F(xiàn)AA啟動持續(xù)運行安全評估(COS)流程，審核波音提供的安全判定、方案選擇、符合性建議、建議的服務(wù)文件等信息，安全評估后按需發(fā)布適航指令(AD)。

空客公司的故障收集分析處理流程一般包括：內(nèi)部信息(設(shè)計、制造、試驗、試飛等)和外部信息(運行、用戶建議、維修、其它飛機經(jīng)驗等)收集、事件篩選、事件判定、安全風(fēng)險評估，并向EASA報告其對事件的調(diào)查分析結(jié)論，經(jīng)局方評估批準后，制定糾正措施，發(fā)布并實施。

在我國，雖然中國民用航空規(guī)章21部、121部、135部、145部和AC-121-60等規(guī)章及咨詢通報給出了型號合格證、生產(chǎn)許可證等證件持有人或中國國籍登記注冊的運營人及維修單位對航空器使用困難調(diào)查和向局方報告的內(nèi)容、方式和實效性的要求，但因目前我國自主研制的民用直升機的市場規(guī)模較小，投入市場運行的時間較短，信息的搜集、處理和分析都缺乏相關(guān)經(jīng)驗，且由于設(shè)計制造單位分離的現(xiàn)狀，信息渠道不通，很難全面、及時地了解和監(jiān)控民用直升機在各個階段暴露出的故障和缺陷，因此沒有建立完備的使用困難處理流程，處理方式也基本采取事后處理、個案分析，未能從安全風(fēng)險管理的角度全面考慮故障或缺陷對直升機整體安全性的影響以及對后續(xù)直升機安全運行的影響。

2 總體思路

針對上述國內(nèi)民用直升機設(shè)計制造單位在使用困難信息收集、分析和風(fēng)險管理方面存在的問題和不足，借鑒國外航空器制造商的航空器使用困難處理經(jīng)驗，本文研究形成了民用直升機使用困難處理總體思路，如圖1所示。

圖1 民用直升機使用困難處理總體思路

首先，建立包括民用直升機設(shè)計所、制造廠、運營人以及適航當局等各方在內(nèi)的完整有效的故障信息收集體系，共享使用困難報告數(shù)據(jù)庫，收集各類影響飛機適航性的故障、失效和缺陷。

其次，對于收集到的使用困難信息進行綜合分析，從故障信息數(shù)據(jù)庫中篩選出與適航相關(guān)的故障信息，識別出危險事件。

最后，針對確定的危險源，進行安全風(fēng)險評估，確定危害程度及風(fēng)險，從而判斷是否需要制定相應(yīng)措施來控制飛機的安全風(fēng)險水平，以及后續(xù)的采取措施和發(fā)布服務(wù)指導(dǎo)文件等問題，包括通過優(yōu)化直升機設(shè)計，改進直升機生產(chǎn)，向運營人發(fā)布服務(wù)通告(SB)或適航指令(AD)等措施[2]，提高直升機的安全性和可靠性。

3 使用困難處理方法及流程

依據(jù)民用直升機使用困難處理總體思路，形成民用直升機使用困難信息處理流程圖，如圖2所示，主要包括：信息收集、調(diào)查分析和原因確定、安全風(fēng)險評估以及處理措施等環(huán)節(jié)。

3.1 信息收集

民用直升機使用困難信息主要指影響直升機適航性和安全性的故障、失效和缺陷，主要但不限于CCAR21.8中所包括的故障類型。信息的來源主要包括以下幾方面：

1) 在設(shè)計研發(fā)中，設(shè)計、分析、試驗、試飛等過程中發(fā)現(xiàn)的故障信息；

2) 在生產(chǎn)制造中，制造、質(zhì)量、工藝等環(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)的故障信息；

3) 在運行使用中，運行、使用、機組反映、維修維護等發(fā)現(xiàn)的故障；

4) 其它方面，比如其它飛機的經(jīng)驗、意外損傷，局方頒布的新要求等[3]。

建立設(shè)計、制造、運行三方的信息溝通渠道和信息共享平臺，設(shè)置專門負責信息收集的機構(gòu)，比如客戶支援系統(tǒng)、質(zhì)量信息系統(tǒng)，加快信息的傳遞和處理。

對于收集的使用困難信息，進行初步的篩選處理，影響到直升機安全或不能確定影響的使用困難信息，需按CCAR21.8條的要求，在48小時內(nèi)編制使用困難信息報告上報民航局或所在地區(qū)管理局。

圖2 民用直升機使用困難信息處理流程圖

3.2 調(diào)查分析和原因定位

使用困難原因調(diào)查分析主要從設(shè)計回顧、制造復(fù)查、故障復(fù)現(xiàn)三方面進行，可通過故障樹的形式，對導(dǎo)致故障發(fā)生的可能因素進行分析。

1)設(shè)計回顧：檢查設(shè)計和驗證工作，比如檢查設(shè)計、圖紙、工藝要求、構(gòu)型變化情況、計算分析報告和試驗驗證、接口設(shè)計等。

2)制造復(fù)查：確認設(shè)計狀態(tài)、材料、零部件制造、尺寸、制造流程、工藝更改、檢驗方式等。

3)故障復(fù)現(xiàn)：發(fā)生問題的飛機上故障復(fù)現(xiàn)、原型機故障復(fù)現(xiàn)、制造廠內(nèi)生產(chǎn)線上飛機故障復(fù)現(xiàn)，地面檢查、換件、試飛等幫助定位原因。

3.3 安全風(fēng)險評估

為了確定直升機發(fā)生故障后的安全水平，需按照風(fēng)險管理程序進行安全風(fēng)險評估，根據(jù)使用困難的危害程度、危害發(fā)生的概率等級，運用風(fēng)險評估矩陣(見表1)，確定其風(fēng)險等級。

表1 風(fēng)險評估矩陣

注：風(fēng)險評估管理與系統(tǒng)故障分析不盡相同。頻度分級、危害性分級，分多少級根據(jù)各分析系統(tǒng)要求可以各不相同。

其中：危害類型即風(fēng)險等級可分為：

1) 極高(不可接受，馬上消除/降低風(fēng)險)；

2) 高(非意愿的，應(yīng)當降低風(fēng)險)；

3) 中等(可能可以接受，可能要求消除/降低風(fēng)險)；

4) 低(可能可以接受，不要求消除/降低風(fēng)險)。

3.4 處理措施

基于3.3節(jié)安全風(fēng)險評估的結(jié)果，對于發(fā)生使用困難的直升機，在原因還未查明的情況下，為了盡快讓直升機在保證安全的前提下投入運行，經(jīng)局方批準后可采用保守安全的臨時處理措施(包括臨時修理方案、增加維修檢查次數(shù)、制定運行限制等方式)，并對未發(fā)生該使用困難的同機型的其他用戶可以根據(jù)風(fēng)險控制表(表2)中的措施發(fā)布服務(wù)文件。

在使用困難還未查清原因之前，基于對安全運行的考慮，也需同步發(fā)布服務(wù)信函告知用戶使用困難情況和安全注意事項。

表2 風(fēng)險控制表

隨著調(diào)查的深入，確定使用困難的根本原因，根據(jù)最終的使用困難原因，采取下列相應(yīng)的措施：

1) 對于在制品，制定最終修理方案(如果臨時修理方案效果好，可以保證安全，也可直接轉(zhuǎn)成最終修理方案)，并發(fā)布相應(yīng)的服務(wù)類文件給用戶貫徹實施。

2)對于整個航空器型號，如果是設(shè)計原因或工藝原因?qū)е碌氖褂美щy，可對該直升機型號構(gòu)型進行設(shè)計更改，補充必要的適航驗證工作，把最終的設(shè)計更改資料納入型號構(gòu)型中，從根本上解決問題。

3)如果是質(zhì)量原因?qū)е碌氖褂美щy，則需要從流程程序、管理程序上進行反省，采取糾正措施，改進管理/體系。

4 實例分析

國產(chǎn)某型民用直升機在2016年一次執(zhí)行任務(wù)的過程中，發(fā)生當操縱系統(tǒng)液壓切斷情況下T3框腹板處操縱桿系處腹板鼓動和異響的使用困難，T3框位置示意圖如圖3所示。運營人及時將使用困難信息反饋到制造廠客戶銷售部門，制造廠第一時間將信息反饋給設(shè)計所，并開展了專題討論分析。

首先，廠所進一步調(diào)查，收集到更全面的信息，主要包括事件的經(jīng)過、航空器信息和狀態(tài)、事件圖片等，并按CCAR21.8的要求上報給民航華東地區(qū)管理局。

隨后開展了使用困難的調(diào)查和分析，采用故障樹分析方法對原因進行查找。設(shè)計從發(fā)生使用困難的區(qū)域結(jié)構(gòu)和操縱系統(tǒng)入手，對其設(shè)計原理、設(shè)計沿用變更情況、驗證工作(操縱強度分析、試驗)進行梳理；制造從人、機、料、法、環(huán)、測等方面進行了復(fù)查。同時在故障機上和廠內(nèi)的直升機進行了故障復(fù)現(xiàn)。

圖3 T3框位置示意圖

同時，對該使用困難進行了安全風(fēng)險評估，從操縱系統(tǒng)液壓失效率(<10-5)和液壓操縱失效后的影響(操縱效率降低，操縱響應(yīng)滯后，增加了飛行操縱負擔，但飛行員按飛行手冊要求操縱能夠安全著陸)兩方面判斷該使用困難安全風(fēng)險等級為中等。對于暫未出現(xiàn)類似的使用困難的用戶及時發(fā)布了服務(wù)信函，告知用戶使用困難情況和安全注意事項。

當時用戶急于執(zhí)行相關(guān)的飛行任務(wù)，直升機設(shè)計所和制造廠基于調(diào)查的現(xiàn)狀，提出了保證安全的臨時修理方案，并通過適航驗證，經(jīng)局方批準后發(fā)送給用戶貫徹實施，對其他用戶發(fā)布了重要類服務(wù)通告。

最后，隨著調(diào)查的深入，確定最終原因為該區(qū)域操縱線系的支撐結(jié)構(gòu)在更改時未及時協(xié)調(diào)操縱系統(tǒng)進行強度校核和加強工作，導(dǎo)致支撐結(jié)構(gòu)承力能力不夠，在液壓切斷的情況下尤為嚴重。結(jié)合臨時修理方案的實施效果，直接把臨時修理方案轉(zhuǎn)成為最終的解決該使用困難的處理方法，并對該型機進行了設(shè)計更改，從設(shè)計上補強了操縱線系的支撐強度，從根本上解決了該使用困難。

5 結(jié)論

本文在研究民用航空器使用困難處理流程及方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)外適航規(guī)章要求和民用直升機使用困難處理現(xiàn)狀，總結(jié)國內(nèi)某型機使用困難的處理經(jīng)驗，形成了一種基于安全風(fēng)險的有效可行的使用困難處理方法，建立了信息收集、調(diào)查分析、安全評估、措施制定、實施貫徹、提升改進的完整流程，為我國民用直升機使用困難的處理提供借鑒和指導(dǎo)，為民用直升機的持續(xù)適航和安全運行提供保障。