適航條款解讀方法研究

曹友明

摘? ?要：為加深直升機(jī)研發(fā)企業(yè)設(shè)計人員對適航條款的理解，本文提出一種適航條款解讀方法。通過對美國民用航空規(guī)章FAR29-運輸類旋翼航空器適航標(biāo)準(zhǔn)起源和歷次修訂背景的分析，結(jié)合適航條款具體內(nèi)容，對適航條款的要求進(jìn)行了詳細(xì)解讀，并以FAR29.653為例，驗證了該條款解讀方法的可實施性。

關(guān)鍵詞：適航條款? 解析? 符合性驗證

中圖分類號：V221.91? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）07（a）-0013-03

民用航空事業(yè)的迅猛發(fā)展，對世界各國人民的交往與世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了積極與促進(jìn)的作用。航空工業(yè)是離散型制造業(yè)的典型代表，在經(jīng)濟(jì)全球化的大背景下，一個國家民用航空工業(yè)和運輸業(yè)的安全和發(fā)展程度，已成為該國經(jīng)濟(jì)實力、科學(xué)技術(shù)與工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一[1]。

資料表明，空客公司在不到40年的時間內(nèi)，能夠以5～6年的時間推出一個新型號的民用飛機(jī)[2];波音公司，從B747到B787，推向市場僅用了不到20年[3]。分析原因，空客和波音均建立了完善的適航組織體系、完整的適航審定標(biāo)準(zhǔn)體系、全過程、全方位的數(shù)字化和信息化適航管控體系。反觀我國，民機(jī)型號取證過程非常漫長，審查過程也極其艱難，審查效率相對波音和空客也較為不足。除去技術(shù)因素，適航管理過程管控的規(guī)范性和效率也存在不足。

針對上述問題的研究，中國商飛[4]開發(fā)了服務(wù)于不同民機(jī)型號適航取證業(yè)務(wù)類型的適航管理信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供了適航審查信息的跟蹤及歸檔整理等功能，但缺乏對約束民機(jī)適航條款符合性設(shè)計和驗證的解讀。

有效的適航條款要求的解析，是直接影響民機(jī)的適航性設(shè)計和符合性驗證的關(guān)鍵因素之一。故本文提出了一種適航條款解析的方法，其目的在于保證適航條款要求的完整性、可靠性及可追溯性。

1? 條款解讀方法

適航條款作為約束民用航空器安全的最低安全標(biāo)準(zhǔn)，其重要性不言而喻，為提升適航條款落實的有效性，需對當(dāng)前適航條款進(jìn)行解析，解析出適航條款的具體要求，以期通過解析出的具體適航要求給工程設(shè)計人員提供清晰的適航設(shè)計指導(dǎo)。論文針對當(dāng)前適航條款進(jìn)行研究，初步形成一套可供借鑒的研究思路，具體如圖1。

條款修訂歷史研究：通過對條款起源的研究，能夠從條款起源把握定標(biāo)考慮;結(jié)合條款修正案，熟悉條款歷次修訂過程中的修訂背景、修訂原因以及修訂要求的考慮。

條款要求分析：通過對條款內(nèi)容的分析，解讀出條款涵蓋的具體要求，把握該條款最低安全指標(biāo)，為設(shè)計提供可靠的指導(dǎo)。

型號驗證經(jīng)驗：通過對以往型號取證經(jīng)驗分析，能夠為條款的符合性驗證提供可供借鑒思路。

條款符合性驗證思路研究：通過結(jié)合上述研究內(nèi)容，能夠從宏觀設(shè)計角度考慮該條款適航要求的設(shè)計考慮以及滿足該適航條款需提供的符合性設(shè)計和驗證的支撐文件。

2? 條款解讀思路

2.1 條款修訂歷史研究

FAA條款修訂依據(jù)航空運營事故、事故征候、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的成熟度（如RTCA-DO-178等）以及型號取證經(jīng)驗等。而我國適航標(biāo)準(zhǔn)CCAR來源于FAR，修訂過程與FAR基本保持一致，故對CCAR適航條款修訂歷史的研究可參考FAR修訂過程。

以CCAR29.653為例進(jìn)行說明，CCAR29.653與FAR29.653標(biāo)準(zhǔn)要求一致，且CCAR修訂基本上與相應(yīng)的FAR要求一致，故對CCAR29.653的研究可以直接參考FAR29.653條，而FAR針對該條款進(jìn)行過兩次修訂，具體如下：

第一次修訂：1964年FAA發(fā)布NPRM64-30對FAR29.653第一次修訂該適航條款，本次修訂僅僅是將原CAR7中的適航條款進(jìn)行重新編排，未對該適航條款內(nèi)容進(jìn)行修訂。

第二次修訂：1965年FAA發(fā)布NPRM65-42對FAR29.653第二次修訂該適航條款，本次修訂是包含兩個方面內(nèi)容。一方面由于該適航條款要求不僅適用于主旋翼槳葉也適用于尾旋翼槳葉，故將該適航條款要求從局限于主旋翼槳葉擴(kuò)展到主、尾旋翼槳葉;另一方面由于復(fù)合材料槳葉的出現(xiàn)，也增加了對復(fù)合材料槳葉抗內(nèi)壓考慮的要求。

分析適航條款起源及修訂歷程，能夠清晰的掌握適航定標(biāo)的緣由及考慮。從適航法規(guī)內(nèi)容上知悉該條款的具體要求，促使適航設(shè)計人員能夠更準(zhǔn)確的把握適航設(shè)計指標(biāo)，提升后期適航符合性審查效率。

2.2 條款適航要求解讀

適航條款中涵蓋民用航空器設(shè)計的各項適航指標(biāo)，通過對具體適航條款內(nèi)容的分析，解讀條款涵蓋的具體適航要求，以便在具體民用航空器型號設(shè)計過程中把握該條款最低安全指標(biāo)。以CCAR29.653為例進(jìn)行說明，條款原文及解讀如下。

（1）條款原文。

第29.653條“旋翼槳葉的卸壓排水”

（a）每片旋翼槳葉必須符合下列規(guī)定：

①有卸掉內(nèi)部壓力的裝置;

②設(shè)置排水孔;

③設(shè)計成能防止水在它里面聚積。

（b）本條（a）（1）和（2）不適用于能承受在使用中可能出現(xiàn)的最大壓力差的密封旋翼槳葉。

（2）條款解讀。

民用直升機(jī)設(shè)計、制造、裝配以及交付用戶投入使用后，其旋翼槳葉受地理位置和作業(yè)環(huán)境的影響最大，諸如海洋大氣、工業(yè)廢氣污染、農(nóng)業(yè)噴撒藥物、沾有腐蝕劑的土壤、沙塵等各種因素。旋翼槳葉沾染的物質(zhì)如化學(xué)品、污物、鹽類沉積物、油脂等，與漆層或金屬表面接觸時便形成一個惡化的環(huán)境和腐蝕活躍的區(qū)域，其遭受腐蝕損傷的程度取決于沾染物質(zhì)、槳葉表面狀況和接觸持續(xù)的時間。故條款對旋翼槳葉提出了以下要求。

①本條款要求每片旋翼槳葉應(yīng)具有卸壓和排水措施（如孔等），否則必須對槳葉進(jìn)行密封并設(shè)計成能承受使用中可能出現(xiàn)的最大壓力差。

密封槳葉的設(shè)計必須確保密封措施能夠達(dá)到防止潮氣和水分侵入槳葉內(nèi)部，避免由槳葉內(nèi)部的腐蝕而導(dǎo)致的槳葉質(zhì)量不平衡，并且由于密封槳葉在正常工作狀態(tài)下，很容易受到由環(huán)境影響和離心加速度影響（靠近葉尖處）產(chǎn)生的內(nèi)壓，所以密封槳葉的設(shè)計還必須考慮設(shè)計成能耐內(nèi)壓;由于槳葉在工作期間吸附或存留的水分可能會引起外場檢查很難發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的內(nèi)部腐蝕損傷并改變槳葉的質(zhì)量分布，因此，要求非密封槳葉必須設(shè)有排水措施。

②現(xiàn)代槳葉大多采用密封構(gòu)型，當(dāng)完成防潮密封以后，很容易承受由環(huán)境影響和離心加速度影響（靠近葉尖附件）產(chǎn)生內(nèi)壓。故針對能夠承受在使用過程中可能出現(xiàn)的最大壓力差的密封槳葉不需要滿足該條款的a①、a②部分的卸壓和排水要求。

2.3 條款符合性驗證思路

依據(jù)對條款修訂歷程分析，熟悉適航條款定標(biāo)考慮，并結(jié)合適航條款具體內(nèi)容，把握適航條款具體的適航要素，從而能夠從設(shè)計上融入適航要求，達(dá)到適航符合性設(shè)計，提升適航符合性驗證效率。論文同樣以CCAR29.653為例進(jìn)行說明。

首先根據(jù)直升機(jī)的總體設(shè)計要求，確定旋翼槳葉的具體設(shè)計方案和構(gòu)型，旋翼槳葉的設(shè)計一般包括金屬槳葉和復(fù)合材料槳葉兩種構(gòu)型，但適航條款關(guān)注的是槳葉構(gòu)型否密封，具體分為以下兩種情況：

（1）非密封槳葉。

針對非密封槳葉的設(shè)計，需要考慮旋翼槳葉可能的積水區(qū)，并根據(jù)積水區(qū)的類型設(shè)置相應(yīng)的選擇相應(yīng)的防護(hù)措施，如設(shè)置排水裝置或孔;根據(jù)旋翼槳葉的承壓分析，設(shè)置相應(yīng)的卸壓裝置。設(shè)計完成之后可按照評估確定是否進(jìn)行卸壓和排水試驗，驗證旋翼槳葉的卸壓和排水功能的可靠性。

（2）密封槳葉。

針對密封槳葉的設(shè)計，需要模擬旋翼在任何使用環(huán)境下槳葉內(nèi)外壓力變化，并以最大壓力情況下承受的載荷為參考，進(jìn)行槳葉設(shè)計，并分析氣抗內(nèi)壓性能。

2.4 型號案例

通過對具體型號案例的分析，能夠提升企業(yè)的適航符合性設(shè)計與驗證水平，并且在經(jīng)驗豐富的情況下還能對原條款進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計和驗證，能夠減少相似型號的適航符合性設(shè)計與驗證工作。

該方法已在某型民用直升機(jī)上通過驗證，驗證了該方法的可行性。具體以XXX型民用直升機(jī)對CCAR29.653條適航符合性設(shè)計和驗證進(jìn)行說明。

XXX型民用直升機(jī)對該條款的符合性主要考慮了以下幾點：

（1）旋翼槳葉構(gòu)型選擇。

XXX型民用直升機(jī)旋翼槳葉采用的是全密封構(gòu)型的復(fù)合材料旋翼槳葉。故只需驗證該條款（a）（3）和（b）部分。

（2）旋翼槳葉設(shè)計考慮。

XXX型民用直升機(jī)采用了全封閉結(jié)構(gòu)復(fù)合材料旋翼槳葉，旋翼槳葉內(nèi)部填充聚氨酯泡沫，表面還噴涂聚氨酯漆，起到防水保護(hù)作用。主槳葉在槳尖上面雖然開有防止靜、動平衡配重的腔，但在完成配重后，四周會用密封膠密封;尾槳葉在槳尖上采取鉆孔放置靜平衡配重，配重完成后也用密封膠密封。這種全密封的槳葉，完全可以防止水的積聚。

3? 總結(jié)

本文通過對適航條款的分析，提出一種適用于民用航空企業(yè)設(shè)計人員的適航條款解析方法，并以CCAR29.653“旋翼槳葉的卸壓排水”條款為例進(jìn)行該方法的具體闡述。首先，通過對適航條款的起源及修訂歷史進(jìn)行了研究，以修正案為突破點，深入分析了適航條款修訂背景、修訂原因，并進(jìn)一步在此基礎(chǔ)上完成了對該適航條款適航要求的解讀分析;其次，以具體型號驗證案例，分析其驗證經(jīng)驗;最后結(jié)合條款解讀和型號驗證經(jīng)驗對該條款的一般性適航性設(shè)計和驗證思路進(jìn)行梳理。針對適航條款解讀及其應(yīng)用分析，初步實現(xiàn)了對該條款要求的解析，能夠為民用直升機(jī)的設(shè)計、生產(chǎn)和相關(guān)適航工作人員提供指導(dǎo)，為民用直升機(jī)能夠順利通過適航審查提供可供借鑒的思路。

參考文獻(xiàn)

[1] 于勇，陶劍，范玉青.大型飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)應(yīng)用綜述[J].航空制造技術(shù).2009（11）：56-60.

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[3] 黃強， 楊乃定等. 美國民用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略分析及其啟示[J]. 航空制造技術(shù)， 2006， （2）： 62-66.

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