民用飛機(jī)試飛構(gòu)型管理技術(shù)研究

張超，趙芳，董明佳

（中國商飛民用飛機(jī)試飛中心，上海 201323）

飛行試驗是在真實飛行條件下對飛行器、動力裝置、機(jī)載設(shè)備進(jìn)行的各種定型試驗和科學(xué)探索試驗，是飛機(jī)研制的重要環(huán)節(jié)。民用飛機(jī)通過飛行試驗，研制人員探索了新型飛機(jī)未知的性能、功能和極限，驗證了飛機(jī)的設(shè)計指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)并解決各種缺陷和故障，同時，確認(rèn)飛機(jī)滿足適航要求的最低安全標(biāo)準(zhǔn)和運行要求。為保證飛行試驗的結(jié)果能夠滿足既定研制總要求和有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，且保證試驗數(shù)據(jù)的持續(xù)性、完整性和可追溯性，對其試驗過程中進(jìn)行有效的控制和管理是必要的，這便是試飛構(gòu)型管理所要解決的問題。

1 民用飛機(jī)構(gòu)型管理概述

構(gòu)型管理起源于20 世紀(jì)60 年代，是美國國防部在采辦大型武器系統(tǒng)和控制研制過程中總結(jié)出來的重要學(xué)科，并在控制新飛機(jī)的研制過程中獲得了成功。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和新產(chǎn)品的更新?lián)Q代，構(gòu)型管理技術(shù)迅速從軍用推向民用，并由行成之初的強(qiáng)制性發(fā)展到了企業(yè)的自覺性行為。在民機(jī)制造業(yè)，由于客戶需求、產(chǎn)品的復(fù)雜性和適航取證等特殊的要求，民用飛機(jī)構(gòu)型管理成為飛機(jī)研制中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。在航空工業(yè)領(lǐng)域，波音公司和空客公司率先將構(gòu)型管理的理論應(yīng)用到飛機(jī)制造中，不僅縮短了研制的周期，同時，較大地降低了研制成本。

我國國防工業(yè)在60 年代引入了構(gòu)型管理技術(shù)方法，并逐步發(fā)展形成了一整套實施辦法和標(biāo)準(zhǔn)。構(gòu)型管理是一個動態(tài)管理的過程，是從產(chǎn)品立項、設(shè)計、生產(chǎn)到綜合保障的整個生命周期內(nèi)全過程的管理，通過對產(chǎn)品標(biāo)識、更改、審核和紀(jì)實等過程的控制，建立和維持產(chǎn)品的功能特性、物理特性，保證了能夠連續(xù)地定義和控制產(chǎn)品構(gòu)型，實現(xiàn)了產(chǎn)品的設(shè)計信息和使用信息的一致。在管理過程中，通過構(gòu)型控制來確定產(chǎn)品的全部數(shù)據(jù)，如產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息、幾何信息、工藝信息、分析結(jié)果、技術(shù)說明和檢測結(jié)果等，建立了產(chǎn)品完整的更改控制流程和記錄，保證了產(chǎn)品數(shù)據(jù)版本有效。

2 試飛構(gòu)型管理的內(nèi)容

用于飛行試驗的飛機(jī)作為一個提供驗證飛機(jī)性能的平臺，承擔(dān)著驗證設(shè)計性能指標(biāo)是否符合適航規(guī)章要求的試飛任務(wù)，這其中包括要按照設(shè)計要求驗證全部的飛機(jī)性能和飛行特性的申請人表明符合性試飛，以及按照所選的合格審定基準(zhǔn)進(jìn)行合格審定試飛，因此，所要進(jìn)行的飛行科目很多且試飛內(nèi)容復(fù)雜，例如，新研制的飛機(jī)型號從首飛到取得型號合格證需要進(jìn)行300 多個科目的飛行試驗。根據(jù)試驗計劃和試驗內(nèi)容，參與試飛的原型機(jī)承擔(dān)著不同的試飛任務(wù)，試驗原型機(jī)的構(gòu)型根據(jù)試飛任務(wù)分工進(jìn)行配置，因此，每架原型機(jī)的構(gòu)型是不同的。在飛行試驗中，按照架次、有效性、更改狀態(tài)對原型機(jī)的構(gòu)型進(jìn)行控制。在民機(jī)飛行試驗過程中，試飛構(gòu)型管理的功能包括構(gòu)型標(biāo)識、控制、紀(jì)實和審核，如圖1 所示。

2.1 構(gòu)型標(biāo)識

構(gòu)型標(biāo)識是試飛構(gòu)型管理的基礎(chǔ)，是對構(gòu)型項的定義，包括確定和標(biāo)識及其所需的技術(shù)狀態(tài)文件，建立飛機(jī)的構(gòu)型基線。構(gòu)型標(biāo)識的內(nèi)容包括：

（1）定義試驗機(jī)的結(jié)構(gòu)，并選擇需要管理和控制的構(gòu)型項。

圖1

（2）定義構(gòu)型文件的類型和格式，構(gòu)型文件主要包括試驗機(jī)設(shè)計文件和試驗文件。

（3）建立試驗機(jī)的構(gòu)型基線，構(gòu)型基線以經(jīng)過批準(zhǔn)的文件化的形式明確了后續(xù)技術(shù)狀態(tài)保持、變更、偏離等的控制基準(zhǔn)。試驗原型機(jī)的基準(zhǔn)構(gòu)型由單機(jī)零件清冊、裝機(jī)設(shè)備/成品件清冊、試飛改裝圖紙清冊共同確定。

（4）建立編號規(guī)則，為產(chǎn)品和文件制定唯一的標(biāo)識號，并使產(chǎn)品、構(gòu)型文件及相關(guān)信息的相關(guān)聯(lián)。

（5）對產(chǎn)品狀態(tài)進(jìn)行標(biāo)記。

2.2 構(gòu)型控制

構(gòu)型控制是構(gòu)型管理的核心，在構(gòu)型基線建立后，為了構(gòu)型項更改而對提出的更改建議所進(jìn)行的論證、評估、協(xié)調(diào)、審核和實施更改的活動。試飛構(gòu)型控制所包含的內(nèi)容包括：工程更改、測試改裝更改和構(gòu)型偏離。構(gòu)型偏離是指在試飛過程中飛機(jī)上的構(gòu)型項偏離了現(xiàn)行已批準(zhǔn)文件的定義和要求。試驗參試單位需要定期清理構(gòu)型偏離（制造偏離項目、試驗改裝偏離項目）狀態(tài)并進(jìn)行記錄，實時地追溯構(gòu)型偏離的情況。在試飛構(gòu)型控制過程中，應(yīng)從嚴(yán)控制，對已批準(zhǔn)確認(rèn)或驗證成功的技術(shù)應(yīng)實行凍結(jié)，嚴(yán)格履行文件審批流程。需要注意的是，當(dāng)試驗進(jìn)行到適航審定階段，所有的構(gòu)型更改必須達(dá)到適航要求并得到適航審查方的批準(zhǔn)并為型號合格證的批準(zhǔn)提供依據(jù)。

2.3 構(gòu)型紀(jì)實

構(gòu)型紀(jì)實是為了有效管理飛機(jī)構(gòu)型狀態(tài)而對所需的信息進(jìn)行記錄、存儲和讀取的管理活動。構(gòu)型紀(jì)實圍繞構(gòu)型管理的各種活動開展，制定構(gòu)型紀(jì)實表，記錄構(gòu)型更改的情況和已確定的構(gòu)型文件外同時還要對原型機(jī)試驗期間檢查結(jié)果進(jìn)行記錄，確保正確描述試驗構(gòu)型狀態(tài)。構(gòu)型紀(jì)實表中應(yīng)包含以下內(nèi)容：（1）記錄構(gòu)型更改的各種技術(shù)活動信息，如提出單位、審批單位、實施單位、完成日期、更改來源、更改原因、更改方案、更改涉及的文件和圖號、有效架次等。（2）記錄批準(zhǔn)的現(xiàn)行狀態(tài)文件和標(biāo)識號。（3）記錄并報告構(gòu)型審核的結(jié)果。（4）記錄并報告所有重要的構(gòu)型偏離信息。

2.4 構(gòu)型審核

構(gòu)型審核中，要求確定試驗原型機(jī)的構(gòu)型狀態(tài)是否符合設(shè)計要求、設(shè)計任務(wù)書、更改任務(wù)書、技術(shù)文件等而進(jìn)行的驗證和檢查。按照構(gòu)型管理的過程進(jìn)行構(gòu)型審核，審核的內(nèi)容包括：試驗件構(gòu)型項的符合性、開口/保留項目、試驗過程中構(gòu)型更改的執(zhí)行情況、試驗件構(gòu)型偏離情況、試驗程序的正確性、試驗數(shù)據(jù)的可靠性等，同時，根據(jù)構(gòu)型管理過程中發(fā)現(xiàn)的問題對構(gòu)型管理過程進(jìn)行持續(xù)的改進(jìn)。

3 民用飛機(jī)試飛構(gòu)型管理關(guān)鍵技術(shù)

參與飛行試驗的試驗原型機(jī)構(gòu)型復(fù)雜，涉及技術(shù)和管理兩個層次的內(nèi)容，應(yīng)編制完整的構(gòu)型管理計劃和要求，針對民機(jī)飛行試驗構(gòu)型管理的薄弱環(huán)節(jié)，優(yōu)化構(gòu)型管理方案。在某型飛機(jī)的試飛構(gòu)型管理工作中，構(gòu)型不到位和構(gòu)型文件的審批等問題，影響飛行試驗工作的開展。為此，試飛構(gòu)型管理的關(guān)鍵主要包括以下幾方面。

3.1 建立完善的“主制造商-供應(yīng)商”協(xié)同研制的構(gòu)型管理體系

隨著飛機(jī)系列化及客戶對飛機(jī)平臺產(chǎn)品功能和個性化需求的日益增加，同時，民用飛機(jī)越來越多地采用“主制造商- 供應(yīng)商”的模式，因此，民用飛機(jī)的研制過程是一個多行業(yè)、多單位協(xié)同并行研制的過程。在民機(jī)試飛工作中，供應(yīng)商作為技術(shù)支持單位參與試飛工作中，民用飛機(jī)試飛構(gòu)型管理信息在制造商和供應(yīng)商之間交互流動，制造商為了實現(xiàn)對供應(yīng)商的構(gòu)型控制，必須建立完善的構(gòu)型管理體系。制造商應(yīng)按照構(gòu)型管理的總要求將供應(yīng)商的構(gòu)型管理計劃納入項目構(gòu)型管理框架內(nèi)，形成統(tǒng)一的構(gòu)型管理計劃。制造商通過數(shù)據(jù)審查、構(gòu)型更改管理、構(gòu)型審核和監(jiān)督等活動，嚴(yán)格控制供應(yīng)商產(chǎn)品的構(gòu)型管理過程以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息和數(shù)據(jù)更改記錄。

3.2 構(gòu)型文件的信息化管理

構(gòu)型文件是指定義并標(biāo)識產(chǎn)品性能、功能和物理屬性的技術(shù)文件（文檔）資料，如圖紙、規(guī)范、設(shè)備清單等。構(gòu)型管理的最終目的是實現(xiàn)產(chǎn)品構(gòu)型狀態(tài)的文件化，需保證歸檔的構(gòu)型文件的準(zhǔn)確性和完整性。因此，構(gòu)型文件的管理是試飛構(gòu)型管理最基本的功能之一。

在飛機(jī)飛行試驗過程中，會產(chǎn)生各種種類復(fù)雜且數(shù)量巨大的構(gòu)型文件，需要借助信息化的手段、技術(shù)和工具，建立試飛構(gòu)型管理信息化平臺，有效地組織管理在飛行試驗階段產(chǎn)生的文件。在實現(xiàn)構(gòu)型文件（文檔）的信息化管理的過程中，需要建立標(biāo)準(zhǔn)化的文件管理體系和構(gòu)型文件的編制規(guī)則（文件格式、文件編號、文件版本控制），嚴(yán)格控制構(gòu)型文件的相關(guān)審批流程。通過信息化管理不僅實現(xiàn)了構(gòu)型文件的完整性和準(zhǔn)確性，同時，實現(xiàn)了信息數(shù)據(jù)的共享、交換，保證了各參試單位獲得的數(shù)據(jù)可靠并一致。

4 結(jié)語

民用飛機(jī)飛行試驗在民機(jī)研制過程中占據(jù)著重要的作用，而民用飛機(jī)試飛構(gòu)型管理是飛行試驗的重要環(huán)節(jié)，也是適航審定的必要過程。為此，本文結(jié)合我某型飛機(jī)正在實施的飛行試驗項目，對民用飛機(jī)試飛構(gòu)型管理進(jìn)行了深入的研究，并結(jié)合試飛中的實際情況對一些關(guān)鍵的技術(shù)進(jìn)行了分析。隨著民用飛機(jī)的快速發(fā)展，在實際的飛行試驗過程中仍需深入的研究試飛構(gòu)型管理的方法和策略，規(guī)范試飛構(gòu)型管理的流程，保證為客戶提供安全可靠的民用飛機(jī)產(chǎn)品。