飛機平臺延壽和適航的影響因素分析

余飛， 陳圣斌

（中國直升機設計研究所， 江西景 德鎮(zhèn) 333000）

0 引言

有關飛機延壽的主要因素及其相應的風險， 對所有的平臺和領域都是通用或共用的。 當飛機基線改變時會造成特殊的風險， 有效地管理這些因素和風險的根本就是確保飛機平臺恢復使用。 對飛機平臺有直接影響并且會構成風險的這些區(qū)域， 在本文中被分類為多個影響因素（Influencing Factors）。雖然一開始這些似乎是顯而易見的， 但大量計劃和領域的相關人員的經(jīng)驗表明， 這些影響因素常常被分開討論處理， 并且每一種因素相關風險之間的相互關系實際上是完全不明白的和完全沒有管理的，這可能會對計劃造成重大的風險。 國外研究機構提供了一種方法來分析方案評估、 研發(fā)、制造、 使用和報廢（CADMID）[1]壽命周期中的相應能力、 系統(tǒng)和事務處理的相關風險。 然而， 雖然這種方法通常很容易地被新的大綱采用， 卻不好被應用于延壽計劃和所有平臺的相關風險管理中。

1 獲取壽命周期和流程

大多數(shù)軍用平臺和系統(tǒng)的壽命周期是以CADMID 周期來定義的。 與延壽相關的要求和問題通常是在飛機平臺或系統(tǒng)CADMID 周期中的使用階段顯現(xiàn)出來的。 在實際的過程中， 所有軍用飛機平臺的使用壽命周期都將會發(fā)生變化， 因為在一些重大的時間段里飛機會被強制要求使用。 這可能是使用方和制造商在飛機平臺的“使用階段” 期間， 需處理初始設計和基線接受， 以及進入使用時沒有確定、 考慮或緩解的一些問題； 在實際情況中， 隨著技術的發(fā)展， 飛機很少保持一成不變， 這就意味著延壽作為一種方法， 通常會考慮將其引入以延長平臺的壽命。

2 影響因素

一個飛機平臺的延壽過程是復雜的， 所涉及的工作是將不同的因素和風險予以平衡， 特別是有關影響飛機平臺安全性和保障等方面。 目前飛機平臺延壽的主要影響因素（IF） 大體上分為以下幾個內容。

1） IF1： 了解使用要求和規(guī)定。

2） IF2： 建立和了解功能基線。

3） IF3： 審定一個平臺（包括延壽） 的合格基準。

4） IF4： 在不斷發(fā)展的條例框架中能夠滿足、驗證和確保符合一個固定的要求。

5） IF5： 適航符合性和保證。

6） IF6： 建立合適的組織和機構。

7） IF7： 處理安全性方面的問題。

8） IF8： 各方協(xié)調一致的延壽合同基準。

9） IF9： 引入一個優(yōu)質的民用機構來處理所建立的IF1-IF8影響因素。

2.1 影響因素1 （IF1）： 了解使用要求和規(guī)定

飛機平臺的使用對象和要求， 都是由前線部隊、 駕駛員， 以及來自國家和國際組織機構及條例部門的使用法規(guī)要求所規(guī)定的。 它們之中的每一個都有特定的要求， 這些要求都需予以處理并應確保以下幾點：

1） 使用要求應滿足駕駛員和用戶的要求；

2） 延壽計劃產(chǎn)生的風險要予以管理和控制，并且更改或修改后的結果應具有延長使用壽命的作用；

3） 需更改的時間和使用要求可以根據(jù)使用的緊迫性來處理；

4） 具有可驗證的長期使用效益。

2.2 影響因素2 （IF2）： 建立和了解功能基線

在考慮建立和驗證與功能基線和長時間使用要求（IF1） 相關問題具有足夠相關充分性之前， 必須在初始的可行性評估期間， 考慮今后的延壽并確定延壽是否唯一可行。 這應該包括確保在延壽后和延壽時能保持飛機原始的方案和初步的設計意圖，并且應確保更改工藝不會對使用要求（IF1） 造成不利的影響。

除了考慮使用要求之外， 所推薦或建議的平臺延壽的可行性需從技術可能性的角度去理解。 這種可行性， 將受到目前平臺功能基線成熟度和平臺延壽相關費用和效益評估的影響。 盡管延壽不能包括目前基線的所有功能， 但是必須考慮更改后對發(fā)生變化和未發(fā)生變化系統(tǒng)的影響， 并對這種影響進行評估和管理。 當延壽計劃會對目前的基線作重大變化或對外部交聯(lián)較多的關鍵系統(tǒng)（如發(fā)動機、 安全性相關的航空電子、 飛行儀表和任務系統(tǒng)） 有重大影響時， 那么了解與每一IF 相關的風險將變得更為重要。 當延壽計劃僅需做出小的或簡單的更改，且這種更改僅限于特定的獨立系統(tǒng)或分系統(tǒng)時（如機身或尾部延伸段， 內設輔助油箱， 其他與安全性無關的儀表或電子系統(tǒng)）， 并對其他系統(tǒng)僅有有限或無影響時， 那么這種風險是更容易管理的。

2.3 影響因素3 （IF3）： 審定一個平臺（包括延壽）的合格基準

建立平臺審定的合格基準（IF3） 和處理使用中的平臺及延壽計劃的功能基線（IF2）， 需要慎重地考慮并且要對風險予以管理。 這應提供合同基準（IF8） 和處理以下幾個問題：

1） 要管理的新系統(tǒng)或更改系統(tǒng)帶來的相關系統(tǒng)性風險等級和了解對目前殘留風險等級的影響；

2） 充分地了解系統(tǒng)的保證要求， 和應處理更改功能基線（IF2） 帶來的影響或延壽計劃對功能基線帶來的影響；

3） 對于要予以規(guī)劃一致同意的和簽有合同的系統(tǒng)、 軟件和復雜與非復雜的硬件， 以及數(shù)據(jù)質量的保證， 應處理好系統(tǒng)合格和平臺審定合格的基準。

2.4 影響因素IF4： 在不斷發(fā)展的條例框架中能夠滿足、 驗證和確保符合一個固定要求

標準、 條例和管理框架都是在不斷變化和發(fā)展的， 這就意味著與保證和符合性相關的方法和程序， 在平臺的“使用” 階段的某點將會變化， 這一變化將會影響延壽計劃。 在理論上， 標準應該是標準化的， 然而經(jīng)常不是這種情況， 其差異性使得相符性變得困難而復雜。 正如前所述， 一個平臺的設計方案與初始設計意圖和概念可能保持不變。 由此， 在理論上， 整個合格審定要求也應是保持不變。 然而這樣的情況卻很少， 例如， 如果是一架非戰(zhàn)斗機， 延壽和更改不會產(chǎn)生新增所要承受的戰(zhàn)斗狀態(tài)， 那么這就是一種好的情況， 也就是說， 這與初始的合格審定規(guī)范（CS-29） 是相符的。 換句話說， CS-29[2]是不變的， 由于它們遵循了初始的設計意圖， 其更改是可接受的。 如果原始的飛機是源自于軍用戰(zhàn)斗機， 可能要作這樣的假設， 原始設計應該與防御標準00-970 相符， 變化平臺的符合性應是一種正式的手續(xù)和形式。 然而目前軍隊的防御戰(zhàn)略和策略是使用民用系統(tǒng)， 這就可能意味著飛機平臺現(xiàn)在使用的系統(tǒng)很多都是按照不同的規(guī)范開發(fā)的， 并且最近15～20 年間的標準和條例是在不斷的變化中， 這就導致了許多交叉的難點和問題。

2.5 影響因素5 （IF5）： 適航符合性和保證

在考慮需要滿足相關標準或條例（IF4） 來確保延壽前后基線的正確性和穩(wěn)定性時， 需充分地了解和評估由于功能（IF2）、 合格審定（IF3） 和條例（IF4） 基線變化所產(chǎn)生的影響和適航風險。 在處理和確保適航性時， 一開始就需要慎重考慮將什么樣的標準應用于平臺功能基線（IF2）、 延壽和更改（IF4） 所要求的這些功能基線。 幾乎可以肯定的是這些應用于初始飛機的相同的設計和制造標準將仍適用于更改后的飛機。 例如： 專門為國防部設計和制造的飛機應符合防御標準或者追溯到歷史上1918 年的早先標準。 然而如前面所述， 由于合格審定要求（IF4） 的變化， 可能會導致一個很復雜的飛機基線（IF2～IF4） 問題。

2.6 影響因素6 （IF6）： 建立合適的組織機構

建立一個合適的組織機構來處理延壽問題是非常有必要的， 因為這便于管理所有的IF 風險， 所有的相關專業(yè)， 以及簽約（IF8） 之前產(chǎn)生主要的合格審定（IF3）、 管理符合性（IF4） 和適航要求（IF5） 風險。 然而這通常是難以實現(xiàn)的， 因為這些組織機構通常要處理和負責延壽計劃的特定領域和技術問題。 然而這常常不是合格審定（IF3） 評估和與所有IF 相關的保證問題， 管理每一個所包括潛在影響相關風險， 以及一個IF 可能與另一個IF相關的升級風險等的總體評估。 這問題常與推進民用系統(tǒng)和多國采購混在一起， 這就導致了許多復雜的報告路線（Reporting line）， 因為每一個國家都要處理自己的要求， 從而使延壽工作傾向于產(chǎn)生一個復雜的即很差的簽約或合同基準（IF8）。

2.7 影響因素7 （IF7）： 處理安全性方面的問題

各個影響因素相關的風險及其對平臺的影響，在平臺的壽命時間里可能發(fā)生變化， 因為平臺仍然處在時間周期越來越長的“使用” 階段。 然而確保安全性和管理的要求， 在平臺壽命的所有階段都是保持不變的。 但是， 當一架飛機更改了其最初始的適航性（IF5） 和功能基線（IF2） 時有關該層次的管理和問題， 以及系統(tǒng)安全性保證的證據(jù)充分性，就會發(fā)生改變， 并且獲得附加的證據(jù)和驗證確保性安全會變得復雜且難以實現(xiàn)。 這可能是由于合格審定（IF3） 和條例符合性框架（IF4） 不斷發(fā)展產(chǎn)生的結果。 其詳細說明如下所述。

a） 防御標準00-970[3]已迭代演變， 由此，這10 個部分的標準內容已經(jīng)更新了。 6 個單獨頒發(fā)的部分在2007 年更新發(fā)布了。 其他的4 個部分在2010 年重新發(fā)布了。 然而， 它的規(guī)模和復雜性使作者們難以跟上時代的步伐來指出其差錯并予以糾正， 也使用戶們難以跟蹤其出版的狀態(tài)。

b） CS-29 標準沒有重大發(fā)展， 它存在時間短， 它的簡單性使它變得較為穩(wěn)定或者說是不需要更改。

c） 防御標準00-563[4]和美國軍用標準8824[4]在過去的近10 年時間內， 已經(jīng)發(fā)生了重大的變化， 它們主要是與基于目標的標準和保證有關。 它常常難以建立和通過更改來達到意見協(xié)調一致的基線。

2.8 影響因素8 （IF8）： 各方協(xié)調一致的延壽合同基準

在考慮平臺安全性（IF7） 所要求的技術余度或確保平臺安全性所要求的不同余度時， 其關鍵的技術要求就是必須建立和實現(xiàn)延壽計劃的適用保證大綱。 一旦建立了合適的簽約或合同基準， 這就使各方能協(xié)調一致地以各方都同意的高效方法處理所有的要求（IF1-F7）。 在缺乏清晰定義的延壽使用（IF1）、 功能（IF2） 和合格審定（IF3） 基準情況下，常常不能充分地約束一個合同均等地保護各個合同方， 這就對任何一方都存在風險， 使它們不能充分地處理延壽和影響因素相關的所有風險。 根據(jù)確保平臺適航性（IF5） 和安全性（IF7） 一致同意的使用要求（IF1）、 功能（IF2）、 合格審定（IF3） 和條例（IF4）， 這將能對合同所要求的獎懲等級作合理的評估， 從而對合同各方提供充分的保護。 這也能有效地管理合同相符性的相關性能和管理IF 風險。

2.9 影響因素9 （IF9）： 引入一個優(yōu)質的民用機構來處理所建立的IF1-IF8 影響因素

正如前面所述， 隨著平臺的使用要求（IF1）、功能（IF2）、 合格審定（IF3） 和條例準則（IF4） 的不斷發(fā)展， 在考慮各個影響因素（IF5） 的風險和了解它們之間相互關系的要求時， 延壽過程通常需要花費不少的錢。 簽約合同需予以處理并保證合同要求是合適的， 這樣延壽從商務上就是可行的并具有成本效益的， 且合同雙方是同意的， 因此這就提供了充分的商務保險。

3 結束語

在對飛機基線作任何更改之前， 綜合的基線審查應了解（IF2） 提供的效益（IF1） 評估， 并一起評估延壽對IF2-F9影響因素產(chǎn)生的風險， 特別是要關注由于更改所影響的這些區(qū)域。 這就需要考慮與確保現(xiàn)有的功能基線（IF2） 包括延壽單元或部件（IF1） 一致性相關的合格審定策略（IF3）， 并處理如何實現(xiàn)新的更改后的飛機平臺（IF3-F9）。 重點考慮以下幾點內容。

a） 在合同簽訂（IF8） 之前， 在合同的所有各方之間應有一個協(xié)調一致的相符性的驗收方式、 合格審定基準（IF3） 和安全性策略（IF7）， 并應將它們作為合同基準使用。

b） 飛機基線（IF2） 的有效管理和控制在延壽的所有階段都會發(fā)生。 這應包括所建立的和要更改飛機基線相關風險和問題， 以及在合同簽約之前所實施和一致同意的工藝方法的有效管理和控制。

c） 建立主動的供應商管理和供應商技術， 合同（IF8） 和財政管理方面的管理應是未來所有合同的一個關鍵要求。

d） 合同機構應引入管理變化， 特別是有關管理和控制飛機和適航保證（IF5）， 以及管理相關風險等變化的有效方法。

e） 了解合格審定（IF7） 及整個延壽計劃期。

f） 降低其監(jiān)控的系統(tǒng)性的保證風險。

g） 要使簽約合同（IF8） 具有按風險保證等級的獎懲條款， 同時也有法律充分保護和基于風險及主動監(jiān)控的合適的商務基準（IF9）。