項 勇 何鐘武
(中航工業(yè)洪都公司, 江西 南昌 330024)
由于武器、戰(zhàn)斗損傷、彈射座椅、飛行包線和靜不安定性操縱等之高等級風險與民用飛機的差別,軍用航空器適航不可能直接引用民機適航標準。在歐美等發(fā)達國家,無論是軍用航空器還是民用航空器,都有各自相應的適航要求,由FAA(EASA)或DOD(國防部)發(fā)布,即使型號更改都需要應用適航標準驗證其符合性。
隨著我國航空技術(shù)的快速發(fā)展,軍用航空器正在快速走向國際市場,但是一些國外用戶也提出軍用航空器適航要求,而在我國軍用航空器適航標準還處在研究階段,無法提供適航驗證支持,因此,適航問題正在成為我國軍用航空器參與國際市場競爭的一大障礙。
同時,隨著我國航空技術(shù)水平和航空器復雜程度的提高,現(xiàn)有的要求與傳統(tǒng)的設計思想已不能完全滿足現(xiàn)代軍用航空器安全性要求,開展適航性評估是國際上改善軍用航空器安全性水平通行的辦法,通過滿足最低安全標準,實現(xiàn)最佳的效費比。綜合以上原因,我國開展軍用航空器適航審定要求研究非常迫切。
隨著社會發(fā)展和航空器技術(shù)要求的提高,以下4種因素促成軍用航空器適航技術(shù)的形成和發(fā)展:
● 導航和空域管制要求。跨國界的軍事交流和救災活動已日趨頻繁,致使軍用航空器越來越多地進入民用管制空域,為保證航空活動的安全,軍用航空器也必須遵守國際規(guī)范的導航規(guī)則及空域使用要求。
● 飛機安全性的要求。飛機采購的成本越來越昂貴,飛行員的培養(yǎng)費用越來越高,不管是平時訓練還是戰(zhàn)時執(zhí)行任務,以往過高的飛行員或飛機的損失風險現(xiàn)在已很難為人們所接受。
● 經(jīng)濟可承受性的要求。飛機滿足最低的安全性要求,當然適航。但過高地追求飛機每個故障狀態(tài)的安全性,其經(jīng)濟可承受性則很差。因此,適航還需在進度、費用與安全性之間實行權(quán)衡[1]。
● 公眾利益的要求。軍事飛行活動發(fā)生了對公眾利益的損害,導致公眾要求政府對軍事飛行活動進行管理,以保護公眾利益。同時按照法律規(guī)定軍事機構(gòu)對公眾安全要負法律責任;
基于以上因素,歐美等國家陸續(xù)頒布了各自軍用航空器適航要求:《軍用航空器適航審查準則》(MIL–HDBK–516)、《飛機的設計和適航性要求》(DEF STAN 00–970)、北大西洋公約組織《無人機適航標準》(STANAG 4671),將軍用航空器性能和適航性放在同樣重要的地位。
由于現(xiàn)代軍用航空器研制的成本越來越高,技術(shù)越來越復雜,單個國家很難獨自承擔大型軍用項目的研制任務。隨著全球經(jīng)濟一體化快速發(fā)展,很多大型軍用聯(lián)合項目的研制為了更快的推向市場,降低研制風險,需要很多國家共同參與,因此出現(xiàn)國家之間適航標準、安全性水平、審定過程、導航和空域管制要求等不同以及審定相互認可等問題。
鑒于以上一些軍用航空器適航存在的問題,歐美等發(fā)達國家通過成立聯(lián)合工作組將制定和實施統(tǒng)一的適航要求,從而達到降低型號研制費用和時間,提高產(chǎn)品競爭力,并實現(xiàn)軍事任務和安全性之間的平衡等目的。
適航準則(MIL–HDBK–516B)[2]是用來確定所有軍用航空器項目的審查基礎的文件,用于美國國防部的所有部門和機構(gòu)。這份準則是定性的,每個章節(jié)開始都介紹了需要審查資料的范圍。準則更詳細地指南和背景資料在聯(lián)合規(guī)范指南和聯(lián)邦航空條例中提供。
適航審查準則、聯(lián)合規(guī)范指南、有關(guān)政府頒布的標準和FAA頒布的適航規(guī)章、有關(guān)的行業(yè)協(xié)會頒布的行業(yè)標準構(gòu)成適航標準的一部分
適航審查準則不是完全都適用于航空器的每個型號,而平臺專用的、以前未規(guī)定的準則可能需要增加,以便確定安全性方面特定的技術(shù)狀態(tài)。因此,應剪裁整套準則,確定一整套相對完整(必要和足夠的)及適用的適航審查準則,建立航空器系統(tǒng)審查基礎。該審查基礎應編制成文件,并在嚴格的技術(shù)狀態(tài)控制下予以保持。此份準則還提供了以下裁剪規(guī)則:
● 按適用和不適用標識每個準則,考慮系統(tǒng)或產(chǎn)品的復雜性、類型、數(shù)據(jù)和既定用途。對標為不適用的準則的理由要形成文件。
● 適用的準則不能以任何方式被刪除或修改。然而,如果適用準則的一部分不適用,則應標識適用和不適用部分,并將理由形成文件。
● 適用時,對相應的準則補充特定的測量參數(shù)(如對定義的適航要求補充具體數(shù)據(jù))。
● 適用時,對本手冊中包含的準則沒有完全涉及的能力和系統(tǒng),可制定附加的準則。
聯(lián)合規(guī)范指南(見表1、表2)[3]是由美國國防部頒布的用于發(fā)展項目性能惟一的規(guī)范模版。必須裁減刪除不適用的要求形成項目獨有的規(guī)范。選擇的要求必須裁減形成滿足項目一套完整的和相容的要求。它包括航空部門應用的全部要求的陳述。主要用來捕捉相關(guān)航空器系統(tǒng)的各種要求的知識基礎和學習課件。本指南包括一類相似項目的潛在的技術(shù)要求匯編。另外,對于項目獨有規(guī)范必須將選擇的要求填進表格已確定性能詳細資料。
每份指南的第3章提供相關(guān)系統(tǒng)的各項內(nèi)容要求,對每一項要求都具體闡明了要求的理由、要求的指導以及經(jīng)驗教訓。第4章是對第3章系統(tǒng)各項內(nèi)容要求提供的驗證信息,包括驗證的理由、指導和經(jīng)驗教訓。
表1 聯(lián)合規(guī)范指南
表2 JSSG–2009 《航空器子系統(tǒng)》的13個附錄文件
型號審定就是適航性評估,是軍用航空器最終鑒定的中間步驟。航空器適航審定過程大致可概括為3個步驟:首先,要求發(fā)展并批準一個裁減的適航審定準則文件作為審定基礎;其次,評估系統(tǒng)設計的符合性;最后,任何不符合項必須確定使用安全風險并且所有確定的分線必須由適當?shù)牟块T接受,整個過程由航空系統(tǒng)中心評估委員會控制并要求與航空系統(tǒng)中心工程理事會功能專業(yè)密切協(xié)調(diào)。
整個型號審定過程必須完全按照適航當局規(guī)定的審查流程,開展適航審查工作(具體審定流程見圖1)。項目承制方按合同中確認的要求項目開展系統(tǒng)要求評估/系統(tǒng)功能評估(SRR/SFR)、初步設計評估(PDR)、詳細設計評估(CDR)、首次飛行評估(FFR)和系統(tǒng)驗證評估(SVR),在上述評估過程中綜合采用檢查(I)、分析(A)、仿真(S)、演示(D)和試驗(T)5種符合性方法(見表3)開展適航符合性驗證工作。
注:測量對象欄填入項目有關(guān)要求的編號。
承制方按照與適航當局確定的審定計劃和符合性方法,完成全部的適航符合性驗證工作。審查組完成最終符合性檢查階段的工作后,確認型號完全滿足適航要求和有關(guān)合同要求,并對不符合項在用戶手冊中進行限制,軍事適航當局向項目承制方頒發(fā)項目適航批準文件。
美國軍用航空器適航審定過程中需要開展危險性認定工作(具體見圖2),對于認定為高危險或不符合項必須在運行中進行限制,同時還明確飛行中必須滿足導航和空域管制要求。
開展適航性評估是軍用航空器技術(shù)發(fā)展趨勢,目前國內(nèi)軍用航空器適航還處于研究階段,與發(fā)達國家相比還有很大差距。隨著我國3代機投入部隊使用,新機研制工作的快速推進,因此開展適航標準研究工作刻不容緩。
目前,我國軍用標準由于缺乏系統(tǒng)的最低安全標準,可能會產(chǎn)生重要系統(tǒng)超出標準的要求,導致成本的過度的增加。而民用適航標準雖然已經(jīng)很完善,但是沒有考慮軍用航空器的危險性以及獨特的軍用要求,因此不能直接應用于軍用航空器。
由于美國是軍用航空器技術(shù)最發(fā)達國家,在適航技術(shù)方面積累了豐富的經(jīng)驗,值得我們借鑒。因此,建議我國軍用航空器適航審定準則參照美國MIL–HDBK–516B制定。
表3 軍用航空器項目驗證表
圖1 軍用航空器審定流程
圖2 美國軍用航空器危險性認定示意圖
我國民航適航審定程序經(jīng)國幾十年的發(fā)展形成了一整套規(guī)范的系統(tǒng)文件,經(jīng)實踐證明也是成功地。同時由于民航只有有限的人力資源,全國各個審定處和審定中心人員加起來只有兩三百人,不可能在每一個飛機制造廠派駐大量的人員,只能根據(jù)項目抽調(diào)人員,因此,他們的審查方式主要是監(jiān)督制造商設計和質(zhì)量保證體系正常運轉(zhuǎn),并作適當?shù)某椴?。相比較而言,我國主要的軍品制造廠軍隊都有常駐的軍事代表室,并且擁有一定數(shù)量的具有專業(yè)背景的軍代表,因此,我國開展軍用航空器適航審定一方面依靠承制方自我管理保持設計和質(zhì)量保證體系的正常運轉(zhuǎn),另外還可以對承制方設計和生產(chǎn)體系進行持續(xù)的現(xiàn)場監(jiān)控。因此,我國軍用航空器適航審定程序,應充分借鑒民航的經(jīng)驗并結(jié)合軍隊的實際情況來制定。
通過分析美國適航標準以及我國民航適航審定程序的構(gòu)成,提出制定我國軍用航空器適航標準體系的構(gòu)想:
● 制定國防部門適航工作的機構(gòu)以及職責分工(相當于美國國防部制定的AFPD–6內(nèi)容)。
● 制定適航審定程序,規(guī)范型號適航評估過程(相當于民航合格審定程序)。
● 制定軍用航空器適航審查要求(相當于美國國防部制定的MIL–HDBK–516內(nèi)容)
● 制定軍用航空器性能規(guī)范文件(相當于美國國防部制定的JSSG系列文件)。
● 制定或修訂相關(guān)的國家軍用標準(我國現(xiàn)有國軍標可能需要相應修訂或補充新標準才能滿足適航有關(guān)要求)。
● 由于美國國防部有很多手冊(例如:MIL–HDBK–61B 構(gòu)型控制指南),而我國軍標中未單獨歸類,都在國軍標中體現(xiàn)。因此國軍標也需要增加。
深入研究發(fā)達國家適航標準,充分借鑒發(fā)達國家成功的經(jīng)驗,根據(jù)我國國情制定中國軍用航空器適航標準是現(xiàn)實和可行的方法,必將促進我國軍用航空器設計觀念的根本性轉(zhuǎn)變,提高航空器的安全性水平,使用戶用得好、用得放心。同時,也能形成我國軍民機適航工作互相促進、共同發(fā)展的新局面。本文主要通過分析國外軍用航空器適航的有關(guān)要求,對我國軍用航空器適航標準的制定提供一種思路和建議。
[1] 何鐘武.某型飛機經(jīng)濟可承受性設計[C].中國航空學會第十一屆可靠性年會論文集,2008:428-431.
[2] 李凡等譯.MIL–HDBK–516B:軍用航空器適航性審查準則[S],2008.
[3] U.S DOD.JSSG–2001A:Joint Service Specifcation Guide Air Vehicle [S],2002.