民機功能可靠性試飛研究

姚振華+嚴子焜

摘 要：功能可靠性試飛是民機適航飛行驗證的一個重要項目，以驗證航空器、零部件和設備是否可靠、功能是否正常。通過參考CCAR21、AC25-7和其他機型功能可靠性試飛經驗，對功能可靠性試飛內容、試飛檢查項目、試驗規劃和試驗管理等方面進行技術研究，以供民機功能可靠性試飛參考。

關鍵詞：功能可靠性；試飛；檢查項目；試驗規劃

中圖分類號：V215.7 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0119-02

空客和波音兩大航空巨頭公司對功能可靠性試飛已形成一套非常成熟的試飛經驗。我國民機試飛起步晚，目前還沒有任何一架飛機能按照CCAR25部的要求進行功能可靠性飛行試驗。因此，進行功能可靠性試飛研究是很有必要的，可為后續民機功能可靠性試飛提供參考。

1 驗證條款

民機在交付用戶之前必須進行適航取證，取得適航證的其中一項重要標準為滿足適航條款的要求。功能可靠性飛行試驗主要驗證的適航條款如下：

CCAR21.35（二）（2）：在滿足本條第（一）項的要求后，申請人應當進行審查方規定的各項飛行試驗，以便確定按適航規章進行合格審定的航空器，是否能確保其零部件和設備是可靠的，且功能是正常的。

CCAR21.35（六）（1）：裝有未曾在已有型號合格證或型號設計批準書的航空器上使用過的某型渦輪發動機的航空器，應當以符合其型號合格證的該型全套發動機為動力至少飛行300 h。

2 試驗內容和方法

根據CCAR21《民用航空產品和零部件合格審定規定》中條款21.35（二）（2）和21.35（六）的規章要求和咨詢通告，AC25-7C《運輸類飛機合格審定飛行試驗指南》附錄中2“功能和可靠性試驗-§21.35（b）（2）”的指導意見，功能可靠性試飛可結合合格審定試飛進行，用于符合性數據收集和時間統計，以減少專項功能可靠性試飛的時間。

2.1 非專項試飛

為降低申請人的工作負擔，并加快項目研制進度，部分功能可靠性試飛可采用結合型號合格審定試飛進行的方式開展非專項試飛。非專項試飛在飛機取得TIA后，由一架或多架符合TIA批準要求的飛機執行。申請人需檢查和記錄被結合架次的飛機構型，試飛情況，系統、設備使用情況，故障或問題和發生故障或問題后的處置措施等信息。

2.2 專項試飛

為檢查飛機在預期航線運營時的可靠性，飛機在完成其他所有合格審定試飛之后，需使用1架滿足專項試飛構型基準要求的試飛飛機進行模擬航線運營和地面檢查、兼容性測試。試飛時間為總的功能可靠性試飛時間減去非專項試飛時間，但應不少于150 h。

2.2.1 模擬航線運營

模擬正常航線飛行：模擬飛機在不同典型機場、不同飛行規則和各種預期的航線氣象環境下進行正常航線飛行，可根據航前、飛行中、進近、著落等不同階段設置檢查項目。在檢查中應根據相關操作程序設置各種操作組合，并對飛機系統功能進行多次循環操作。

模擬飛行中發生設備故障：模擬飛機在飛行過程中設備發生故障時的運行，試飛項目在飛行手冊中“非正常程序”范圍內選取，通常選取低風險項目，且無需額外增加改裝設備或更改飛機構型。

模擬帶故障放行的運行：模擬飛機在飛行前檢查發現某些設備不工作后飛機簽派的運行，通常選取低風險項目。

2.2.2 地面檢查和兼容性測試

地面檢查：依據檢查和維護程序，按適當的時間間隔對飛機進行地面檢查和維護。記錄檢查過程中發現的故障或缺陷，并評價飛機的維護性和維護程序。

兼容性測試：使用不同機場設施（包括廊橋，加、放油設施等）測試飛機與機場設施的兼容性。

2.3 檢查項目

功能可靠性試飛的一項重要內容就是檢查飛機和其各系統的功能是否正常且可靠。這種檢查工作是通過對飛機各系統、設備進行一系列的檢查、操作、使用完成的。因此，制訂功能可靠性試飛的檢查項目是該試飛科目的一項重點工作。

需求分析和功能定義分解普遍運用于大型項目研制中。民機功能來源于飛機的操作運行理念，即搭載乘客和貨物從起點安全地飛行到終點，同時為保證運營效率和持續適航，必須對飛機進行維護。為支持飛行，必須提供人機接口、液壓能源、氣源和電源等公共資源。根據此理念，以需求為牽引，從上級功能分解到下級功能，直至系統級子功能。

在參照國外功能可靠性試飛經驗的基礎上，以各系統的功能驗證為出發點，選取并確定檢查項目和其檢查階段。確定檢查項目的原理如圖1所示。表1為根據系統級子功能設置檢查項目的樣例。

2.4 試驗規劃

為保證功能可靠性試飛的完整性和模擬實際使用中可預見的所有運行條件的準確性，飛機需在真實機場和航線上進行起降和飛行，因此，開展試飛前需進行仔細規劃。

2.4.1 航線規劃

相關機場、航程和航線的規劃應調研該機型市場需求和競爭機型的運營數據。

干線窄體飛機大部分飛行集中在中航程和短航程。參照此時間比例，功能可靠性試飛應進行40 h短航程飛行、100 h中航程飛行和10 h長航程飛行，但為了提高試飛架次任務飽滿量和效率，可對上述時間比例進行適當調整。

根據飛機市場定位，并結合競爭機型的運行機場和運行航線數據，選取對應的運行機場和運行航線。通常以一類航線為主，兼顧部分二類航線。同時，每個飛行日飛行時間應控制在一定范圍（10 h）內，并兼顧飛機預期服務使用的各種環境條件，合理安排航線。

2.4.2 運行環境

進行功能可靠性試飛時，應考慮在預期可能遭遇的各種運行環境下進行飛行，包括冷天、熱天、側風、高原、結冰、降雨、夜間等。

2.4.3 數據資料endprint

進行功能可靠性試飛時，應設計專用的數據記錄表單，用于記錄試飛情況，所形成的數據資料將作為評價飛機符合性的依據。這些數據主要包括以下幾點內容。

飛行日志：記錄飛機每個架次的航前、航后檢查情況和飛行情況。

檢查記錄：記錄每個架次的檢查情況，在要求對某些參數進行測量時，記錄相關參數的實測數據。檢查記錄主要包括架次檢查項目和檢查時間，機組完成的系統、部件操作和系統工作情況，飛行中發生的故障，發生時間及故障發生時飛機狀態，故障發生的原因、處置程序和措施等。

構型記錄：記錄構型是否有偏離以及偏離評估結論，以便對功能可靠性試飛全過程的飛機構型狀態進行追溯。

2.5 試驗判據

功能可靠性試飛的可接受判據為定性判據，即飛機各系統功能正常，結構完好，經過大量頻繁的循環操作，各系統和部件仍能可靠地正常運轉和使用，無不合常理的損壞和不尋常的功能失效或異常，無造成機組犯錯的潛在因素。

3 試飛風險分析及應對措施

功能可靠性試飛模擬航線運營進行，應為低風險等級。但由于試飛涉及的機場多，環境和氣象條件復雜，參試單位和人員多，管理和技術上面臨許多新問題和新挑戰。因此，專項試飛存在一定的風險。對此可采取以下措施降低功能可靠性試飛風險：①對機務維護人員進行航線維修保障培訓，使參試人員熟悉航線維修保障模式，掌握航線維修保障的內容和要求；②對駕駛員進行相關培訓和技術交底，使其了解和掌握相關民航機場最新場站設備和空中交通管制要求，熟悉航線和試飛限制；③成立專項試飛組織管理團隊，協調試飛中可以預見和不可預見的各類問題，清除試飛進展中的障礙。

4 試驗管理

功能可靠性試飛具有時間周期長，需進行大量的資源協調和對動態數據進行收集等特點，對試驗管理存在較高的要求。在功能可靠性試飛過程中，需要對飛機構型狀態和構型更改進行跟蹤和管理，并考慮各種構型更改對系統功能和交聯系統功能的影響，數據量十分巨大，因此，需根據功能可靠性試飛特點進行構型管理。本文從以下幾個方面對試驗管理進行探討。

4.1 建立與飛機功能關聯的構型數據庫

由于飛機構型管理的對象為CI項，無法直觀地表達飛機系統的功能狀態，因此，需通過梳理功能與功能之間的關聯關系，建立含有與飛機功能之間存在映射關系屬性的飛機構型數據庫，并以此為基礎進行功能可靠性試飛的構型管理工作。

4.2 建立功能可靠性試飛構型基準

通過將功能可靠性試飛檢查內容分解到各系統的功能層面和不同系統功能實現的耦合影響等因素，建立F&R試飛的構型基準，以提供一個可接受的科目執行標準。

一般可按照飛機進入TIA的構型作為執行功能可靠性非專項試飛構型的基準，按照取證構型作為執行功能可靠性專項試飛構型的基準。

4.3 構型跟蹤

由于飛機在合格審定試飛過程中難免會出現構型更改，為保證試飛結果的有效性，需對構型偏離項和構型更改項進行跟蹤。

5 結束語

功能可靠性試飛是新型號飛機取證試飛的重要內容之一。 本文依據AC25-7C中對功能可靠性試飛的指導意見，并參考其他機型功能可靠性試飛經驗，對功能可靠性試飛內容、試飛方法等內容進行了研究，并就確定操作檢查項目、試驗構型管理等內容進行了探討，可為今后民機功能可靠性試飛提供參考。

參考文獻

[1]中國民用航空總局.民用航空產品和零部件合格審定規定[S].2007-03-15.

[2]美國運輸部聯邦航空管理局.Flight Test Guide For Certification Of Transport Category Airplanes[S].2011-06-07.

[3]李飛敏，宋海靖，魏新科.民機功能與可靠性試飛標準體系建設研究[J].航空標準化與質量，2012（01）.

〔編輯：劉曉芳〕endprint

進行功能可靠性試飛時，應設計專用的數據記錄表單，用于記錄試飛情況，所形成的數據資料將作為評價飛機符合性的依據。這些數據主要包括以下幾點內容。

飛行日志：記錄飛機每個架次的航前、航后檢查情況和飛行情況。

檢查記錄：記錄每個架次的檢查情況，在要求對某些參數進行測量時，記錄相關參數的實測數據。檢查記錄主要包括架次檢查項目和檢查時間，機組完成的系統、部件操作和系統工作情況，飛行中發生的故障，發生時間及故障發生時飛機狀態，故障發生的原因、處置程序和措施等。

構型記錄：記錄構型是否有偏離以及偏離評估結論，以便對功能可靠性試飛全過程的飛機構型狀態進行追溯。

2.5 試驗判據

功能可靠性試飛的可接受判據為定性判據，即飛機各系統功能正常，結構完好，經過大量頻繁的循環操作，各系統和部件仍能可靠地正常運轉和使用，無不合常理的損壞和不尋常的功能失效或異常，無造成機組犯錯的潛在因素。

3 試飛風險分析及應對措施

功能可靠性試飛模擬航線運營進行，應為低風險等級。但由于試飛涉及的機場多，環境和氣象條件復雜，參試單位和人員多，管理和技術上面臨許多新問題和新挑戰。因此，專項試飛存在一定的風險。對此可采取以下措施降低功能可靠性試飛風險：①對機務維護人員進行航線維修保障培訓，使參試人員熟悉航線維修保障模式，掌握航線維修保障的內容和要求；②對駕駛員進行相關培訓和技術交底，使其了解和掌握相關民航機場最新場站設備和空中交通管制要求，熟悉航線和試飛限制；③成立專項試飛組織管理團隊，協調試飛中可以預見和不可預見的各類問題，清除試飛進展中的障礙。

4 試驗管理

功能可靠性試飛具有時間周期長，需進行大量的資源協調和對動態數據進行收集等特點，對試驗管理存在較高的要求。在功能可靠性試飛過程中，需要對飛機構型狀態和構型更改進行跟蹤和管理，并考慮各種構型更改對系統功能和交聯系統功能的影響，數據量十分巨大，因此，需根據功能可靠性試飛特點進行構型管理。本文從以下幾個方面對試驗管理進行探討。

4.1 建立與飛機功能關聯的構型數據庫

由于飛機構型管理的對象為CI項，無法直觀地表達飛機系統的功能狀態，因此，需通過梳理功能與功能之間的關聯關系，建立含有與飛機功能之間存在映射關系屬性的飛機構型數據庫，并以此為基礎進行功能可靠性試飛的構型管理工作。

4.2 建立功能可靠性試飛構型基準

通過將功能可靠性試飛檢查內容分解到各系統的功能層面和不同系統功能實現的耦合影響等因素，建立F&R試飛的構型基準，以提供一個可接受的科目執行標準。

一般可按照飛機進入TIA的構型作為執行功能可靠性非專項試飛構型的基準，按照取證構型作為執行功能可靠性專項試飛構型的基準。

4.3 構型跟蹤

由于飛機在合格審定試飛過程中難免會出現構型更改，為保證試飛結果的有效性，需對構型偏離項和構型更改項進行跟蹤。

5 結束語

功能可靠性試飛是新型號飛機取證試飛的重要內容之一。 本文依據AC25-7C中對功能可靠性試飛的指導意見，并參考其他機型功能可靠性試飛經驗，對功能可靠性試飛內容、試飛方法等內容進行了研究，并就確定操作檢查項目、試驗構型管理等內容進行了探討，可為今后民機功能可靠性試飛提供參考。

參考文獻

[1]中國民用航空總局.民用航空產品和零部件合格審定規定[S].2007-03-15.

[2]美國運輸部聯邦航空管理局.Flight Test Guide For Certification Of Transport Category Airplanes[S].2011-06-07.

[3]李飛敏，宋海靖，魏新科.民機功能與可靠性試飛標準體系建設研究[J].航空標準化與質量，2012（01）.

〔編輯：劉曉芳〕endprint

進行功能可靠性試飛時，應設計專用的數據記錄表單，用于記錄試飛情況，所形成的數據資料將作為評價飛機符合性的依據。這些數據主要包括以下幾點內容。

飛行日志：記錄飛機每個架次的航前、航后檢查情況和飛行情況。

檢查記錄：記錄每個架次的檢查情況，在要求對某些參數進行測量時，記錄相關參數的實測數據。檢查記錄主要包括架次檢查項目和檢查時間，機組完成的系統、部件操作和系統工作情況，飛行中發生的故障，發生時間及故障發生時飛機狀態，故障發生的原因、處置程序和措施等。

構型記錄：記錄構型是否有偏離以及偏離評估結論，以便對功能可靠性試飛全過程的飛機構型狀態進行追溯。

2.5 試驗判據

功能可靠性試飛的可接受判據為定性判據，即飛機各系統功能正常，結構完好，經過大量頻繁的循環操作，各系統和部件仍能可靠地正常運轉和使用，無不合常理的損壞和不尋常的功能失效或異常，無造成機組犯錯的潛在因素。

3 試飛風險分析及應對措施

功能可靠性試飛模擬航線運營進行，應為低風險等級。但由于試飛涉及的機場多，環境和氣象條件復雜，參試單位和人員多，管理和技術上面臨許多新問題和新挑戰。因此，專項試飛存在一定的風險。對此可采取以下措施降低功能可靠性試飛風險：①對機務維護人員進行航線維修保障培訓，使參試人員熟悉航線維修保障模式，掌握航線維修保障的內容和要求；②對駕駛員進行相關培訓和技術交底，使其了解和掌握相關民航機場最新場站設備和空中交通管制要求，熟悉航線和試飛限制；③成立專項試飛組織管理團隊，協調試飛中可以預見和不可預見的各類問題，清除試飛進展中的障礙。

4 試驗管理

功能可靠性試飛具有時間周期長，需進行大量的資源協調和對動態數據進行收集等特點，對試驗管理存在較高的要求。在功能可靠性試飛過程中，需要對飛機構型狀態和構型更改進行跟蹤和管理，并考慮各種構型更改對系統功能和交聯系統功能的影響，數據量十分巨大，因此，需根據功能可靠性試飛特點進行構型管理。本文從以下幾個方面對試驗管理進行探討。

4.1 建立與飛機功能關聯的構型數據庫

由于飛機構型管理的對象為CI項，無法直觀地表達飛機系統的功能狀態，因此，需通過梳理功能與功能之間的關聯關系，建立含有與飛機功能之間存在映射關系屬性的飛機構型數據庫，并以此為基礎進行功能可靠性試飛的構型管理工作。

4.2 建立功能可靠性試飛構型基準

通過將功能可靠性試飛檢查內容分解到各系統的功能層面和不同系統功能實現的耦合影響等因素，建立F&R試飛的構型基準，以提供一個可接受的科目執行標準。

一般可按照飛機進入TIA的構型作為執行功能可靠性非專項試飛構型的基準，按照取證構型作為執行功能可靠性專項試飛構型的基準。

4.3 構型跟蹤

由于飛機在合格審定試飛過程中難免會出現構型更改，為保證試飛結果的有效性，需對構型偏離項和構型更改項進行跟蹤。

5 結束語

功能可靠性試飛是新型號飛機取證試飛的重要內容之一。 本文依據AC25-7C中對功能可靠性試飛的指導意見，并參考其他機型功能可靠性試飛經驗，對功能可靠性試飛內容、試飛方法等內容進行了研究，并就確定操作檢查項目、試驗構型管理等內容進行了探討，可為今后民機功能可靠性試飛提供參考。

參考文獻

[1]中國民用航空總局.民用航空產品和零部件合格審定規定[S].2007-03-15.

[2]美國運輸部聯邦航空管理局.Flight Test Guide For Certification Of Transport Category Airplanes[S].2011-06-07.

[3]李飛敏，宋海靖，魏新科.民機功能與可靠性試飛標準體系建設研究[J].航空標準化與質量，2012（01）.

〔編輯：劉曉芳〕endprint