民用飛機航電系統地面試驗室適航符合性驗證試驗MoC4流程的研究

孟益民

【摘 要】本文總結了民用飛機航電系統在地面試驗室開展適航符合性驗證試驗（MoC4）的一般試驗流程，詳細分析了試驗構型的符合性說明方法，從試驗件、試驗設施、質量體系、試驗程序和人員資質等方面詳細闡述了其能夠滿足符合性所應具備的條件。

【關鍵詞】MoC4；航電系統；適航；試驗流程

0 引言

適航符合性驗證試驗是民用飛機向適航當局表明其對適航條款符合性的重要手段。根據中國民用航空局（CAAC）的規定，適航符合性驗證分為：符合性聲明（MoC0）、說明性文件（MoC1）、分析/計算（MoC2）、安全評估（MoC3）、試驗室試驗（MoC4）、機上地面試驗（MoC5）、飛行試驗（MoC6）、航空器檢查（MoC7）、模擬器試驗（MoC8）和設備合格性（MoC9）等十種方法[1]。由于航電系統功能復雜，與飛機各個系統都有交聯關系，很難在地面試驗室將航電系統獨立出來，因此航電系統的適航符合性驗證試驗一般多在飛機上進行，即采用機上地面試驗（MoC5）和飛行試驗（MoC6）的方式。然而，航電系統的一些功能如機組告警等需要飛機工作在故障狀態才會觸發，在飛行試驗時驗證這些功能具有一定的危險性，加上飛行試驗本身的成本高昂，目前世界上主要的飛機制造商如美國波音公司、歐洲空中客車公司等越來越多的選擇將航電系統的適航符合性驗證試驗放在地面試驗室進行，從而節省大量的飛行小時數，降低制造成本。我國民用飛機的研制尚處于起步階段，在航電系統MoC4試驗方面尚無成熟的經驗，本文針對航電系統MoC4試驗的過程和方法開展了研究。

1 MoC4試驗流程

1.1 概述

在試驗室環境中進行航電系統適航符合性驗證試驗的流程如圖1所示。首先，飛機制造商編制適航符合性驗證計劃（CP）。具體到航電系統，該計劃將航電系統的功能根據ATA章節進行分解，確定每一個功能項的符合性驗證方法。其中，對于注明使用MoC4方法的功能項將在地面試驗室對其符合性進行驗證。CP需要得到適航當局的批準。之后，對每一次的MoC4試驗任務，將編寫試驗任務書。試驗任務書規定了本次試驗的內容以及這些內容與CP的追溯關系。承試單位（地面試驗室）接到試驗任務書后，根據其內容編寫試驗大綱，試驗大綱規定了試驗的構型和具體試驗程序，并提交給適航當局委任的工程審查代表。工程審查代表根據試驗的構型向適航當局委任的制造符合性檢查代表提交對本次試驗的制造符合性檢查請求。制造符合性檢查代表將檢查由承試單位提供的試驗設施的符合性聲明，檢查完成后，如無問題則對本次試驗設施頒發適航批準標簽（038表）以及適航符合性檢查記錄（034表），檢查結果將反饋給工程審查代表。在確認本次試驗構型中存在的偏離項對試驗結果無影響后，工程審查代表將批準并現場目擊本次試驗。試驗結束后，承試單位根據試驗結果編寫試驗報告并提交給工程審查代表批準。

1.2 試驗任務書

試驗任務書是用于明確一次試驗任務中具體包含哪些MoC4試驗項目的文件。試驗任務書需要規定試驗具體的構型要求，明確指出本次試驗所應使用的設計輸入文件，如：

1）試驗相關ICD文件

2）試驗相關系統原理圖、線路圖

3）試驗相關功能描述文件（FDD、FICD）

4）系統操作手冊

5）參與試驗的硬件構型清冊；

6）參與試驗的軟件構型清冊；

7）其他必要飛機型號設計文件。

另外，在試驗任務書中，針對每一條測試需求，應提出清晰的測試場景和試驗判據。以便承試單位據此編寫試驗方案和試驗大綱。

1.3 試驗大綱

試驗大綱是描述一次試驗過程的文件。試驗大綱的內容包括試驗目的、試驗范圍、試驗構型描述，制造符合性檢查項，試驗環境符合性檢查項和試驗操作程序。試驗大綱中的試驗程序是驗證試驗程序的子集，根據相應的試驗項目選取，一般情況下，為保證試驗程序的可追溯性，不為MoC4試驗單獨設計測試程序。試驗大綱在試驗開始前需要得到適航當局的批準。

1.4 符合性聲明（SOC）

符合性聲明是向適航當局提交的用于表述參與試驗的試驗件和試驗設施滿足制造符合性的文件。符合性聲明是按照CCAR-21-R4的要求填寫的符合性聲明表（AAC-037表）[2]。為了充分證明試驗構型的符合性，符合性聲明通常包含大量的支持文件，具體可見本文第3章的內容。符合性聲明在試驗開始前需要得到適航當局的批準。

1.5 試驗報告

試驗報告是對本次試驗結果的描述文件。試驗報告反映了試驗大綱中規定的每一條試驗項目的結果。試驗報告完成后需要提交適航當局審核并得到適航當局的批準。

2 符合性說明

2.1 簡述

符合性說明是MoC4試驗中的重要環節，也是MoC4試驗不同于一般試驗室試驗的地方。MoC4試驗是表明飛機適航符合性的試驗，其根本目的在于證明飛機系統的功能能夠正常運行。而在地面試驗室并不存在真實的飛行條件，并且試驗室的設備安裝、電纜、接插件、環境條件等等都與真實的飛機環境有差異。因此，能夠證明在地面試驗環境下產生的試驗結果與飛行環境中的結果是一致的，并使適航當局確信試驗室環境與飛行環境的偏差不會使試驗結果產生偏差，是能夠采用MoC4方法說明飛機適航符合性的重要前提條件。符合性說明應針對試驗件（被試件）和試驗設施分別進行說明。

2.2 試驗件的符合性說明

在MoC4試驗中，試驗件一般指安裝在飛機上的真實機載設備。試驗件的制造符合性檢查在適航當局的CCAR-21-R3文件中有詳細的規定。適航當局或其委任代表會在試驗件的原廠商處現場目擊試驗件的制造過程和出廠測試，通過審查的試驗件會被頒發適航標簽（AAC-038表）。一般來說，最終參與MoC4試驗的試驗件都應具備適航標簽，證明其制造符合性。特殊情況下，如果參與MoC4試驗的試驗件不具備適航標簽，則需要和適航當局協調其他用于說明試驗件符合性的方法，需依具體情況而定。

2.3 試驗設施的符合性說明

2.3.1 概述

由于在地面試驗環境中，試驗設施模擬了飛行環境，包含了試驗件的連線，以及在試驗件組成的飛機系統中加入的必要的測試工具，如數據采集、故障注入等，這些都是造成地面試驗環境與飛行環境偏差的主要來源，因此，說明試驗設施的符合性在整個符合性說明中顯得尤為重要。試驗設施的符合性有以下幾個方面：

1）試驗設施的制造符合性；

2）試驗設施的安裝符合性

3）對偏離的分析；

4）通過一些測試來證明符合性。

2.3.2 試驗設施的制造符合性

試驗設施的制造符合性是為了說明試驗設施的整個設計制造流程是可控、可追溯的。說明試驗設施的性能指標是滿足要求的。可以通過提交文件資料的方式說明試驗設施自身的制造符合性，包括：

1）試驗設施的技術要求；

2）試驗設施的制造商提供的制造符合性聲明和符合性矩陣；

3）經承試單位批準的試驗設施的驗收測試程序（ATP）和驗收測試報告（ATR）；

4）試驗設施制造商按照適航當局的要求提供的試驗設施制造過程文件和制造商的質量體系文件；

5）上述四條說明了試驗設施的制造過程是可控的，并且最終產品符合技術規范。

試驗設施的性能可通過提供試驗臺的計量報告來說明試驗設施的性能是滿足設計指標（試驗要求）的。一般情況下試驗設施的計量每年進行一次。

2.3.3 試驗設施的安裝符合性

試驗設施的安裝符合性是為了說明在試驗室中，被測系統與試驗設施的安裝情況與飛機是一致的。說明了本次試驗的構型是具有代表性的（Representative），是的可控、可追溯的。可以通過提交試驗設施的構型說明文件來證明安裝的符合性。這份文件描述了本次MoC4試驗項目所涉及到的試驗件在試驗臺中是如何安裝和連接的，包括：

1）試驗件的連接器選型；

2）試驗件之間的連接電纜選型；

3）試驗件之間的連接關系和連線路徑；

4）與飛機設計文件之間的追溯關系；

5）試驗件的軟件版本；

6）試驗設施的構型報告（一般可由試驗設施自動生成）；

7）以上6項說明了由試驗件組成的被測系統在試驗室的構型與飛機是一致的。

2.3.4 偏離分析

偏離分析是為了說明被測系統在加入了試驗設施以后對其功能是沒有影響的，從而證明本次MoC4試驗的構型與真實飛機不一致的地方不會對試驗結果產生影響。可以通過提供偏離分析報告來說明構型偏離產生的影響，包括：

1）列舉出與飛機上不一樣的試驗件的接插件（如果有），比較其電氣特性；

2）列舉出與飛機上不一樣的試驗件間的連接電纜（如果有），比較其電氣特性；

3）試驗設施本身若提供試驗件之間的連接通路時（如數據采集設施使用的信號三通板），提供這些通路的阻抗特性（一般由試驗設施供應商提供）；

4）列舉試驗件的功能偏離。

2.3.5 通過增加測試的方式

由于試驗的需要，在被測系統中加入了數據采集、Breakout Box等裝置，除了利用試驗原理圖、試驗原理分析和相關的技術指標來證明在這種情況下試驗構型仍然具備代表性之外，還可以采用這種方式：選取機上地面試驗中與本次MoC4試驗相關的5%到10%的試驗項目，采用與機上地面試驗相同的試驗程序在試驗臺上重做這些項目，并且將結果與機上地面試驗的結果比較，如結果一致則證明了本次MoC4試驗構型的符合性。

2.4 試驗設施干運轉

試驗設施干運轉是為了說明最終用于MoC4試驗的試驗程序是準確的，說明試驗設施中導入的被測系統的接口控制文件（ICD）與真實飛機的ICD文件是一致的，試驗設施干運轉也能從一方面證明試驗原理、試驗件和試驗系統相關功能等符合試驗大綱相關要求和預期。可以通過提交在研發試驗階段已經完成的試驗程序驗證（干運轉）的相關試驗文件，包括試驗大綱和試驗報告等。通過檢查這些已經完成的試驗結果，證明了用于本次MoC4試驗的試驗程序是經過驗證的，能夠達到試驗目標。同時也證明了本次試驗中所使用的ICD數據與真實飛機的ICD數據是一致的。

2.5 質量體系的符合性

MoC4試驗的承試單位必須有一套完善的質量體系，證明承試部門的各項流程是可控的、可追溯的。說明質量體系符合性的文件應根據各單位情況而定，一般包含以下幾個方面：

1）試驗室構型管理規范。該規范規定了試驗室內部的各項活動，包括故障報告、變更流程等；

2）試驗流程管理規定。用于說明試驗流程的可控性，包括試驗大綱、試驗程序、試驗報告的版本管理，以及他們之間的追溯關系；

3）試驗件管理規定，用于說明試驗件在試驗室的存放、安裝位置、件號、串號以及試驗件的升級、串件、更換、維修、報廢等信息。說明試驗件的狀態在試驗室是可控的、可追溯的。

2.6 人員資質符合性

參加MoC4試驗的人員必須具備由承試單位頒發的上崗證或設備操作資格證。

3 結論

本文對民用飛機航電系統在地面試驗室開展適航符合性驗證試驗的流程進行了研究，總結了航電系統MoC4試驗的一般試驗流程，提出了航電系統MoC4試驗與其他適航符合性方法相比其難點在于說明在地面試驗室條件下所得出的試驗結果是具有代表性的。本文據此詳細分析了試驗構型的符合性說明方法，從試驗件、試驗設施、質量體系、試驗程序和人員資質等方面詳細闡述了其能夠滿足符合性所應具備的條件。

【參考文獻】

[1]中國民用航空局航空器適航審定司.航空器型號合格審定程序[S].AP-21-AA-2011-03-R4， 2011.

[2]中國民用航空局.中國民用航空規章第25部運輸類飛機適航標準[S].CCAR-25-R4， 2011.

[責任編輯：曹明明]