民用直升機(jī)使用困難處理方法及流程研究

張松濤，王小明

(中國(guó)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333001)

0 引言

民用航空器在設(shè)計(jì)生產(chǎn)和投入運(yùn)行后，不可避免地會(huì)發(fā)生各類(lèi)故障、缺陷和失效等使用困難的情況，由于設(shè)計(jì)和制造缺陷可能引起不可預(yù)計(jì)的綜合失效，以及可能存在意料之外的環(huán)境條件等因素，實(shí)際的適航風(fēng)險(xiǎn)水平可能高于設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)。因此，研究使用困難的收集、分析和處理流程，通過(guò)對(duì)相關(guān)故障、缺陷和失效信息進(jìn)行分析、評(píng)估和決策，并采取必要的糾正措施，可以確保民用航空器在其全壽命周期內(nèi)都符合適航要求，處于安全運(yùn)行的狀態(tài)[1]。

近年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)產(chǎn)民用直升機(jī)相繼取得型號(hào)合格證(TC)及生產(chǎn)許可證(PC)，并投入運(yùn)營(yíng)，一些故障、缺陷和失效等使用困難問(wèn)題逐漸凸顯出來(lái)，反映出國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)所、制造廠對(duì)于使用困難信息搜集不暢，綜合分析處理周期長(zhǎng)，事故處理缺乏系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等問(wèn)題，同時(shí)也導(dǎo)致客戶滿意度偏低。因此，亟需對(duì)從故障、缺陷和失效信息搜集到使用困難問(wèn)題風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及處理的全過(guò)程進(jìn)行研究，建立對(duì)于使用困難處理的流程體系，才能保證民用直升機(jī)全壽命周期內(nèi)的持續(xù)適航性。

1 國(guó)內(nèi)外使用困難處理現(xiàn)狀

波音和空客公司為能高效、安全、及時(shí)地處理發(fā)生的使用困難，建立了自己的使用困難信息收集、處理流程。

其中，波音公司從全球機(jī)隊(duì)中收集使用困難信息，包括機(jī)隊(duì)運(yùn)行使用信息和設(shè)計(jì)制造等信息，通過(guò)篩選、報(bào)告FAA(24h內(nèi))、調(diào)查、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、措施制定、實(shí)施、發(fā)布服務(wù)文件，同時(shí)向FAA提交服務(wù)通告建議，獲批后正式發(fā)布服務(wù)通告。然后，F(xiàn)AA啟動(dòng)持續(xù)運(yùn)行安全評(píng)估(COS)流程，審核波音提供的安全判定、方案選擇、符合性建議、建議的服務(wù)文件等信息，安全評(píng)估后按需發(fā)布適航指令(AD)。

空客公司的故障收集分析處理流程一般包括：內(nèi)部信息(設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、試飛等)和外部信息(運(yùn)行、用戶建議、維修、其它飛機(jī)經(jīng)驗(yàn)等)收集、事件篩選、事件判定、安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并向EASA報(bào)告其對(duì)事件的調(diào)查分析結(jié)論，經(jīng)局方評(píng)估批準(zhǔn)后，制定糾正措施，發(fā)布并實(shí)施。

在我國(guó)，雖然中國(guó)民用航空規(guī)章21部、121部、135部、145部和AC-121-60等規(guī)章及咨詢通報(bào)給出了型號(hào)合格證、生產(chǎn)許可證等證件持有人或中國(guó)國(guó)籍登記注冊(cè)的運(yùn)營(yíng)人及維修單位對(duì)航空器使用困難調(diào)查和向局方報(bào)告的內(nèi)容、方式和實(shí)效性的要求，但因目前我國(guó)自主研制的民用直升機(jī)的市場(chǎng)規(guī)模較小，投入市場(chǎng)運(yùn)行的時(shí)間較短，信息的搜集、處理和分析都缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，且由于設(shè)計(jì)制造單位分離的現(xiàn)狀，信息渠道不通，很難全面、及時(shí)地了解和監(jiān)控民用直升機(jī)在各個(gè)階段暴露出的故障和缺陷，因此沒(méi)有建立完備的使用困難處理流程，處理方式也基本采取事后處理、個(gè)案分析，未能從安全風(fēng)險(xiǎn)管理的角度全面考慮故障或缺陷對(duì)直升機(jī)整體安全性的影響以及對(duì)后續(xù)直升機(jī)安全運(yùn)行的影響。

2 總體思路

針對(duì)上述國(guó)內(nèi)民用直升機(jī)設(shè)計(jì)制造單位在使用困難信息收集、分析和風(fēng)險(xiǎn)管理方面存在的問(wèn)題和不足，借鑒國(guó)外航空器制造商的航空器使用困難處理經(jīng)驗(yàn)，本文研究形成了民用直升機(jī)使用困難處理總體思路，如圖1所示。

圖1 民用直升機(jī)使用困難處理總體思路

首先，建立包括民用直升機(jī)設(shè)計(jì)所、制造廠、運(yùn)營(yíng)人以及適航當(dāng)局等各方在內(nèi)的完整有效的故障信息收集體系，共享使用困難報(bào)告數(shù)據(jù)庫(kù)，收集各類(lèi)影響飛機(jī)適航性的故障、失效和缺陷。

其次，對(duì)于收集到的使用困難信息進(jìn)行綜合分析，從故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中篩選出與適航相關(guān)的故障信息，識(shí)別出危險(xiǎn)事件。

最后，針對(duì)確定的危險(xiǎn)源，進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，確定危害程度及風(fēng)險(xiǎn)，從而判斷是否需要制定相應(yīng)措施來(lái)控制飛機(jī)的安全風(fēng)險(xiǎn)水平，以及后續(xù)的采取措施和發(fā)布服務(wù)指導(dǎo)文件等問(wèn)題，包括通過(guò)優(yōu)化直升機(jī)設(shè)計(jì)，改進(jìn)直升機(jī)生產(chǎn)，向運(yùn)營(yíng)人發(fā)布服務(wù)通告(SB)或適航指令(AD)等措施[2]，提高直升機(jī)的安全性和可靠性。

3 使用困難處理方法及流程

依據(jù)民用直升機(jī)使用困難處理總體思路，形成民用直升機(jī)使用困難信息處理流程圖，如圖2所示，主要包括：信息收集、調(diào)查分析和原因確定、安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及處理措施等環(huán)節(jié)。

3.1 信息收集

民用直升機(jī)使用困難信息主要指影響直升機(jī)適航性和安全性的故障、失效和缺陷，主要但不限于CCAR21.8中所包括的故障類(lèi)型。信息的來(lái)源主要包括以下幾方面：

1) 在設(shè)計(jì)研發(fā)中，設(shè)計(jì)、分析、試驗(yàn)、試飛等過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的故障信息；

2) 在生產(chǎn)制造中，制造、質(zhì)量、工藝等環(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)的故障信息；

3) 在運(yùn)行使用中，運(yùn)行、使用、機(jī)組反映、維修維護(hù)等發(fā)現(xiàn)的故障；

4) 其它方面，比如其它飛機(jī)的經(jīng)驗(yàn)、意外損傷，局方頒布的新要求等[3]。

建立設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行三方的信息溝通渠道和信息共享平臺(tái)，設(shè)置專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)信息收集的機(jī)構(gòu)，比如客戶支援系統(tǒng)、質(zhì)量信息系統(tǒng)，加快信息的傳遞和處理。

對(duì)于收集的使用困難信息，進(jìn)行初步的篩選處理，影響到直升機(jī)安全或不能確定影響的使用困難信息，需按CCAR21.8條的要求，在48小時(shí)內(nèi)編制使用困難信息報(bào)告上報(bào)民航局或所在地區(qū)管理局。

圖2 民用直升機(jī)使用困難信息處理流程圖

3.2 調(diào)查分析和原因定位

使用困難原因調(diào)查分析主要從設(shè)計(jì)回顧、制造復(fù)查、故障復(fù)現(xiàn)三方面進(jìn)行，可通過(guò)故障樹(shù)的形式，對(duì)導(dǎo)致故障發(fā)生的可能因素進(jìn)行分析。

1)設(shè)計(jì)回顧：檢查設(shè)計(jì)和驗(yàn)證工作，比如檢查設(shè)計(jì)、圖紙、工藝要求、構(gòu)型變化情況、計(jì)算分析報(bào)告和試驗(yàn)驗(yàn)證、接口設(shè)計(jì)等。

2)制造復(fù)查：確認(rèn)設(shè)計(jì)狀態(tài)、材料、零部件制造、尺寸、制造流程、工藝更改、檢驗(yàn)方式等。

3)故障復(fù)現(xiàn)：發(fā)生問(wèn)題的飛機(jī)上故障復(fù)現(xiàn)、原型機(jī)故障復(fù)現(xiàn)、制造廠內(nèi)生產(chǎn)線上飛機(jī)故障復(fù)現(xiàn)，地面檢查、換件、試飛等幫助定位原因。

3.3 安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

為了確定直升機(jī)發(fā)生故障后的安全水平，需按照風(fēng)險(xiǎn)管理程序進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，根據(jù)使用困難的危害程度、危害發(fā)生的概率等級(jí)，運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣(見(jiàn)表1)，確定其風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

表1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣

注：風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估管理與系統(tǒng)故障分析不盡相同。頻度分級(jí)、危害性分級(jí)，分多少級(jí)根據(jù)各分析系統(tǒng)要求可以各不相同。

其中：危害類(lèi)型即風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)可分為：

1) 極高(不可接受，馬上消除/降低風(fēng)險(xiǎn))；

2) 高(非意愿的，應(yīng)當(dāng)降低風(fēng)險(xiǎn))；

3) 中等(可能可以接受，可能要求消除/降低風(fēng)險(xiǎn))；

4) 低(可能可以接受，不要求消除/降低風(fēng)險(xiǎn))。

3.4 處理措施

基于3.3節(jié)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果，對(duì)于發(fā)生使用困難的直升機(jī)，在原因還未查明的情況下，為了盡快讓直升機(jī)在保證安全的前提下投入運(yùn)行，經(jīng)局方批準(zhǔn)后可采用保守安全的臨時(shí)處理措施(包括臨時(shí)修理方案、增加維修檢查次數(shù)、制定運(yùn)行限制等方式)，并對(duì)未發(fā)生該使用困難的同機(jī)型的其他用戶可以根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)控制表(表2)中的措施發(fā)布服務(wù)文件。

在使用困難還未查清原因之前，基于對(duì)安全運(yùn)行的考慮，也需同步發(fā)布服務(wù)信函告知用戶使用困難情況和安全注意事項(xiàng)。

表2 風(fēng)險(xiǎn)控制表

隨著調(diào)查的深入，確定使用困難的根本原因，根據(jù)最終的使用困難原因，采取下列相應(yīng)的措施：

1) 對(duì)于在制品，制定最終修理方案(如果臨時(shí)修理方案效果好，可以保證安全，也可直接轉(zhuǎn)成最終修理方案)，并發(fā)布相應(yīng)的服務(wù)類(lèi)文件給用戶貫徹實(shí)施。

2)對(duì)于整個(gè)航空器型號(hào)，如果是設(shè)計(jì)原因或工藝原因?qū)е碌氖褂美щy，可對(duì)該直升機(jī)型號(hào)構(gòu)型進(jìn)行設(shè)計(jì)更改，補(bǔ)充必要的適航驗(yàn)證工作，把最終的設(shè)計(jì)更改資料納入型號(hào)構(gòu)型中，從根本上解決問(wèn)題。

3)如果是質(zhì)量原因?qū)е碌氖褂美щy，則需要從流程程序、管理程序上進(jìn)行反省，采取糾正措施，改進(jìn)管理/體系。

4 實(shí)例分析

國(guó)產(chǎn)某型民用直升機(jī)在2016年一次執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中，發(fā)生當(dāng)操縱系統(tǒng)液壓切斷情況下T3框腹板處操縱桿系處腹板鼓動(dòng)和異響的使用困難，T3框位置示意圖如圖3所示。運(yùn)營(yíng)人及時(shí)將使用困難信息反饋到制造廠客戶銷(xiāo)售部門(mén)，制造廠第一時(shí)間將信息反饋給設(shè)計(jì)所，并開(kāi)展了專(zhuān)題討論分析。

首先，廠所進(jìn)一步調(diào)查，收集到更全面的信息，主要包括事件的經(jīng)過(guò)、航空器信息和狀態(tài)、事件圖片等，并按CCAR21.8的要求上報(bào)給民航華東地區(qū)管理局。

隨后開(kāi)展了使用困難的調(diào)查和分析，采用故障樹(shù)分析方法對(duì)原因進(jìn)行查找。設(shè)計(jì)從發(fā)生使用困難的區(qū)域結(jié)構(gòu)和操縱系統(tǒng)入手，對(duì)其設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)沿用變更情況、驗(yàn)證工作(操縱強(qiáng)度分析、試驗(yàn))進(jìn)行梳理；制造從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等方面進(jìn)行了復(fù)查。同時(shí)在故障機(jī)上和廠內(nèi)的直升機(jī)進(jìn)行了故障復(fù)現(xiàn)。

圖3 T3框位置示意圖

同時(shí)，對(duì)該使用困難進(jìn)行了安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，從操縱系統(tǒng)液壓失效率(<10-5)和液壓操縱失效后的影響(操縱效率降低，操縱響應(yīng)滯后，增加了飛行操縱負(fù)擔(dān)，但飛行員按飛行手冊(cè)要求操縱能夠安全著陸)兩方面判斷該使用困難安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為中等。對(duì)于暫未出現(xiàn)類(lèi)似的使用困難的用戶及時(shí)發(fā)布了服務(wù)信函，告知用戶使用困難情況和安全注意事項(xiàng)。

當(dāng)時(shí)用戶急于執(zhí)行相關(guān)的飛行任務(wù)，直升機(jī)設(shè)計(jì)所和制造廠基于調(diào)查的現(xiàn)狀，提出了保證安全的臨時(shí)修理方案，并通過(guò)適航驗(yàn)證，經(jīng)局方批準(zhǔn)后發(fā)送給用戶貫徹實(shí)施，對(duì)其他用戶發(fā)布了重要類(lèi)服務(wù)通告。

最后，隨著調(diào)查的深入，確定最終原因?yàn)樵搮^(qū)域操縱線系的支撐結(jié)構(gòu)在更改時(shí)未及時(shí)協(xié)調(diào)操縱系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)度校核和加強(qiáng)工作，導(dǎo)致支撐結(jié)構(gòu)承力能力不夠，在液壓切斷的情況下尤為嚴(yán)重。結(jié)合臨時(shí)修理方案的實(shí)施效果，直接把臨時(shí)修理方案轉(zhuǎn)成為最終的解決該使用困難的處理方法，并對(duì)該型機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)更改，從設(shè)計(jì)上補(bǔ)強(qiáng)了操縱線系的支撐強(qiáng)度，從根本上解決了該使用困難。

5 結(jié)論

本文在研究民用航空器使用困難處理流程及方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)外適航規(guī)章要求和民用直升機(jī)使用困難處理現(xiàn)狀，總結(jié)國(guó)內(nèi)某型機(jī)使用困難的處理經(jīng)驗(yàn)，形成了一種基于安全風(fēng)險(xiǎn)的有效可行的使用困難處理方法，建立了信息收集、調(diào)查分析、安全評(píng)估、措施制定、實(shí)施貫徹、提升改進(jìn)的完整流程，為我國(guó)民用直升機(jī)使用困難的處理提供借鑒和指導(dǎo)，為民用直升機(jī)的持續(xù)適航和安全運(yùn)行提供保障。