民用航空發動機構型環境管理研究

張寶嶺，郝朝杰

（中國航發商用航空發動機有限責任公司，上海 200241）

研制性能優越的民用大型飛機發動機是我國航空發動機行業面臨的重大戰略任務。航空發動機研制的過程是不斷對需求分解、確認和驗證的過程，構型管理是確保研制過程中航空發動機的功能特性和物理特性始終符合客戶和適航需求的重要保證手段。目前，隨著國產飛機ARJ21完成了適航取證工作，構型管理的重要性已經得到了國內航空單位的重視，并在項目中逐步開展了相關工作。但是在構型環境方面開展的管理工作并不充分，因比，本文將重點介紹構型環境管理的概念和工作要點。

1 構型環境和構型環境項定義

根據D0-178和D0-254中對電子軟件和電子硬件開發環境的要求，對構型環境給出以下定義：構型環境管理即針對產生產品構型數據或信息的環境進行管理，主要管理對象包括研制過程中可以直接或間接影響構型數據的產生、歸檔與檢索、交互、備份和作廢的各種設備、軟件、媒介和工具等；構型環境項是指能滿足構型數據管理的使用功能，被指定作為單個實體進行管理的設備、軟件、工具或其集合體，是管理的基本單元。

2 開展構型環境管理的必要性分析

對構型環境項進行管理的目的是確保產品在全生命周期過程中構型數據的產生、歸檔與檢索、交互、備份和作廢等環節過程受控，使構型數據具備可信性、一致性和可復現性。在民用航空發動機研制過程中進行構型環境管理的需求主要來源于以下2方面。

2.1 項目自身的需求

研制航空發動機是一項長周期復雜的系統工程，需經過多專業、多輪次的長周期迭代。某一環節的設計紕漏，往往要經過幾輪迭代后甚至到試驗和服役以后才會呈現出來。在發現問題后，對問題進行定位時就要對各環節的構型數據進行分析，甚至需要對這些構型數據進行復現。需要對這些可能影響構型數據的設備、軟件、媒介和工具進行管理，防止出現數據不可信、不可重復的現象。

2.2 適航取證的需求

適航條款是民用航空發動機研制過程中必須遵守的法律法規，不得進行任何違背或妥協。ARP 4754A、DO-178和DO-254都是局方推薦的航空發動機研制過程中的最佳實踐，工業方參照上述標準進行研制活動更容易獲得局方認可，減少取證的難度。以ARP 4754A為例，文中明確要求對構型環境進行型管理，如果資料和記錄被用來支持合格審定工作，則要滿足以下準則：資料的產生源和所使用的方法，比如分析或試驗應該被充分控制。

3 數據環境的分類

參考民用航空發動機研制的V字模型，如圖1所示。航空發動機構型數據類型可分為設計數據、生產數據、驗證數據、維護數據和客服數據。

按照數據生命周期可將環境分為5種類型：數據產生環境、數據歸檔與檢索環境、數據交互環境、數據備份環境和數據作廢環境。數據生命周同期示意圖如圖2所示。

不同類型的構型數據在不同環境中有不同的構型環境項需要進行管理。以數據歸檔與檢索的環境為例，在這個環節的構型環境項主要是用于數據歸檔和檢索的數據承載媒介和管理平臺，比如Microsoft Word是承載數據的媒介，PDM為數據管理的平臺等。

4 構型環境項的標識和索引

標識是構型管理工作開展的基礎，在識別出構型環境項的基礎上，應對構型環境項進行唯一、可追溯的標識，并建立構型環境項索引。

構型管理組織應在產品研制初期完成構型環境管理的策劃工作，組織參研單位完成構型環境項的識別和標識，形成構型環境項索引，以便所有的項目研制人員在相同的“環境”下工作，從而保證構型數據在產生、歸檔與檢索、交互、備份和作廢等過程中的一致性、追溯性和可復現性。以設計數據為例，構型環境項索引表可參考表1。

構型環境項索引的首次發布需要經過一定層級的批準，一旦發布之后由構型管理人員進行實時維護。未經批準的構型環境項不得在項目中采用。

5 構型環境項控制

5.1 構型環境項分類

為了區分構型環境項的控制程度，可將構型環境項分為2大類：主要構型環境項和次要構型環境項。

主要構型環境項判別通過下列因素來判斷，具備以下因素之一的即可視為主要構型環境項：①影響設計數據的構型環境項。指產生設計數據的設備、軟件、媒介和工具，比如三維建模軟件、強度分析軟件、氣動分析軟件和可靠性分析軟件等，也包括產生或存儲設計數據的各種平臺。②影響生產數據的構型環境項。指產生生產數據的設備、軟件、媒介和工具，比如生產用的工裝、設備等，包括產生或存儲生產數據的各種平臺。③影響試驗數據的構型環境項。指產生試驗數據的設備、軟件、媒介和工具，比如試驗用的試驗器、數據采集設備等，也包括產生或存儲試驗數據的各種平臺。④影響提交給局方進行適航審定數據的構型環境項。不屬于主要構型環境項的都是次要構型環境項。

5.2 構型環境項控制要求

構型環境項分散在研制的各環節中，存在于不同的部門之間或不同公司之間，這樣給管理帶來了挑戰。因此，需要統一控制原則作為各環節控制的參考。參考構型控制的頂層模型，可將主要構型環境項的變更分為變更申請、變更評估、變更驗證和變更實施四個步驟，其中，變更申請主要描述構型環境項變更的原因以及要解決的問題；變更評估主要描述構型環境項變更對構型數據產生的影響，是否影響構型數據的可信性、一致性和可復現性；變更驗證主要描述構型環境項變更的驗證結果；變更實施主要描述構型環境項變更的實施計劃和范圍等。

次要構型環境項的變更控制只需要有變更申請和變更實施兩個環節，不需要經過變更評估和變更驗證環節。變更后的主/次要構型環境項都有在構型環境項索引中體現。

6 總結

開展構型環境管理工作的主要目的是保證構型數據在產生、歸檔與檢索、交互、備份和作廢等過程中的可信性、一致性和可復現性，是確保民用航空發動機順利研制的重要環節。本文依據數據產生的環境以及航空發動機研制過程，對構型數據的環境進行了劃分，提出了構型環境項分級控制的原則以及控制要點，為民用航空發動機在研制過程中開展構型環境項的管理工作提供了參考。

［1］ 劉大響，金捷，彭友梅，等.大型飛機發動機的發展現狀和關鍵技術分析［J］.航空動力學報，2008，23（06）：976-980.

［2］ 王慶林.構型管理［M］.上海：上海科學技術出版社，2009.