軍機適航與安全性發展綜述

徐明 宮綦

摘要：隨著先進航空設備的不斷投入使用，借助軍機事故調查和系統安全性方法已經不能滿足現代高度復雜航空器的安全要求。需要在已有軍機安全性工作的基礎上，吸收民用航空器適航標準要求，制定軍機適航性技術標準。結合其裝備采辦管理實踐，建立與之相適應的軍機適航性工作體系，并開展軍機全生命周期適航性工作。通過對適航理念與內涵的分析，介紹了軍機安全性發展現狀，研究軍民機適航技術和體系的發展，圍繞提升航空裝備安全設計與符合性驗證能力，給出未來適航發展方向需要涵蓋的五大能力，助推軍機適航與安全性工作的發展。

關鍵詞：軍機適航；系統工程；安全性；適航技術

中圖分類號：V271.4文獻標識碼：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2021.10.002

目前，國內航空裝備安全形勢依然嚴峻，如果離開裝備使用安全，戰斗力將無從談起。空軍戰略任務的完成要靠空軍戰斗力的形成，戰斗力的基礎是航空裝備的使用安全，必須統一“保安全就是保戰斗力，保戰斗力就是保戰略空軍實現”的思想，才能保障戰略空軍目標的實現。

為保障空軍裝備安全，首先要是保證軍用航空器的各種構型在訓練和作戰環境下，為完成預期任務，具有安全起飛、著陸、飛行和終止飛行的能力，實現航空器的使用安全，這就是軍機適航性工作的目標。軍機適航性工作就是在航空器的研制、生產和使用全生命周期對安全風險進行識別、消除和控制，保證軍用航空器的使用安全。

隨著三代以及四代（美、俄稱五代）機等先進航空裝備的大量使用，借助軍機事故調查和系統安全性的傳統方法已經不能滿足現代高度復雜航空器的安全要求。需要在已有軍機安全性工作的基礎上，吸收民用航空器適航標準要求，制定軍機適航性技術標準，結合其裝備采辦管理實踐，建立與之相適應的軍機適航性工作體系，并開展軍機全生命周期適航性工作。

1適航理念與內涵

1.1適航性定義

英國牛津大學牛津詞典解釋：適航性（airworthiness-fit to fly）：適于飛行。中國民用航空局適航司《中國民用航空器適航管理》[1]中的定義：民用航空器的適航性是指該航空器包括其部件及子系統整體性能和操縱性能在預期的環境和使用限制下的安全性和物理完整性的一種品質。這種品質要求航空器始終符合其型號設計，始終處于安全運行狀態。美國MIL-HDBK-516C[2]《軍機適航性審查準則》中的定義：依照批準的用途和限定范圍，特定航空器系統的構型能安全實現、保持和終止飛行的特性。

綜上所述，適航性定義為：依照批準的用途和限定范圍，特定航空器系統的構型能安全實現、保持和終止飛行的特性，適航性是航空器的固有特性，其通過航空器設計賦予，制造實現，并通過維修保持。

1.2適航理念

適航性是指航空器在預期使用環境和限制條件下具有安全實現、保持和終止飛行的固有特性，需要在航空產品和零部件研制過程中賦予，在制造過程中實現，并在交付后的運營過程中持續保持。

適航性要求在航空器不同階段具體要求各有側重[3]，具體如下：（1）設計階段，在設計上滿足型號初始適航要求并得到充分驗證與確認；（2）制造階段，在生產上符合批準的工程設計，保持制造對設計的一致性；（3）使用階段，在售后的運營/使用階段收集、分析缺陷和使用中發現問題并發布服務通告（SB）/技術通報，以及通過合適的維修活動恢復其適航性，保證航空器持續安全飛行。由此可見，適航工作貫穿于航空器全生命周期，是保證其安全飛行的基石。

中國航空工業十四五適航發展規劃（征求意見稿）中提出了集團公司適航理念為：（1）民機適航須遵循“安全至上，嚴格遵循，科學創造，產業騰飛”的理念；（2）軍機適航須遵循“安全保障，證據衡量，過程符合，效能提升”的理念。

1.3適航性技術內涵

通過國內外軍民機適航工程實踐[4-6]，可以總結出以下規律：（1）適航性均以在航空器實際飛行中所應具有的安全性為歸宿；（2）作為航空器固有的屬性，反映的是航空器災難性失效的內在規律，是通過航空器全生命周期內的設計、制造、試驗、使用、維護和管理的各個環節來實現和保持的；（3）適航性是航空器中每一涉及安全的部件和子系統，以及整體性能、系統安全、物理完整性、動力有效性和操作特點的安全品質的綜合反映；（4）強調了適航性以預期運行環境的航空器使用限制為界定條件；（5）包括了持續運行的動態因素——維修和使用等；（6）適航性首先體現技術方面的要求，包括系統安全性要求與物理完整性要求，其次體現管理方面的要求，包括技術狀態管理與過程控制管理等。

綜上所述，適航性技術內涵為：以實現航空器的使用安全為目標，探索、研究航空器災難性失效的內在規律，保證航空器的系統安全、物理完整、動力有效，實現航空器空氣動力正確與保持，是使航空器使用安全和環境友好的科學技術。

2軍機安全性發展階段研究

目前，美國空軍軍用航空器適航性實施效果顯著，美軍針對軍用航空器實施了適航性，嚴重事故率從平均每10萬飛行小時1.5起降至0.1起（百萬分之一）。美軍軍機安全技術的發展可以分為5個階段[7-8]，如圖1所示。

2.1事故調查階段

20世紀20年代初期—40年代前期是事故調查階段。1922年是軍用飛機發生事故率最高的一年，每10萬飛行小時發生506起災難性飛行事故。1943年正式實施飛行安全大綱，下降至64起災難性事故。

2.2事故預防階段

20世紀40年代中期—60年代中期是事故預防階段。在飛機設計和制造中考慮安全性，采取飛行安全研究和技術檢查工作；制定各種安全規章和條例；開展安全培訓和推行標準化等措施。提出環境驗收試驗、工藝篩選、故障報告及糾正措施系統，導航及供電等關鍵系統采用雙余度，對設計、質量控制大綱和試驗大綱均進行獨立的安全性評審。10萬飛行小時發生災難事故下降至40起。

2.3系統安全性階段

20世紀60年代后期—80年代中期是實施系統安全性階段。1969年7月，美國在空軍規范MIL-S-38130[9]的基礎上，制定了軍用標準MIL-STD-882[10]“系統及其分系統、設備的系統安全大綱要求”。F-15、F-16戰斗機、B-1戰略轟炸機等型號的研制都開展系統安全性工作，包括制定系統安全性大綱、確定安全性設計要求、進行系統安全性分析、開展安全性設計與驗證、進行系統安全性培訓等。70年代中的災難性事故率每十萬飛行小時4起；到80年代中期逐步開始建立“軍機適航性”概念，其災難性事故率每十萬飛行小時降至2起。

2.4綜合預防階段

20世紀80年代中期—90年代中期是綜合預防過程控制階段。以軍機適航性工作為統領，全面實施系統安全性和物理完整性，使軍用飛機安全水平有了顯著的提高，災難性事故率不斷下降。美國軍機災難性事故率穩定在10萬飛行小時發生1.5起左右。

2.5軍機適航性發展階段

21世紀，進入軍機適航性發展階段。為使軍機災難性事故率達到百萬飛行小時率級：美國空軍發布了AFPD 62-6《美國空軍航空器適航性審查》，提出對空軍所有航空器開展適航審查。此外，美國空軍還頒布了22份適航性通告（AWB），用于指導開展軍用航空器適航性審查工作。同時，在適航技術法規體系方面，美國防部已發布了MILHDBK-516C，成為美三軍通用的適航性審查準則，適用于國防部所有的航空器。美國國防部于2003年頒布了MILHDBK-514《航空器裝備使用安全、適用和效能（OSS&E）》，規定了軍用航空器的OSS&E基線要求（包括適航性）。

3軍民機適航技術發展研究

隨著事故經驗的不斷積累以及行業發展的需要，歐美等民航發達國家一直在不斷更新民機適航規章要求和發展適航工程能力[11]。一方面，美國不斷更新適航技術要求并通過修訂規章來完善和補充適航條款，例如，美國聯邦航空局（FAA）頒發的運輸類飛機適航規章最新的已經是146號修正案，而我國最新的CCAR-25部僅更新到124號修正案[12-13]；另一方面，為了適應小飛機的發展，美國聯邦航空局對23部小飛機適航規章做了較大修改，主要內容借助行業協會標準進行更新等。

目前，軍機適航已經得到國際的普遍認可。2011年，在澳大利亞舉辦了全球首屆高層軍機適航論壇，美國、歐洲等20多個國家來自政府、軍方和工業部門的高層人員參會，中國代表團出席并進行了主題匯報交流。歐美主要國家的適航性技術標準也趨于一致，各國之間開展軍機適航相互認可工作，軍機適航已經發展成熟，也實施類似于民機的證件管理。與民機適航規章不同，軍機適航性技術標準由于其適用各類型軍機，需要借助軍用標準、軍機適航標準、民機適航標準、行業協會標準等，形成完整的軍機適航要求[14-15]。

3.1美軍適航技術現狀

美軍在2002年10月正式發布和實施MIL-HDBK-516，規定了軍用航空器適航性審查要求，僅適用空軍。2004年2月和2005年9月先后頒布了A版和B版，其適用范圍從原版只適用空軍擴大到適用空軍、海軍和陸軍。2008年2月29日，美國國防部又對B版進行修訂至CHG1版。2010年12月6日，每個條款增加標準與符合性方法，形成了B版的擴展版。2014年12月12日，根據型號應用情況和技術發展，進行修訂升級，形成了C版。最新的C版頒布以來美國空軍通過發布更改通告（change notice，CN）對適航性審查準則進行持續更新，截至目前一共發布了7份更改通告。

MIL-HDBK-516C是美國國防部最新頒布的、三軍聯合通用的頂層適航性審查準則，適用所有的固定翼/旋翼、有人/無人軍用航空器，該標準具有顯著的普適性。該手冊建立了一套軍用航空器適航性審查準則，適用所有有人駕駛和無人駕駛固定翼和旋翼航空器系統的適航性判定，是航空器系統計劃管理人員、總工程師和總承包商確定系統適航性審查基礎所依據的基礎性文件[16]。MILHDBK-516與海陸空三軍頂層適航性審查標準關系如圖2所示。

MIL-HDBK-516在落實過程中，軍方和研制方將根據型號不同的構型、任務用途等特點進行剪裁，以確定適用的內容。此外，針對專用的、以前未規定的準則，也允許增加，以便精準識別和確定安全方面特定的技術狀態。從而，通過剪裁適航審查準則，建立具體的航空裝備型號審查基礎，具體剪裁規則如下：（1）按適用、部分適用和不適用標識每個準則，考慮系統或產品的復雜性、類型、資料和預期用途，對標為不適用的準則的理由要形成文件；（2）不能以任何方式刪除或修改完全適用的準則；（3）如果準則的一部分適用，標識適用和不適用部分，對標為部分適用的準則的理由要形成文件；（4）適用或部分適用時，對相應的準則補充本手冊中包含的準則沒有完全涉及的能力和系統；（5）適用時，可制定額外的準則，對本手冊中包含的準則沒有完全涉及的能力和系統的理由要形成文件，考慮是否提交這些準則，以便日后納入本手冊；（6）考慮到系統類型、能力和預期用途，標準和符合性驗證方法可以剪裁。

MIL-HDBK-516C共分為21章，在技術內容上，其主要包括系統工程、結構、飛行技術、推進系統和推進系統安裝、航空器子系統、機組系統、診斷系統、航空電子、電氣系統、電磁環境效應、系統安全性、計算機資源、維修、武器外掛綜合、乘客安全性和材料等16個技術章節，總計955個適航性驗證條款要求，如圖3所示。

對于MIL-HDBK-516C中的條款，其本質上是定性的要求，其更詳細的指南需參考各條款引用的軍用和民用指導性文件，包括聯合軍種規范指南（JSSG）、美軍標、民用適航規章、協會標準等數量眾多、結構龐大的技術標準要求，以此構成完整的美軍適航性要求體系。據統計，MIL-HDBK-516C共直接引用標準440項，其中政府出版物346項；非政府出版物94項，來源于13個組織機構，如圖4所示。

目前，軍機適航性工作幾乎覆蓋美軍空中主力機型，如圖5所示。美國通過軍機適航性工作有效保證了軍機安全性水平。比較典型的如C-130作為美軍主力的戰術運輸機，在早期研制中未開展適航性工作，從1997年投入使用后，在作戰、使用和維護過程中，先后發生多起災難性事故。據不完全統計，已造成400余人遇難。對比之下，作為美軍新一代主力運輸機的“環球霸王”C-17，在設計之初就全面貫徹適航性要求，成為軍機適航性工作，尤其是運輸機適航性工作的典型代表。截至目前，從未發生過一起由于設計原因導致的災難性事故。

軍機適航性要求的制定基于本國的工業實踐，以保障航空裝備適航性為目標，最大程度地引用已有的民機適航規章，如MIL-HDBK-516C引用FAR-25部FAR-23部，DEF STAN 00-970引用EASA CS-25和CS-E，使得軍民機適航性能夠協調融合發展。軍機適航性與軍用標準和民機適航標準的關系如圖6所示。

3.2國內適航技術現狀

國內自2008年起，大運型號研制之初率先引入適航理念，積極研究民航、國外軍機適航管理經驗做法和體制特點，在技術上充分借鑒，在管理上科學創新，從零起步，強勢推進。經過十多年的探索與實踐，逐步形成規范、系統的軍機適航工作模式，有力地提升了大運飛機的質量和安全水平，軍機適航工作初見成效。目前，大運、四代機和某型預警機已經通過了作為定型的前提條件的軍方適航最終審查；某型無人飛機、某型預警機、某型無人作戰飛機、某型遠程轟炸機等型號適航工作仍在穩步推進中。

2017年，某型軍用運輸機借鑒民機持續適航管理理念，緊緊抓住保持、恢復和改進軍機適航性這個核心，從實施飛機適航性檢查、維修機構合格審定、維修保障人員資格管理、培訓機構資質認證、不適航問題處理5項變革做起，逐步發展形成先進的大型軍用運輸機持續適航管理體系，在更高的層次上夯實軍機安全基礎，助推戰斗力、保障力整體提升。軍機適航工作取得上述成果，主要得益于以下因素。

（1）建章立制抓法規

在國內現行的常規武器裝備研制管理體制基礎上，我國空軍參考和借鑒國內外軍民機適航性管理模式和經驗，制定了《大型軍用運輸機研制階段適航性工作管理規定（試行）》《大型軍用運輸機研制階段適航性審查工作實施辦法（試行）》和《大型軍用運輸機適航審查員管理辦法（試行）》等頂層法規，構建了型號適航性工作法規體系框架。

（2）標準牽引抓要求

有了頂層法規，工業部門也積極響應，在國內現有的國家軍用標準體系基礎上，參照國外軍機適航性標準和民機適航規章要求，研究構建了型號適航性技術體系，制定了《大型軍用運輸機適航性要求》和《大型軍用運輸機適航工作大綱》等技術操作文件。2021年，航空工業集團公司參考MIL-HDBK-516C，編制并正式發布了集團標準《軍用航空器適航審查準則》，目前正在編制與其配套的39項指南。

目前，軍機研制所采用的國軍標體系主要針對小飛機，有的標準制定年代已久。民機適航標準不斷總結吸收最新的飛行經驗教訓，及時更新，對飛機的安全性要求也隨之提高。在大運適航性要求編制過程中，對適航標準與對應的軍標體系進行了深入的對比分析，加深了對兩種標準的理解，幫助設計人員理解標準的制定背景，把握標準的精神實質，從標準的源頭理解掌握飛機安全設計的實質與精髓。按照民機適航條例要求和GJB900系列標準，開展型號安全性分析及設計工作。在整機初始定義階段，系統地考慮飛機各相關要素對安全性的影響，自頂向下，系統完整地識別飛機各項功能失效對安全的影響，確定飛機及各系統安全性設計和驗證要求，避免以往型號研制安全性設計輸入粗、定量要求少的問題。針對某型運輸機，僅在型號頂層規范中，就補充了軍標體系所沒有覆蓋的安全性要求130余條，并且將這些要求進行了完整的分解和傳遞。

4適航發展建議

圍繞提升航空裝備安全設計與符合性驗證能力，給出未來適航發展方向需要涵蓋的五大能力：基于系統工程的適航性要求分析及研制過程符合性評價能力、材料和零部件適航工程應用技術研究能力、機載系統和設備適航工程應用技術研究能力、飛機設計集成和生產適航工程應用技術研究能力、持續適航工程應用技術研究能力，如圖7所示。

4.1基于系統工程的航空器適航性要求分析及研制過程符合性評價技術研究能力

面向行業共性問題，以支撐航空器使用安全目標的實現，緊貼型號研制需要，采用系統工程方法（SAE ARP 4754A），開展覆蓋全階段、全層級、全要素的航空器研制體系和適航保證體系研究。重點圍繞產品研制及使用，結合信息化手段，著力突破產品研制與適航保證兩張皮的現實難題，實現航空器產品、組織、過程要素的有機融合，從而促進適航性在航空器產品研制的綜合性、全局性、系統性考慮，推動航空器研制以適航性為目標的安全性及研制過程符合性貫徹落實。

本能力主要涵蓋5項子能力：（1）基于使用場景的航空器適航需求捕獲研究；（2）跨層級適航性要求轉化及符合性集成驗證研究；（3）基于模型的航空器系統安全性評估與預警技術研究；（4）適航保證與產品研制一體化體系設計與評估研究；（5）航空器系統安全風險識別和控制方法研究。

4.2材料和零部件適航工程應用技術研究能力

面向航空器材料、標準件和大部件（含增材制造結構）直接適航性要求及飛機級分解的適航性要求，重點研究金屬和復合材料設計許用值和標準規范制定、基礎零部件失效模型和數據及試驗方法、部件適航符合性設計和驗證標準規范等，形成指導航空器材料和零部件適航符合性設計和驗證的適航工程應用技術方法、標準規范和工具數據。

本能力主要涵蓋三項子能力：（1）材料適航工程應用技術；（2）基礎零件適航工程應用技術；（3）部件適航工程應用技術。

4.3機載系統和設備適航工程應用技術研究能力

面向航空子系統（液壓系統、環控系統、燃油系統、防火系統、起落架系統、空中加油系統、APU、機械系統、外部貨物掛鉤系統、外部救援提升系統等）、機組系統、診斷系統、航電系統、電氣系統及機載設備直接適航性要求及飛機級分解的適航性要求，重點研究航空器機載系統和設備適航性要求（最低性能要求、軟硬件要求、環境要求）、安全性評估方法、適航符合性驗證方法等，形成指導航空器機載系統和設備適航符合性設計和驗證的適航工程應用技術方法、標準規范和工具數據。

本能力主要涵蓋4項子能力：（1）機載系統和設備適航工程應用技術；（2）機載系統和設備適航判定準則確定技術；（3）機載系統和設備適航符合性要求與實施技術；（4）機載系統和設備試驗與試飛驗證技術。

4.4飛機設計集成和生產適航工程應用技術研究能力

面向航空器總體性能、結構強度、生產、試驗等方面的適航性要求，重點研究總體性能、操縱性和機動性、復合材料主承力結構損傷容限、適墜性、EWIS疲勞和電磁試驗、全電飛機電氣系統性能試驗、全尺寸防火試驗和運行支持等專業，開展適航符合性設計和驗證方法等研究，形成指導航空器適航符合性設計和驗證的適航工程應用技術方法、標準規范和工具數據。

本能力主要涵蓋4項子能力：（1）飛機總體性能適航工程應用技術；（2）飛機結構強度適航工程應用技術；（3）飛機生產適航工程應用技術；（4）飛機試驗與試飛適航工程應用技術。

4.5持續適航工程應用技術研究能力

以保障航空裝備使用安全為目標，面向集團公司軍民用航空裝備研制和使用需求，借鑒民用航空器持續適航和航空器評審（AEG）工作理念，在研制階段開展體系（持續適航管理體系和運行支持體系）構建方法和技術研究。重點圍繞航空裝備可達性設計準則、運行符合性設計、運行和持續適航文件、人員訓練4個方面開展基礎共性技術研究及相應條件建設工作；交付后圍繞使用、運行和維修等領域，開展體系（客戶服務和保障體系、維修管理體系）構建方法和技術研究，同時重點構建人員訓練策劃和實施能力。針對軍用航空器殘余風險和使用過程新風險的識別、評估和控制能力，以實現對裝備安全基線的保持能力。

本能力主要包括6項子能力：（1）持續適航體系構建方法和技術；（2）航空裝備可達性設計與驗證技術；（3）運行符合性設計技術；（4）運行和持續適航文件編制及驗證技術；（5）專業人員訓練策劃與實施技術業務模塊設置；（6）航空器殘余風險和使用過程新風險的識別、評估和控制方法研究。

5結束語

適航工作貫穿于航空器全生命周期，是保證其安全飛行的基石，其目標是使航空器使用安全和環境友好。

適航工作作為提高航空裝備安全性的重要抓手，由民航向軍機拓展是大勢所趨。通過軍機的安全性發展現狀研究，由于軍事飛行活動發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，按照法律規定軍事機構對公眾安全要負法律責任。因此，歐美等國家陸續頒布了各自的軍用航空器適航要求。

近年來，隨著軍民機適航技術和體系的發展，國內通過軍民機適航工程實踐積累經驗，提升了能力，取得了一定成績。但我國航空工業實踐對于適航要求的本質理解還存在一定盲區，隨著各軍民用航空器新型號立項和各型號研制工作的深入，整體適航工程能力的差距與不足逐步暴露出來，主要體現在適航體系能力不足、部分關鍵適航技術不掌握、標準規范支撐不夠等方面。

本文圍繞提升航空裝備安全設計與符合性驗證能力，給出未來適航發展方向需要涵蓋的五大能力，助推軍機適航與安全性工作的發展。

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Overview of Airworthiness and Safety Development of Military Aircraft

Xu Ming，Gong Qi

AVIC China Aero-polytechnology Establishment，Beijing 100028，China

Abstract： With the continuous use of advanced aviation equipment， the methods of military aircraft accident investigation and system safety can no longer meet the safety requirements of modern highly complex aircraft. It is necessary to absorb airworthiness requirements of civil aircraft and formulate airworthiness technical standards for military aircraft on the basis of existing military aircraft safety work. Combined with the practice of equipment acquisition management， the airworthiness work system of military aircraft is established to carry out the airworthiness work in the whole lifecycle of military aircraft. Through the analysis of airworthiness concept and connotation， this paper introduces the development status of military aircraft safety and studies the development of airworthiness technology and system of military and civil aircraft. Focusing on improving the safety design and compliance verification capabilities of aviation equipment， five capabilities that need to be covered in the future airworthiness development direction are given， and the development of airworthiness and safety of military aircraft will be promoted.

Key Words： airworthiness of military aircraft； systems engineering； safety； airworthiness technology