航空發(fā)動(dòng)機(jī)下一代適航規(guī)章制定策略和技術(shù)路徑

尹澤勇，丁水汀，李果，邱天，劉傳凱，周煜，綦蕾

（1.中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)有限公司，北京 100097；2.中國(guó)民航大學(xué)，天津 300300；3.北京航空航天大學(xué)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究院，北京 100191）

一、前言

2018年，中國(guó)民用航空局印發(fā)的《新時(shí)代民航強(qiáng)國(guó)建設(shè)行動(dòng)綱要》指出，實(shí)現(xiàn)民航強(qiáng)國(guó)目標(biāo)，需要重點(diǎn)完成包括增強(qiáng)制定國(guó)際民航規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)權(quán)和話(huà)語(yǔ)權(quán)、培育引領(lǐng)國(guó)際民航業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新能力等8項(xiàng)主要任務(wù)[1]。縱觀(guān)歷史，國(guó)際民航標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)地位和話(huà)語(yǔ)權(quán)是世界民用航空強(qiáng)國(guó)之間競(jìng)爭(zhēng)的最高層級(jí)，也是爭(zhēng)奪最為激烈的主戰(zhàn)場(chǎng)，為此，擁有標(biāo)準(zhǔn)話(huà)語(yǔ)權(quán)及主動(dòng)地位，對(duì)一個(gè)國(guó)家民航業(yè)擁有國(guó)際和地區(qū)市場(chǎng)地位至關(guān)重要。

適航規(guī)章是民用航空產(chǎn)品安全性的核心保障，是民用航空工業(yè)發(fā)展核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要組成部分，是民航強(qiáng)國(guó)、航空強(qiáng)國(guó)的重要標(biāo)志，也是我國(guó)大型飛機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)重大科技專(zhuān)項(xiàng)成功實(shí)施的關(guān)鍵，具有重要的戰(zhàn)略地位。世界民用航空強(qiáng)國(guó)無(wú)不把適航規(guī)章建設(shè)置于極為重要的戰(zhàn)略高度，最大限度地?cái)U(kuò)展其影響力。目前，美國(guó)、歐洲和我國(guó)已分別建立了具有世界最廣泛影響力的適航規(guī)章體系，即美國(guó)聯(lián)邦航空局（FAA）的聯(lián)邦航空規(guī)章（FAR）、歐盟航空安全局（EASA）的合格審定規(guī)范（CS）和中國(guó)民用航空局（CAAC）的中國(guó)民用航空規(guī)章（CCAR）。美國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章從1937 年《航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)》（FAR-33）的前身《航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章》（CAR-13）產(chǎn)生開(kāi)始，先后經(jīng)歷了CAR-13 的13 次修訂改版以及FAR-33 的34 次修訂，最終形成了當(dāng)前的FAR-33 最新修正案[2]。歐洲的航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章最早可追溯到1926 年產(chǎn)生的英國(guó)民航適航要求（BCAR），從《發(fā)動(dòng)機(jī)合格審定規(guī)范》（CS-E）的前身《發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合航空要求》（JAR-E）產(chǎn)生開(kāi)始，先后經(jīng)歷JAR-E的12 次修訂以及CS-E 的6 次修訂改版后，形成了當(dāng)前CS-E最新修正案[3]。我國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章主要參考的是FAA 的FAR-33，初版CCAR-33頒布于1988年2月9日，技術(shù)上等效于FAR-33第11修正案，之后經(jīng)歷了2002年3月20日和2011年3月15 日兩次修訂，其中CCAR-33R1 技術(shù)上等效于FAR-33第20次修正案，現(xiàn)行有效的CCAR-33R2[4]與FAR-33第30次修正案安全水平一致。整體來(lái)看，適航規(guī)章在提升安全性、經(jīng)濟(jì)性、鼓勵(lì)競(jìng)爭(zhēng)、促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步方面作用顯著，在保證民用航空產(chǎn)品安全運(yùn)行的同時(shí)，推動(dòng)了航空產(chǎn)品安全性水平的不斷提升。

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，20 世紀(jì)70 年代以來(lái)，航空器運(yùn)行事故的發(fā)生率已降低到一定的安全水平并逐漸趨穩(wěn)。但隨著近年來(lái)航空運(yùn)輸量的迅猛增長(zhǎng)，航空器運(yùn)行事故的絕對(duì)數(shù)量也在明顯上升，這是公眾難以接受的。因此，應(yīng)隨著航空運(yùn)輸量的增長(zhǎng)進(jìn)一步降低事故的發(fā)生率，提高民用航空產(chǎn)品的安全性水平。適航規(guī)章需繼續(xù)在提升安全性、增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性、鼓勵(lì)競(jìng)爭(zhēng)、促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步方面發(fā)揮更大的作用，從而推動(dòng)全球航空產(chǎn)業(yè)更加繁榮安全的發(fā)展。

本文以支撐我國(guó)在研民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)適航取證、促進(jìn)國(guó)際民航領(lǐng)域持續(xù)健康發(fā)展為目標(biāo)，深入剖析航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章的技術(shù)內(nèi)涵，系統(tǒng)梳理當(dāng)前國(guó)內(nèi)外航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章存在的突出問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上，從國(guó)際民航組織和我國(guó)民用航空工業(yè)兩個(gè)視角，開(kāi)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)下一代適航規(guī)章的制定策略和技術(shù)路徑研究，提出下一代適航規(guī)章的中國(guó)方案建議。

二、航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章的三大隱含要求

現(xiàn)有的航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章是在國(guó)際民航組織的規(guī)則框架下，通過(guò)長(zhǎng)期工業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，吸取使用過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，經(jīng)過(guò)必要的論證、驗(yàn)證和公開(kāi)征求公眾意見(jiàn)不斷修訂而成，深層次隱含的技術(shù)要求主要有以下三方面。

（一）最低安全標(biāo)準(zhǔn)要求

航空發(fā)動(dòng)機(jī)在適航領(lǐng)域主要以所代表的安全性水平進(jìn)行代際劃分。FAA依據(jù)在型號(hào)設(shè)計(jì)中是否吸取了相關(guān)運(yùn)行事件的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)對(duì)民用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行代際劃分：第一代定義為具有20 世紀(jì)60 年代末設(shè)計(jì)特征的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)；第二、三、四代均定義為具有吸取了上一代發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)設(shè)計(jì)特征的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)[5～7]（見(jiàn)表1）。FAA這種代際劃分的核心是“經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)”：首先通過(guò)對(duì)運(yùn)行不安全事件的根本原因分析識(shí)別出教訓(xùn)，其次通過(guò)規(guī)章或解釋性文件、政策指導(dǎo)文件等的制定/修訂將教訓(xùn)轉(zhuǎn)化為經(jīng)驗(yàn)，最后通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)貫徹和符合性驗(yàn)證加以吸取。第一代大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)處于“全面誕生時(shí)期”（20 世紀(jì)60 年代末—70 年代末）：以JT9D、CF6 等型號(hào)為代表的發(fā)動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)，標(biāo)志著民用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)代的到來(lái)；該時(shí)期FAA 新成立，對(duì)CAR-13 進(jìn)行了全面重新編排，形成FAR-33 第33-0 修正案，此時(shí)的適航規(guī)章條款內(nèi)容以經(jīng)驗(yàn)為主。第二代大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入“快速發(fā)展時(shí)期”（20 世紀(jì)80 年代初—90年代初）：隨著民用發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了以CFM56、V2500、PW4000 等型號(hào)為代表的一系列民用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)；FAR-33 也相應(yīng)的經(jīng)歷了兩次大規(guī)模修訂，如首次引入低循環(huán)疲勞壽命、電子控制系統(tǒng)、安全分析等條款，此時(shí)系統(tǒng)安全要求開(kāi)始引入適航規(guī)章。第三代和第四代大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入“精細(xì)化設(shè)計(jì)和一體化發(fā)展時(shí)期”（20 世紀(jì)90 年代初—21 世紀(jì)初），出現(xiàn)了以GE90、GEnx、Trent家族等型號(hào)為代表的大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，各類(lèi)先進(jìn)民用發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)層出不窮；隨著系統(tǒng)安全性技術(shù)的快速發(fā)展，適航規(guī)章逐漸趨于系統(tǒng)性與經(jīng)驗(yàn)性并存，同時(shí)在EASA成立及其CS-E 規(guī)章產(chǎn)生后，歐洲和美國(guó)開(kāi)始了適航規(guī)章的一體化進(jìn)程。由此可見(jiàn)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章的不斷發(fā)展，究其根本代表的是適航規(guī)章最低安全標(biāo)準(zhǔn)的逐步提高，即符合適航規(guī)章要求的取證發(fā)動(dòng)機(jī)最低安全水平的逐步提升。

表1 FAA的大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)代際劃分

（二）研制過(guò)程保證要求

以航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部典型系統(tǒng)——控制系統(tǒng)為例，20世紀(jì)后期發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)最具革命性的變化是由液壓機(jī)械式控制向數(shù)字電子式控制的轉(zhuǎn)變。隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)（EECS）等系統(tǒng)復(fù)雜程度的日益增加，由于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤直接或間接導(dǎo)致EECS 失效的可能性顯著增加，傳統(tǒng)意義上應(yīng)用于確定性風(fēng)險(xiǎn)或傳統(tǒng)非復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析技術(shù)無(wú)法為復(fù)雜系統(tǒng)提供足夠的安全保障，為此，基于需求牽引、研制和系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)及驗(yàn)證的研制過(guò)程保證，成為應(yīng)用于飛機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)及其系統(tǒng)的一種有效方法，解決了因系統(tǒng)復(fù)雜程度不斷增加所帶來(lái)的問(wèn)題，滿(mǎn)足了發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章的安全性目標(biāo)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)安全性設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)技術(shù)內(nèi)涵是按照美國(guó)汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)SAE ARP4754[8]和SAE ARP4761[9]標(biāo)準(zhǔn)的雙“V”系統(tǒng)工程（見(jiàn)圖1）開(kāi)展發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證、與發(fā)動(dòng)機(jī)研制活動(dòng)相匹配的安全性分析與驗(yàn)證。當(dāng)前歐洲航空安全局（EASA）已經(jīng)在其最新的航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)審定項(xiàng)目中，將歐洲民用航空設(shè)備協(xié)會(huì)的EUROCAE ED-79A 標(biāo)準(zhǔn)（與SAE ARP4754對(duì)應(yīng)的歐洲標(biāo)準(zhǔn)）正式確定為發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、安全分析相關(guān)適航條款的研制過(guò)程保證和安全性要求的符合性方法。因此，航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章實(shí)質(zhì)上隱含了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)相伴隨的研制過(guò)程保證的要求。

圖1 安全性與研制過(guò)程相互作用雙“V”圖 [8]

（三）全壽命周期要求

適航管理是以保障民用航空產(chǎn)品安全性為目標(biāo)的技術(shù)管理，是在制定各種最低安全標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，對(duì)民用航空產(chǎn)品全壽命周期安全性相關(guān)的設(shè)計(jì)、制造、驗(yàn)證、使用和維修等環(huán)節(jié)進(jìn)行科學(xué)統(tǒng)一的審查、鑒定、監(jiān)督和管理，以確保民用航空產(chǎn)品達(dá)到并且持續(xù)保持安全可用的狀態(tài)。雖然航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章主要是應(yīng)用于初始適航階段，但其條款內(nèi)容實(shí)際上涉及到航空發(fā)動(dòng)機(jī)全壽命周期的設(shè)計(jì)、制造、驗(yàn)證、使用和維修階段，確保發(fā)動(dòng)機(jī)的使用安全所從事的各項(xiàng)活動(dòng)。以我國(guó)現(xiàn)行有效的《航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)定》（CCAR-33R2）為例，在第33.4 條“持續(xù)適航文件”、第33.5 條“發(fā)動(dòng)機(jī)安裝和使用說(shuō)明手冊(cè)”中都規(guī)定了發(fā)動(dòng)機(jī)在使用和維護(hù)過(guò)程中有關(guān)安全性的相關(guān)要求；第33.28 條“發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的FAA 咨詢(xún)通告” [10,11]明確了軟件和復(fù)雜電子硬件須按照航空無(wú)線(xiàn)電技術(shù)委員會(huì)RTCA DO-178[12]和RTCA DO-254[13]標(biāo)準(zhǔn)完成全壽命周期的計(jì)劃過(guò)程、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程和綜合過(guò)程的研制過(guò)程保證活動(dòng)；第33.70 條“發(fā)動(dòng)機(jī)限壽件”要求，制定相應(yīng)的工程計(jì)劃、制造計(jì)劃和使用管理計(jì)劃，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)件具有充分的低循環(huán)疲勞壽命，防止發(fā)動(dòng)機(jī)在使用過(guò)程中發(fā)生由于限壽件失效而導(dǎo)致的包括非包容高能碎片、不可控火情等在內(nèi)的7個(gè)危害性發(fā)動(dòng)機(jī)后果的頂事件。此外，在開(kāi)展發(fā)動(dòng)機(jī)符合性驗(yàn)證試驗(yàn)時(shí)，需要充分考慮使用過(guò)程中的結(jié)構(gòu)和性能衰退，以證明發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)及其系統(tǒng)、部件在全壽命周期預(yù)期工作包線(xiàn)、使用限制范圍內(nèi)功能及耐久性均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)預(yù)期，能夠持續(xù)安全運(yùn)行。

三、當(dāng)前航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章存在的問(wèn)題

（一）國(guó)際面臨的主要問(wèn)題

縱觀(guān)全球，F(xiàn)AR-33 和CS-E 是當(dāng)前國(guó)際上最有代表性的航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章，且在國(guó)際主要發(fā)動(dòng)機(jī)廠(chǎng)商的推動(dòng)下，F(xiàn)AR-33 與CS-E 的條款內(nèi)容逐漸趨同，但二者的架構(gòu)始終保持著各自的特色。然而無(wú)論是FAR-33 還是CS-E，均有較大的歷史包袱，雖然在不斷發(fā)展，但也孕育著危機(jī)。

1.適航規(guī)章架構(gòu)已不適應(yīng)系統(tǒng)安全性技術(shù)進(jìn)步的要求，系統(tǒng)安全性要求難以貫徹

隨著系統(tǒng)安全性技術(shù)的快速發(fā)展，航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章的系統(tǒng)安全性要求經(jīng)歷了從無(wú)到有、從定性到定量的變化過(guò)程。1974 年FAR-33 引入了33.75“安全分析”的定性要求[14]，2007 年33.75 條款進(jìn)一步增加了危害性頂事件發(fā)生概率的定量要求[15]，這標(biāo)志著航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章實(shí)現(xiàn)從過(guò)去的以經(jīng)驗(yàn)為主向系統(tǒng)性與經(jīng)驗(yàn)性并存的重大轉(zhuǎn)變。然而，在FAA的法律嚴(yán)謹(jǐn)性和規(guī)章邏輯架構(gòu)歷史包袱的雙重限制下，F(xiàn)AR-33的邏輯架構(gòu)仍保持著早期的狀態(tài)。除了33.75 條款之外，其他系統(tǒng)安全性的定量要求因原有架構(gòu)的局限而分散到其他部分適航條款修訂中，導(dǎo)致FAR-33各條款之間交叉重復(fù)的內(nèi)容越來(lái)越多，系統(tǒng)安全性要求難以貫徹。

2. 適航規(guī)章架構(gòu)不適應(yīng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展，缺乏適應(yīng)新技術(shù)和創(chuàng)新的靈活性

在事故案例的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)總結(jié)、新技術(shù)應(yīng)用、安全性分析技術(shù)進(jìn)步、航空發(fā)動(dòng)機(jī)巨頭推動(dòng)的國(guó)際一致性等因素的驅(qū)動(dòng)下，F(xiàn)AR-33、CS-E 規(guī)章經(jīng)歷了多次修訂或改版。受早期適航規(guī)章架構(gòu)的限制，在規(guī)章修訂過(guò)程中，各條款為保障自洽性和完備性，條款之間相互關(guān)聯(lián)、交叉重復(fù)的內(nèi)容越來(lái)越多，規(guī)章也變得愈發(fā)臃腫。此外，隨著航空動(dòng)力技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是新型動(dòng)力技術(shù)如開(kāi)式轉(zhuǎn)子、電推進(jìn)、混合動(dòng)力等技術(shù)的出現(xiàn)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)特征出現(xiàn)了顯著的改變，現(xiàn)有規(guī)章條款特別是基于符合性方法的條款，已不能很好適應(yīng)最新的航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)特征和技術(shù)水平，缺乏適應(yīng)新技術(shù)發(fā)展和創(chuàng)新的靈活性，為適航審定和取證工作增加了額外的負(fù)擔(dān)。

（二）國(guó)內(nèi)面臨的主要問(wèn)題

FAR-33 和CS-E 是在歐美工業(yè)土壤中成長(zhǎng)起來(lái)的，其條款劃分、技術(shù)要求與其工業(yè)體系能很好地兼容；而對(duì)于俄羅斯、中國(guó)等民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)后發(fā)國(guó)家來(lái)說(shuō)，客觀(guān)上存在“水土不服”問(wèn)題。在后發(fā)國(guó)家本土特有的工業(yè)體系和行業(yè)特點(diǎn)下，在以FAR-33 和CS-E 為藍(lán)本的航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章架構(gòu)下組織設(shè)計(jì)、制造、驗(yàn)證、審查和維護(hù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)，面臨基礎(chǔ)積累不夠、符合性表明方法欠缺等問(wèn)題。

1.本土數(shù)據(jù)積累難以支撐現(xiàn)行規(guī)章的適航性設(shè)計(jì)和符合性表明

在表明現(xiàn)行規(guī)章，如CCAR-33 的33.15“材料”、33.70“發(fā)動(dòng)機(jī)限壽件”和33.75“安全分析”條款符合性時(shí)，將用到大量材料數(shù)據(jù)、零部件可靠性數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)在歐美數(shù)據(jù)積累機(jī)制下能夠獲得，且隨著歐美民用發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)期系列化發(fā)展數(shù)據(jù)庫(kù)在不斷壯大。而對(duì)于后發(fā)國(guó)家，由于本土工業(yè)體系和行業(yè)特點(diǎn)與歐美規(guī)章不十分兼容，本土的數(shù)據(jù)積累在滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)章要求時(shí)有的可能不充分或不規(guī)范，導(dǎo)致用歐美的方法表明自主或合作研制的民用發(fā)動(dòng)機(jī)的適航性困難重重。更為重要的是，沒(méi)有商業(yè)成功后的“反哺”，民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制將成為無(wú)源之水，可持續(xù)發(fā)展的局面難以形成。

2.本土安全性設(shè)計(jì)和適航符合性表明方法的創(chuàng)新亟需規(guī)章架構(gòu)的變革

后發(fā)國(guó)家民用航空產(chǎn)業(yè)起步較晚，對(duì)圖2 中的“V”形左側(cè)需求分解部分技術(shù)積累相對(duì)較少，特別是未全面掌握從系統(tǒng)安全要求向子系統(tǒng)、零部件安全要求的分解方法，安全性要求未能融入并貫穿航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)全過(guò)程。在系統(tǒng)深入研究安全性設(shè)計(jì)和適航符合性表明方法、逐步完善數(shù)據(jù)積累機(jī)制的同時(shí)，充分利用本土已有的研制經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和創(chuàng)新研究成果，探索安全性設(shè)計(jì)和適航符合性表明的新方法和新路徑，逐步形成與本土工業(yè)水平和技術(shù)特點(diǎn)相適應(yīng)的適航規(guī)章體系，是徹底擺脫“跟隨”和“借鑒”歐美適航規(guī)章現(xiàn)狀的必經(jīng)之路。然而，現(xiàn)有規(guī)章的架構(gòu)設(shè)計(jì)，特別是一些“基于規(guī)定”（即明確規(guī)定了符合性方法及判定準(zhǔn)則）的條款要求在一定程度上限制了安全性設(shè)計(jì)和符合性表明方法的創(chuàng)新，亟需開(kāi)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章架構(gòu)的變革。

圖2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章新架構(gòu)建議

3.對(duì)適航規(guī)章的實(shí)質(zhì)安全意圖和基本原理的研究推動(dòng)規(guī)章架構(gòu)的變革

在本土民用發(fā)動(dòng)機(jī)適航取證項(xiàng)目的推動(dòng)下，后發(fā)國(guó)家已積累了不少適航規(guī)章研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。前期這些研究和實(shí)踐主要集中在歐美現(xiàn)有規(guī)章條款要求及其符合性方法和技術(shù)層面，對(duì)于條款背后所隱含的實(shí)質(zhì)安全意圖、基本原理仍缺乏有針對(duì)性的系統(tǒng)研究。這導(dǎo)致適航相關(guān)的基礎(chǔ)理論與工程問(wèn)題、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有所脫節(jié)，本土已有的航空發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)研究?jī)?chǔ)備、工程實(shí)踐數(shù)據(jù)等無(wú)法在實(shí)際型號(hào)取證，特別是在提出新的適航符合性表明方法和路徑方面，未充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用，直接阻礙了國(guó)產(chǎn)民用發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)取證進(jìn)程和規(guī)章的自主編制和修訂。隨著民用發(fā)動(dòng)機(jī)研制實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不斷豐富和累積，后發(fā)國(guó)家已開(kāi)始注重對(duì)適航規(guī)章實(shí)質(zhì)安全意圖和基本原理的系統(tǒng)深入研究，這將進(jìn)一步推動(dòng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章架構(gòu)的優(yōu)化與變革。

綜上所述，為了適應(yīng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)在系統(tǒng)安全性技術(shù)方面的重大進(jìn)步，促進(jìn)全球民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)健康發(fā)展，同時(shí)解決后發(fā)國(guó)家的適航規(guī)章技術(shù)要求與本土工業(yè)體系、行業(yè)特點(diǎn)不適應(yīng)等問(wèn)題，開(kāi)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)下一代適航規(guī)章研究，按照業(yè)界的最新認(rèn)識(shí)和最新進(jìn)展重新梳理航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章架構(gòu)，已成為當(dāng)務(wù)之急。

四、下一代適航規(guī)章的制定策略和技術(shù)路徑

開(kāi)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)下一代適航規(guī)章研究將從兩個(gè)視角出發(fā)：一是站在國(guó)際民航組織的視角，審視航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章的未來(lái)圖像，針對(duì)當(dāng)前國(guó)際主流航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章存在的問(wèn)題，從技術(shù)發(fā)展、立法發(fā)展和行業(yè)發(fā)展的需求出發(fā)，形成未來(lái)國(guó)際發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章的中國(guó)方案，全面促進(jìn)包括我國(guó)在內(nèi)的國(guó)際民航領(lǐng)域的健康發(fā)展；二是從我國(guó)民用航空工業(yè)自身角度出發(fā)，針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)民用發(fā)動(dòng)機(jī)適航取證和審定中面臨的問(wèn)題，全行業(yè)協(xié)同聯(lián)動(dòng)，共同實(shí)現(xiàn)適航標(biāo)準(zhǔn)與基礎(chǔ)研究、工程實(shí)踐深度融合和協(xié)同發(fā)展的良好格局，逐步形成滿(mǎn)足我國(guó)民用航空發(fā)展需求的適航規(guī)章編制和修訂體系，積極支撐我國(guó)民用航空產(chǎn)業(yè)持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展。

（一）制定策略

針對(duì)當(dāng)前國(guó)際和國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章面臨的問(wèn)題，本文提出了“安全等效、邏輯清晰、國(guó)際兼容、本土適用”的規(guī)章制定原則。

1.安全等效

始終堅(jiān)守適航的核心要素，即確保民用航空產(chǎn)品的安全性，嚴(yán)守航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章所代表的民用發(fā)動(dòng)機(jī)最低安全水平的底線(xiàn)，確保新規(guī)章與現(xiàn)有規(guī)章相比安全性水平不降低，同時(shí)在確保安全水平的基礎(chǔ)上考慮安全經(jīng)濟(jì)性。

2.邏輯清晰

以系統(tǒng)安全為統(tǒng)領(lǐng)，重新規(guī)劃和組織規(guī)章的頂層架構(gòu)設(shè)置與條款劃分方式，同時(shí)整合使用限制條件、等效安全及豁免等適航技術(shù)和適航管理難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)規(guī)章總體架構(gòu)邏輯更加清晰。

3.國(guó)際兼容

建立促進(jìn)兼容其他國(guó)家工業(yè)體系的機(jī)制，定期征集全球航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)、生產(chǎn)企業(yè)的意見(jiàn)和建議，以一個(gè)核心、多種表述的方式編制規(guī)章體系，最終達(dá)到新規(guī)章的國(guó)際互認(rèn)。

4.本土適用

緊密結(jié)合我國(guó)已有和在研軍用、民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制實(shí)踐，按照國(guó)內(nèi)研發(fā)、生產(chǎn)特點(diǎn)，形成與現(xiàn)行規(guī)章條款符合性方法具有同等安全性水平的其他可接受的符合性方法，逐步實(shí)現(xiàn)規(guī)章與我國(guó)工業(yè)水平和技術(shù)特點(diǎn)相適應(yīng)。

（二）技術(shù)路徑

在安全等效、邏輯清晰、國(guó)際兼容、本土適用的原則基礎(chǔ)上，采取頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)先行，以牽引各專(zhuān)業(yè)條款的編制與修訂，進(jìn)而完善包括規(guī)章和解釋性文件等在內(nèi)的適航規(guī)章體系建立的總體思路。具體技術(shù)路徑如下。

1.頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)安全要求統(tǒng)領(lǐng)。將現(xiàn)行歐美規(guī)章的“安全分析要求與其他要求并列”的方式，調(diào)整為“系統(tǒng)安全要求為統(tǒng)領(lǐng)”的規(guī)章新架構(gòu)（見(jiàn)圖2）。同時(shí)，將現(xiàn)有CCAR-33 規(guī)章的33.75 條“安全分析”條款納入系統(tǒng)安全要求章節(jié)，其他條款的安全分析相關(guān)事件提取后整合到系統(tǒng)安全要求的總體框架內(nèi)，對(duì)現(xiàn)有其他條款在安全標(biāo)準(zhǔn)等效的前提下進(jìn)行邏輯重組。

要求與符合性方法分開(kāi)表述。以“規(guī)章+可接受的符合性方法”的結(jié)構(gòu)形式重新組織規(guī)章架構(gòu)（見(jiàn)圖3）。對(duì)現(xiàn)有規(guī)章條款內(nèi)容進(jìn)行梳理，區(qū)分要求部分和符合性方法部分，第1部分“規(guī)章”的系統(tǒng)安全要求主要包含條款要求的內(nèi)容，采用“基于性能”（即僅明確必須實(shí)現(xiàn)的安全結(jié)果，而不是如何實(shí)現(xiàn)該結(jié)果的方法）的表述，側(cè)重安全目標(biāo)的結(jié)果，確保安全標(biāo)準(zhǔn)不降低的同時(shí)提供靈活性；第2部分“可接受的符合性方法”主要包含條款符合性方法的內(nèi)容，采用“基于規(guī)定”的表述，側(cè)重安全目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)途徑和方法，按照不同發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型分別進(jìn)行表述。

圖3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章新架構(gòu)（第1部分 規(guī)章）

外部接口保持不變。充分考慮CCAR-33 規(guī)章與其他管理類(lèi)、技術(shù)類(lèi)適航規(guī)章的相互關(guān)聯(lián)性，如對(duì) CCAR-21、 CCAR-23、 CCAR-25、 CCAR-27、CCAR-29 和CCAR-35 等規(guī)章相關(guān)條款的影響，結(jié)合這些規(guī)章的編制和修訂工作同步開(kāi)展研究，確保與其他規(guī)章條款的接口一致或兼容。

2.條款內(nèi)容設(shè)置

安全意圖顯性化，安全水平不降低。一方面，深入挖掘條款背后的實(shí)質(zhì)安全意圖，重新梳理并轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)安全要求中33.9條“安全表明”的必須表明的事件，以條款要求的形式逐條列舉，確保與現(xiàn)行適航規(guī)章安全等效；另一方面，可通過(guò)系統(tǒng)安全分析導(dǎo)出現(xiàn)有規(guī)章未覆蓋的可能的安全性相關(guān)頂事件，確保規(guī)章的安全水平不降低（見(jiàn)圖3）。

增加符合性表明路徑，安全標(biāo)準(zhǔn)不降低的同時(shí)提供靈活性。一方面，將現(xiàn)有CCAR-33 條款中實(shí)質(zhì)上給出了符合性方法的條款要求內(nèi)容進(jìn)行重新梳理，對(duì)應(yīng)33.9條“安全表明”條款中必須表明的事件逐條給出可接受的符合性方法之一，從而保證規(guī)章安全標(biāo)準(zhǔn)不降低；另一方面，對(duì)于必須表明的事件，還可通過(guò)系統(tǒng)安全分析的方法從頂事件發(fā)生概率的角度確保其安全性。因此，對(duì)應(yīng)所有必須表明的事件，有3種表明符合性的途徑（見(jiàn)圖4）：①現(xiàn)有規(guī)章導(dǎo)出的符合性方法；②安全分析的符合性方法；③以上兩者的結(jié)合。3種途徑在確保同等安全性水平的前提下具有等價(jià)性，同時(shí)為適應(yīng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)新技術(shù)發(fā)展和創(chuàng)新提供了新的自由度。

圖4 航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章新架構(gòu)（第2部分 可接受的符合性方法）

充分借鑒歐美已有經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)格保證安全標(biāo)準(zhǔn)等效。對(duì)體現(xiàn)了當(dāng)前國(guó)際上航空發(fā)動(dòng)機(jī)已有研制和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的歐美適航規(guī)章、解釋性文件、政策指導(dǎo)文件等進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究后，消化吸收并轉(zhuǎn)化為新規(guī)章架構(gòu)下的符合性驗(yàn)證方法，納入以不同發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型、必須表明的事件進(jìn)行劃分的可接受的符合性方法框架中，從而嚴(yán)格保證新規(guī)章與現(xiàn)行適航規(guī)章的安全標(biāo)準(zhǔn)等效。

緊密結(jié)合國(guó)內(nèi)研制實(shí)踐，增強(qiáng)規(guī)章本土適用性和反壟斷性。國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人要深入開(kāi)展符合性方法研究，加強(qiáng)技術(shù)積累，嚴(yán)格按適航規(guī)章表明符合性。同時(shí)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)設(shè)計(jì)和符合性驗(yàn)證活動(dòng)無(wú)法嚴(yán)格按既有路徑表明對(duì)現(xiàn)行規(guī)章特定條款符合性時(shí)，可利用國(guó)內(nèi)已有的軍用、民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、制造、驗(yàn)證、使用和維護(hù)相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際情況進(jìn)行總結(jié)和凝練，形成與現(xiàn)行規(guī)章條款同等安全性水平的要求及其符合性驗(yàn)證方法，納入新規(guī)章條款要求和可接受的符合性方法，在確保安全水平的同時(shí)考慮安全經(jīng)濟(jì)性，增強(qiáng)規(guī)章本土適用性和反壟斷性，提高民航標(biāo)準(zhǔn)制定國(guó)際話(huà)語(yǔ)權(quán)和影響力。

（三）規(guī)章架構(gòu)對(duì)比

綜合下一代適航規(guī)章的制定策略和技術(shù)路徑，新規(guī)章與現(xiàn)行規(guī)章的架構(gòu)差異主要體現(xiàn)在4個(gè)方面。

1.總體脈絡(luò)

現(xiàn)行規(guī)章主要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型、條款要求或符合性方法類(lèi)型進(jìn)行章節(jié)劃分；新規(guī)章架構(gòu)是在系統(tǒng)安全思想的牽引下，在系統(tǒng)安全要求的統(tǒng)領(lǐng)下進(jìn)行章節(jié)劃分。

2.安全意圖體現(xiàn)

現(xiàn)行規(guī)章的條款安全意圖主要隱藏在條款背后，未明顯體現(xiàn)在條款內(nèi)容中；新規(guī)章架構(gòu)將條款安全意圖全面顯性化。

3.符合性方法路徑

現(xiàn)行規(guī)章符合性方法選擇性差（實(shí)際上僅有規(guī)章要求的一條路徑）；新規(guī)章架構(gòu)除了現(xiàn)行規(guī)章的符合性方法路徑外，新增了利用安全分析表明符合性以及安全分析與現(xiàn)行規(guī)章符合性方法二者的結(jié)合這兩條路徑。

4.編制基礎(chǔ)

現(xiàn)行規(guī)章是以歐美工業(yè)體系和技術(shù)路線(xiàn)作為編制基礎(chǔ)的，充分吸取了當(dāng)前國(guó)際上航空發(fā)動(dòng)機(jī)已有經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的積累；新規(guī)章將在繼承當(dāng)前國(guó)際上已有經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步吸取本土基礎(chǔ)研究和型號(hào)研制經(jīng)驗(yàn)。

綜上所述，基于本文提出的新適航規(guī)章架構(gòu)和技術(shù)路徑持續(xù)深入開(kāi)展研究，所形成的航空發(fā)動(dòng)機(jī)下一代適航規(guī)章中國(guó)方案將具備五大特征：以系統(tǒng)安全要求為統(tǒng)領(lǐng)；具有靈活的新技術(shù)適應(yīng)性；可兼容繼承國(guó)內(nèi)外已有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；確保安全水平的同時(shí)考慮安全經(jīng)濟(jì)性；具備適航標(biāo)準(zhǔn)反壟斷性。

五、措施與建議

適航規(guī)章研究是民航強(qiáng)國(guó)建設(shè)的重要內(nèi)容，是我國(guó)以民用航空產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展支撐交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)的一項(xiàng)長(zhǎng)期課題，發(fā)展適航規(guī)章將促進(jìn)全球航空產(chǎn)業(yè)更加繁榮安全。為了保障和推動(dòng)我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章體系建設(shè)，持續(xù)開(kāi)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)下一代適航規(guī)章研究，提出以下建議。

（一）持續(xù)深化研究

建議適航規(guī)章主管部門(mén)及民用航空工業(yè)主管部門(mén)將航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章研究納入長(zhǎng)期科研項(xiàng)目規(guī)劃。由民機(jī)科研項(xiàng)目、民航安全基金項(xiàng)目、“兩機(jī)”專(zhuān)項(xiàng)共同支持我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)安全性與適航技術(shù)研究，各部委分階段部署，持續(xù)深化開(kāi)展下一代適航規(guī)章的中國(guó)方案研究、我國(guó)適航規(guī)章的制定/修訂研究以及基于現(xiàn)有規(guī)章的型號(hào)研制基礎(chǔ)研究等，逐步建立我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章體系建設(shè)的長(zhǎng)效機(jī)制。

（二）同步擴(kuò)大應(yīng)用

建議工業(yè)部門(mén)進(jìn)一步加強(qiáng)“航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章研究”與“民用航空動(dòng)力研制”的緊密結(jié)合。在當(dāng)前已建立的規(guī)章研究團(tuán)隊(duì)與型號(hào)工程團(tuán)隊(duì)聯(lián)合論證機(jī)制的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)大聯(lián)合論證的民用航空動(dòng)力型號(hào)工程團(tuán)隊(duì)范圍，加強(qiáng)聯(lián)合論證的融合度，以規(guī)章制定/修訂來(lái)牽引工程實(shí)踐、以型號(hào)研制取證促進(jìn)規(guī)章研究，逐步形成航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章制定與型號(hào)工程實(shí)踐協(xié)同融合的常態(tài)化機(jī)制。

（三）行業(yè)協(xié)同發(fā)展

建議中國(guó)民用航空局?jǐn)y手工業(yè)和信息化部，聯(lián)合軍方適航機(jī)構(gòu)、工業(yè)部門(mén)、高校和國(guó)外相關(guān)機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)地開(kāi)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章編制及其符合性技術(shù)研究。以知識(shí)產(chǎn)權(quán)、成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化為紐帶，建立軍/民機(jī)適航部門(mén)、工業(yè)部門(mén)、高等院校、國(guó)際資源“四位一體”的“產(chǎn)學(xué)研”深度融合的技術(shù)創(chuàng)新體系，協(xié)同開(kāi)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)安全性設(shè)計(jì)和適航符合性技術(shù)重大瓶頸技術(shù)攻關(guān)，為我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章體系的建立奠定技術(shù)基礎(chǔ)。