國產(chǎn)民機(jī)結(jié)構(gòu)工程管理思考

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摘要：通過對(duì)適航規(guī)章和維修手冊(cè)及其背景文件的梳理，發(fā)掘了“老齡飛機(jī)”概念的內(nèi)涵，結(jié)合現(xiàn)有主流民航客機(jī)的老齡飛機(jī)工程管理經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了國產(chǎn)民機(jī)的結(jié)構(gòu)工程管理思路。

關(guān)鍵詞：損傷容限；廣布疲勞損傷；老齡飛機(jī)；營(yíng)運(yùn)人實(shí)施計(jì)劃；補(bǔ)充結(jié)構(gòu)檢查文件；修理評(píng)估指導(dǎo)文件

1飛機(jī)檢查與記錄審查的由來和“老齡飛機(jī)”的內(nèi)涵

Aloha空難調(diào)查報(bào)告顯示，失事的波音737-200飛機(jī)累計(jì)飛行小時(shí)為35496FH，累計(jì)的飛行循環(huán)為89680FC；失事時(shí)的服役年限不到19年（1969年5月10日交付AlohaAirlines）。調(diào)查認(rèn)為失事的可能原因是：失事飛機(jī)維修方案所要求的重復(fù)檢查間隔過度高于該型號(hào)飛機(jī)補(bǔ)充結(jié)構(gòu)檢查手冊(cè)（SSID）文件要求的重復(fù)檢查間隔，導(dǎo)致沒有及時(shí)檢查出已經(jīng)存在于機(jī)身蒙皮搭接處的嚴(yán)重脫粘、腐蝕和疲勞損傷。調(diào)查過程中也發(fā)現(xiàn)了維修記錄不完整和維修記錄缺失的現(xiàn)象。Aloha空難之后，美國參議院和眾議院于1991年批準(zhǔn)了關(guān)于老齡飛機(jī)的法令《TheAgingAircraftSafetyActof1991》，要求FAA盡快啟動(dòng)關(guān)于老齡飛機(jī)持續(xù)適航的規(guī)章制定工作，制定的規(guī)章要包含對(duì)飛機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)檢查和對(duì)其維修記錄的審查兩方面內(nèi)容。隨后，F(xiàn)AA于2002年和2005年分別了《老齡飛機(jī)臨時(shí)規(guī)定》（2003年12月8日生效）和《老齡飛機(jī)最終規(guī)定》（2005年3月4日生效），并據(jù)此更改了FAR121部、FAR129部和FAR135部中相應(yīng)的內(nèi)容。至此，針對(duì)“老齡飛機(jī)”的飛機(jī)檢查與記錄審查要求正式出臺(tái)。隨后，F(xiàn)AA又分別于2008年初和2011年初了針對(duì)老齡飛機(jī)結(jié)構(gòu)工程管理的FAR26部E分部和FAR26部C分部?jī)晒?jié)法規(guī)，并將其作為FAR25部的補(bǔ)充法規(guī)，在這兩節(jié)法規(guī)中，“老齡飛機(jī)”指設(shè)計(jì)規(guī)范和審定基礎(chǔ)存在問題或缺陷的飛機(jī)，該定義與FAR121部、FAR129部和FAR135部中的定義有所不同。因此，“老齡飛機(jī)”是一個(gè)有雙重內(nèi)涵的概念：在FAR26部中，“老齡飛機(jī)”是指設(shè)計(jì)規(guī)范和審定基礎(chǔ)存在問題或缺陷的老舊型號(hào)的飛機(jī)，屬于“先天”缺陷，需要飛機(jī)的設(shè)計(jì)制造單位從源頭去重新排查之前未予考量的問題及缺陷，并及時(shí)向航空營(yíng)運(yùn)人有效的補(bǔ)救措施。而在FAR121部、FAR129部和FAR135部中，“老齡飛機(jī)”則指服役超過14年的飛機(jī)，隨著服役年限的增長(zhǎng)，飛機(jī)存在的結(jié)構(gòu)“老化”現(xiàn)象逐漸明顯，航空營(yíng)運(yùn)人需要依法依規(guī)做好持續(xù)適航維修方案所要求的檢查維修工作，確保全壽命周期內(nèi)改裝/修理方

2“老舊型號(hào)”類飛機(jī)老齡問題的解決

FAR修正案25-45之前的FAR25.571主要從增加安全系數(shù)的角度來考量疲勞問題的解決方案。FAR修正案25-45的FAR25.571則提出了損傷容限評(píng)估，并要求型號(hào)合格證（TC）持有人建立可納入持續(xù)適航文件中的檢查手段，但這時(shí)的損傷容限仍然以“破損安全”為其內(nèi)核，需要進(jìn)一步完善。經(jīng)過20年的發(fā)展，1998年FAR修正案25-96的FAR25.571引入了初始缺陷假設(shè)和廣布疲勞（WFD）損傷的概念，標(biāo)志著成熟水平的損傷容限思想被納入了規(guī)章，也標(biāo)志著損傷容限已經(jīng)突破了之前的技術(shù)瓶頸，通過裂紋檢測(cè)工具也可以可靠地檢測(cè)出結(jié)構(gòu)件存在的微小裂紋。因此，在結(jié)構(gòu)工程管理方面，一般把依據(jù)FAR修正案25-45之前的FAR25.571作為審定基礎(chǔ)的飛機(jī)劃入“老舊型號(hào)飛機(jī)”的范疇。對(duì)這類老舊型號(hào)的民用飛機(jī)，需要通過設(shè)計(jì)優(yōu)化、改裝、補(bǔ)充檢查手段或幾種手段的糅合來確保安全。如果將結(jié)構(gòu)工程管理所管控的缺陷內(nèi)容劃分為三類，即設(shè)計(jì)制造階段已給予考量的缺陷、設(shè)計(jì)制造階段未曾給予考量但又確實(shí)存在的缺陷、維護(hù)和使用過程中修理方案存在的缺陷，那么補(bǔ)充結(jié)構(gòu)檢查（SSIP）能夠確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)第二類和第三類缺陷，解決設(shè)計(jì)制造階段的先天缺陷以及修理方案的“先天”缺陷，從而使得所有的考量因素和方案回歸到成熟態(tài)的損傷容限所定義的安全水平，彌補(bǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范和審定基礎(chǔ)存在的問題或缺陷。Aloha空難調(diào)查結(jié)論的“維修方案所要求的重復(fù)檢查間隔過度高于該型號(hào)飛機(jī)SSID文件要求的重復(fù)檢查間隔”即是如此指出：航空營(yíng)運(yùn)人存在違規(guī)現(xiàn)象，從而未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)第二類缺陷。航空營(yíng)運(yùn)人需要擬定計(jì)劃，將補(bǔ)充結(jié)構(gòu)檢查（SSIP）納入其維修方案，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)影響結(jié)構(gòu)完整性的問題，從而確?！袄吓f型號(hào)飛機(jī)”在全壽命周期內(nèi)的安全運(yùn)行。航空營(yíng)運(yùn)人擬定的計(jì)劃稱作營(yíng)運(yùn)人實(shí)施計(jì)劃（OIP），F(xiàn)AAAC120-93給出了OIP的制定思路，但要將來自不同數(shù)據(jù)源的損傷容限數(shù)據(jù)落實(shí)到相應(yīng)機(jī)型的維修方案中，需要具體問題具體分析。這類“老舊型號(hào)”范疇的老齡飛機(jī)結(jié)構(gòu)工程管理的數(shù)據(jù)源涉及SSID、RAG/REG、SRM、SB/MOD、RAS、concession/NCR、LOV、CPCP等方面的內(nèi)容。在具體操作上，可以將SSID、SB/MOD、CPCP和LOV等損傷容限數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的工作劃入非客戶化范疇，而將RAG/REG、SRM、RAS和concession/NCR對(duì)應(yīng)的工作劃入客戶化的范疇。

3“老化”類飛機(jī)老齡問題的解決

在排查了飛機(jī)“先天”缺陷所帶來的安全隱患的前提下，隨著服役年限的增加，航空器仍然存在“老化”問題。不僅是結(jié)構(gòu)方面，系統(tǒng)方面也存在類似的“老化”現(xiàn)象。目前的主流民航客機(jī)的結(jié)構(gòu)工程管理一般從兩個(gè)方面來解決結(jié)構(gòu)“老化”問題：一方面由航空器的設(shè)計(jì)制造機(jī)構(gòu)給定飛機(jī)的結(jié)構(gòu)全壽命，確保在全壽命服役期限內(nèi)不至于發(fā)生廣布疲勞損傷（WFD），該結(jié)構(gòu)全壽命目前是以有效范圍（LOV）的形式給出的；另一方面，航空營(yíng)運(yùn)人必須嚴(yán)格按照持續(xù)適航文件的要求對(duì)飛機(jī)進(jìn)行維護(hù)并保持完整的維修記錄，從而確保飛機(jī)正常的“老化”處于可控且可接受的安全水平之上。結(jié)合Aloha空難的調(diào)查結(jié)論“失事飛機(jī)維修方案所要求的重復(fù)檢查間隔過度高于該型號(hào)飛機(jī)SSID文件要求的重復(fù)檢查間隔”和“發(fā)現(xiàn)了維修記錄不完整和維修記錄缺失的現(xiàn)象”，不難看出，F(xiàn)AA針對(duì)“老齡飛機(jī)”的飛機(jī)檢查與記錄審查要求所要解決的問題在于：航空營(yíng)運(yùn)人未嚴(yán)格按照持續(xù)適航文件要求進(jìn)行工程管理從而無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)真實(shí)存在的結(jié)構(gòu)缺陷。因此，飛機(jī)檢查與記錄審查劍指違規(guī)操作?！袄淆g飛機(jī)”的飛機(jī)檢查與記錄審查是局方針對(duì)服役14年以上的飛機(jī)開展的維修記錄完整性和執(zhí)行維修方案到位性的復(fù)核性工作，雖然“老齡飛機(jī)”的飛機(jī)檢查與記錄審查屬于專項(xiàng)補(bǔ)充審定的范疇，但檢查的目的是確保航空營(yíng)運(yùn)人嚴(yán)格按照持續(xù)適航文件要求和規(guī)章要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)工程管理，從而及時(shí)可控地發(fā)現(xiàn)缺陷，確保結(jié)構(gòu)“老化”問題在LOV壽命周期內(nèi)不至于危及航空器的結(jié)構(gòu)完整性。

4如何將損傷容限數(shù)據(jù)納入維修方案

對(duì)目前比較成熟的主流民航客機(jī)而言，將損傷容限數(shù)據(jù)納入維修方案的工作可以定性為一次性的專項(xiàng)工作。下面以A320機(jī)型為例，對(duì)結(jié)構(gòu)工程管理過程中需要納入維修方案的數(shù)據(jù)內(nèi)容予以廓清?？湛虯320機(jī)型沒有單列的SSID文件、CPCP文件和對(duì)SB/MOD的梳理文件，而是將其匯入ALS文件和MRBR后進(jìn)行全壽命管理，并且也根據(jù)規(guī)章的要求設(shè)定了LOV。因此，航空營(yíng)運(yùn)人將ALS的要求和MRBR納入維修方案即可實(shí)現(xiàn)對(duì)初始構(gòu)型飛機(jī)（全新無修理的飛機(jī)）損傷容限數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)工程管理。根據(jù)空客的聲明，其在1992年1月1日后用RAS批準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)修理方案和對(duì)改裝結(jié)構(gòu)的修理方案均滿足損傷容限要求，因此，國內(nèi)航空營(yíng)運(yùn)人無需再對(duì)RAS批準(zhǔn)的修理方案做專項(xiàng)評(píng)估（除非該營(yíng)運(yùn)人在后來引進(jìn)了1992年之前的A320系列老舊飛機(jī)）。航空營(yíng)運(yùn)人還需要以空客A320REG文件為切入點(diǎn)，對(duì)所有的結(jié)構(gòu)修理和飛機(jī)交付營(yíng)運(yùn)人后所執(zhí)行的SB改裝進(jìn)行梳理，根據(jù)FAR規(guī)章、SRM手冊(cè)以及REG手冊(cè)整理出兩個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)：2008年1月11日和2010年2月1日。2008年1月11日既是FAR26部E分部的生效日期，也是空客依據(jù)其工作進(jìn)度劃定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，即在2008年1月11日之后新增并加入SRM手冊(cè)的結(jié)構(gòu)修理方案和對(duì)改裝結(jié)構(gòu)的修理方案均滿足損傷容限要求（但不包括2008年1月11日之前已經(jīng)存在于SRM手冊(cè)中的舊方案）。2010年2月1日是空客A320系列飛機(jī)第88版SRM手冊(cè)的日期，也是空客對(duì)2008年1月11日之前已存在于SRM手冊(cè)的結(jié)構(gòu)修理方案設(shè)定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。自2010年2月1日起，空客陸續(xù)將2008年1月11日之前已存在于SRM手冊(cè)的結(jié)構(gòu)修理方案的損傷容限評(píng)估結(jié)論納入SRM手冊(cè)。綜上，空客A320系列飛機(jī)需要梳理的不滿足損傷容限要求的結(jié)構(gòu)修理和SB改裝范圍如下：1）2008年1月11日之前的結(jié)構(gòu)修理或2008年1月11日之后依據(jù)2008年1月11日之前版本SRM進(jìn)行的結(jié)構(gòu)修理；2）按照2008年1月11日至2010年2月1日之間版本的SRM手冊(cè)進(jìn)行的修理；3）飛機(jī)交付營(yíng)運(yùn)人后所執(zhí)行的改裝類SB；4）飛機(jī)交付時(shí)制造超差類（concession）的修理。以上范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)修理和SB改裝必須依據(jù)REG按期完成評(píng)估及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查（repairsurvey）工作。

5國產(chǎn)民機(jī)結(jié)構(gòu)工程管理的思路

“老齡飛機(jī)”問題包括了“老舊型號(hào)”問題和“老化”問題，“老舊型號(hào)”問題屬于“先天”缺陷，“老化”問題則屬于“后天”缺陷。結(jié)構(gòu)工程管理要面對(duì)這兩個(gè)問題，系統(tǒng)工程管理也要面對(duì)這兩個(gè)問題。就民機(jī)而言，結(jié)構(gòu)“老化”問題是規(guī)律所致，無法根除，不可規(guī)避，必須管控，國產(chǎn)民機(jī)的結(jié)構(gòu)“老化”問題亦如是。那么國產(chǎn)民機(jī)是不是已經(jīng)脫離了“老舊型號(hào)”的范疇從而消除了“先天”缺陷？判斷國產(chǎn)民機(jī)是否屬于“老舊型號(hào)”范疇需要從機(jī)型的審定基礎(chǔ)入手，結(jié)合其設(shè)計(jì)制造階段所對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)工業(yè)水平和制造工藝水平才能給出相對(duì)貼切的結(jié)論。理論上，沒有“先天”缺陷的絕對(duì)完美機(jī)型在現(xiàn)實(shí)中是不存在的。就目前的損傷容限理念和全壽命理念而言，消除了“先天”缺陷的機(jī)型是指其在設(shè)計(jì)之初以及整個(gè)制造過程中即已貫徹了成熟水平（1998年FAR修正案25-96的FAR25.571或同等水平）損傷容限理論的飛機(jī)。以國產(chǎn)民機(jī)ARJ21飛機(jī)為例，其于2014年獲得了型號(hào)合格證書，結(jié)構(gòu)件的審定基礎(chǔ)包括了CCAR-25R3和2011年版本的CCAR-26。CCAR-25R3的CCAR25.571與FAR修正案25-96的FAR25.571具有等效的安全水平，審定基礎(chǔ)屬于成熟水平的損傷容限設(shè)計(jì)理念。另外，CCAR-26也在ARJ21型號(hào)飛機(jī)首架機(jī)交付（2015年）之前已經(jīng)施行，理論上不存在帶缺陷的修理方案。因此，從審定基礎(chǔ)的角度看，ARJ21這一型號(hào)已經(jīng)脫離了“老舊型號(hào)”機(jī)型的范疇。對(duì)比波音737-300型號(hào)，由于其審定基礎(chǔ)并沒有貫徹FAR修正案25-96的FAR25.571，因此該型號(hào)屬于“老舊型號(hào)”機(jī)型的范疇。那么，從基礎(chǔ)工業(yè)水平和制造工藝水平的角度看，ARJ21這一型號(hào)是否已經(jīng)脫離“老舊型號(hào)”機(jī)型的范疇？仍然以波音737-300型號(hào)為例，雖然其是基于損傷容限理論設(shè)計(jì)的飛機(jī)（FAR修正案25-45），但后來的實(shí)際運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)卻顯示，該型飛機(jī)在檢修過程中確實(shí)發(fā)現(xiàn)了很多缺陷，這些缺陷之所以在其發(fā)現(xiàn)之前沒有釀成災(zāi)難性事故，實(shí)屬偶然：因?yàn)楫?dāng)時(shí)的飛機(jī)制造人員的觀念里“浸潤(rùn)了”根深蒂固的“破損安全”理念。而國內(nèi)顯然沒有這種“好的偏差”發(fā)生的條件，既沒有可供復(fù)制的民機(jī)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，也沒有在這一領(lǐng)域堪與國際比肩的制造經(jīng)驗(yàn)。結(jié)合國際上現(xiàn)成的實(shí)例：自1978年損傷容限理論被納入FAR（修正案25-45）至其成熟并被納入FAR修正案25-96，足足歷時(shí)20年之久。可見，理論從其被提出到被轉(zhuǎn)化并落實(shí)為工業(yè)成果是有時(shí)間差的，而且這種時(shí)間差可能超過20年。再回頭看看國產(chǎn)民機(jī)ARJ21的現(xiàn)狀：CCAR-25R3于2001年實(shí)施，ARJ21自2002年立項(xiàng)至2014獲得型號(hào)合格證（TC），歷時(shí)13年之久，這么短時(shí)間的工程積累和經(jīng)驗(yàn)積累顯然不足以確保ARJ21飛機(jī)脫離“老舊型號(hào)”機(jī)型的范疇。因此，目前還不能說ARJ21飛機(jī)已經(jīng)脫離了“老舊型號(hào)”的范疇。設(shè)計(jì)制造單位還應(yīng)該結(jié)合營(yíng)運(yùn)經(jīng)驗(yàn)從源頭去重新排查設(shè)計(jì)之初以及生產(chǎn)制造過程中未予考量的問題及缺陷，航空營(yíng)運(yùn)人也應(yīng)該在依法依規(guī)做好持續(xù)適航維修方案所要求的檢查維修工作的同時(shí)，及時(shí)向設(shè)計(jì)制造單位補(bǔ)充營(yíng)運(yùn)經(jīng)驗(yàn)和營(yíng)運(yùn)數(shù)據(jù)。

6結(jié)束語

就機(jī)務(wù)系統(tǒng)而言，CCAR-121R5新增內(nèi)容涉及工程外委的放開、機(jī)載設(shè)備要求、術(shù)語定義的規(guī)范化和航空器持續(xù)適航與安全改進(jìn)。其中，航空器持續(xù)適航與安全改進(jìn)的要求就是對(duì)應(yīng)行業(yè)的“老齡飛機(jī)”工程管理要求?！袄淆g飛機(jī)”工程管理涉及結(jié)構(gòu)工程管理和系統(tǒng)工程管理，且其內(nèi)涵一直隨著技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)驗(yàn)的積累處于不斷豐富完善的過程中。本文通過對(duì)適航規(guī)章和維修手冊(cè)及其背景文件的梳理，發(fā)掘了“老齡飛機(jī)”概念的內(nèi)涵，結(jié)合現(xiàn)有主流民航客機(jī)的老齡飛機(jī)工程管理經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了國產(chǎn)民機(jī)的結(jié)構(gòu)工程管理思路。MSG-3、FAAAC25.571和FAAAC120-93曾從不同的角度定義損傷容限?？傮w而言，損傷容限只是一種特征、一種思路、一種設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，與靜強(qiáng)度準(zhǔn)則、破損安全準(zhǔn)則、安全壽命準(zhǔn)則、經(jīng)濟(jì)壽命準(zhǔn)則等設(shè)計(jì)準(zhǔn)則相互補(bǔ)充，共同構(gòu)成了飛機(jī)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則體系。因此，不應(yīng)該拘泥于定義，而應(yīng)該從系統(tǒng)的角度去理解損傷容限。況且，損傷容限的內(nèi)涵也還處于不斷豐富完善的過程中。因此，航空營(yíng)運(yùn)人不能單純從原理上依據(jù)型號(hào)合格證（TC）的審定基礎(chǔ)來規(guī)避國產(chǎn)民機(jī)的“老齡”問題，而應(yīng)該正視問題、積極總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，在梳理并排查國產(chǎn)民機(jī)“先天”缺陷的過程中，在局方飛機(jī)檢查與記錄審查政策的引導(dǎo)下，嚴(yán)格按照持續(xù)適航文件的要求進(jìn)行維護(hù)，在全壽命周期內(nèi)確保國產(chǎn)民機(jī)的結(jié)構(gòu)完整性。

作者：吳全旺 單位：成都航空有限公司