适航管理的概况与展望

2020-08-06 14:34路遥
大飞机 2020年3期
关键词:民用航空民航局航空

路遥

适航是一个舶来词,英文是AIRWORTHINESS。它并没有权威的定义,我认为比较好的定义是:适航是指航空器能在预期的环境中安全飞行的固有品质,且这种品质能够通过合适的维修来持续保持。

在这个定义里有两个最关键的词语,一个是安全,一个是预期的环境。本文就是想和大家一起探讨对这两个关键词的认识。

适航管理的要素

适航管理的要素,主要包括三个方面:适航标准、组织机构和人员、审定程序。适航标准是适航管理工作的基石,是一种定量的、可清晰判别的、民用航空产品必须满足的最低的安全水平,且这个安全水平需要得到证明。

我们需要通过预先设定的分析、计算、试验、试飞等方法,产生证据表明一款民用航空产品对适航标准的符合性。这些工作我们统称为适航符合性验证活动。符合性验证活动需要相关的人员来执行,这些人员也需要一定的组织机构来加以组织和管理,所以适航的组织机构和人员是适航管理工作的第二个要素。

适航管理第三个要素是审定程序,即所有的证据都需要遵循严格的程序来产生,并且得到监管。

适航标准的特性

适航标准是民用航空产品所必须满足的最低安全水平,也称之为适航规章,或者适航法规。适航标准有其鲜明的特性。第一大特性是强制性,即作为国家的法律法规,要求相关组织和个人必须遵守。

根据国际民航组织的要求,适航标准必须通过国家的立法来发布,成为从事民用航空活动的人所必须遵守的法律条文。在我们国家适航标准是由交通运输部来颁布的,属于我们国家法律的第三层级。

我们国家法律分为三个层级:第一个层级是全国人大颁布的,和航空相关的有《民用航空法》;第二个层级是由国务院颁发的,和适航相关的有《适航管理条例》;第三个层级是国家部委或者省一级人民政府颁发的规章,适航标准就属于这个层级。

美国的适航标准是由FAA(美国联邦航空管理局)来颁发的,属于联邦规章汇编第14集。欧洲的情况稍有不同。欧洲把适航标准分为管理类和技术类两类标准,管理规章由欧盟的议会颁发,而技术标准,我们称之为审定规范,由EASA(欧洲航空安全局)来颁发。

适航标准的第二个特点是完备性。按照各种产品的类别,适航标准能覆盖所有民用航空活动中遇到的所有航空产品。比如说我们常说的CCAR25部,适用于最大起飞重量超过5700公斤的固定翼飞机,起飞重量小于5700公斤的飞机通常称之为小飞机,规章的编号是CCAR23部。当然适航标准还要涵盖类似航空发动机、螺旋桨和旋翼航空器等等,是很完备的一套技术标准规范。

适航标准的第三个特点是其所确定的安全水平,考虑了预期的运行环境。这个环境不仅包含飞机自身的因素,它还需要承担自己的载荷。它有包线的限度,包括高度、速度,还有温度。还包括外部的环境,它要能够抗风,能够抵御顺风、侧风,经历降水、降雨的环境。另外还要在低温的场景下运行,比如说在高原机场运行,在受了污染的、积水的跑道上运行,这些都构成了适航标准考虑的预期的运行环境,而且这个环境会随着认识的深化而不断扩展。

举个例子,2010年冰岛火山爆发后,整个欧洲航空业几乎停摆,原因就在于所有飞机进行适航审定的时候,火山灰的环境并不是当时一个预期的环境。在这样的环境当中飞机能不能安全运行是不确定的,为了安全起见,在火山灰覆盖欧洲的那一段时间,欧洲的航空业基本停摆。在这之后,EASA修定适航标准,把火山灰也逐步纳入了适航标准所考虑的预期的运行环境。

适航标准的第四个特点是对航空实践的高度概括和总结。适航标准其实只是冰山的一角,例如CCAR25部,整个规章只有300多个条款,那么它怎么管理这么复杂的大型飞机呢?秘诀在于它的背后是一整套相关的咨询通告,还有行业的规范,以及航空制造业的厂家、供应商自身的企业规范。

例如所有的飞机都有自己的空调系统,适航标准里一共只有4个条款来规定整个飞机通风的能力,对空调压力控制的方法以及对于一氧化碳、二氧化碳、臭氧浓度的控制等等,但是它背后有大量的咨询通告、行业规范、企业自身的技术规范等,对相关参数进行了约定。

适航标准最为突出的一个特点是动态性。在深化了对于预期环境的认识后,通常都会通过修订适航标准来加以考虑。

例如,2001年的9·11恐怖袭击事件,是恐怖分子进入驾驶舱制造了这起举世震惊的事件。几个月之后,FAA发出了第106号修正案,要求飞机的驾驶舱门设计成能抵御暴力冲击,不能从客舱的一侧暴力进入。

2008年,FAA又发出第127号修正案,进一步强化了对驾驶舱门的要求,要求能抵御炸弹和燃烧装置的影响。而且,考虑到恐怖事件发展的趋势,还要求在飞机上设计一个最小风险炸弹位置,一旦发现炸弹以后,可将炸弹置于这个位置。这样,即使炸弹爆炸,这个位置对飞机结构完整性影响是最小的。

由此可见,适航标准随着环境的不断变化而不断得到修定。

全球三大适航当局

上文介绍了适航标准的特点,下面介绍一下适航相关的组织机构和人员。

在适航工作中,主要是两方:一方是工业方,作为适航证件的申请人;另外一方是执行适航管理的政府部门,我们称之为适航当局,简称局方。目前,全球主要的適航管理机构,有FAA、EASA及中国民航局(CAAC)。

FAA起步于1920年代,到今天已有近百年的发展历程,应该说是当今世界上经验最丰富的适航管理当局。在2017年之前,FAA的组织架构有鲜明的产品特征。她最主要的执行部门是运输类飞机、小飞机、旋翼机、发动机和螺旋桨四个审定中心。

2017年之后,FAA对组织机构进行了重组,最重要的特点是不再仅仅关注产品的审定,而非常关注申请人系统的运行。

欧洲的情况与美国又有所不同。在2002年之前,欧洲的适航管理是各国的主权,法国有法国民航局,英国有英国民航局。但随着欧洲民航业和美国民航业的竞争,特别是空客与波音的竞争,各国呼唤一个统一而强大的、欧洲范围内的适航当局开展适航管理工作。2002年,EASA应运而生。EASA是欧洲一体化进程的产物,一共有32个成员国,包括28个欧盟成员国和4个非欧盟成员国,目前的雇员超过800人。

EASA的组织架构最初跟FAA很像,突出产品审定的特点,但是由于欧洲自身的特点,又有别于FAA。

第一,EASA特别强调标准化的工作。这里的标准化是指要求各国的民航局能够统一执行EASA发出的各种标准程序,EASA非常强调这种程序的统一性,所以强调标准化。

第二,EASA规章立法注重技术,因为它没有独立的立法部门,因此把制定适航标准的权力放在了它的审定部门本身。

第三,EASA只有800名雇员,却要管理一个强大的航空工业,因此非常关注航空企业自身的能力,要求航空企业编制并且贯彻设计保证手册来履行设计保证的职能,并对这样的设计机构进行批准。

中国的适航工作起步于1970年代,到今天形成了兼顾美国特点,既有地域管理的特色,又也有鲜明的产品审定特色的体系。中国民航局下属的7个地区管理局進行地域管理,另外又有5个审定中心,既考虑了我们国家航空工业地理的布局,也考虑了产品,例如大飞机审定的职能主要在上海适航审定中心,在中国商飞总部的所在地。

注重过程监管

适航审定程序有两个特点。第一个特点,它具有鲜明的项目管理的特点。审定程序围绕审定计划来开展工作,分为五个阶段,前面两个阶段是在熟悉我们的民用航空产品的设计,了解特点,为它制定相关的要求。第三个阶段要确定相关的审定计划,对分析、计算、试验、试飞的活动进行规划,落实在审定计划当中。第四、第五阶段主要是执行阶段,按审定计划实施符合性验证工作。

第二个特点是适航审定程序非常注重过程的监管,以一个试验为例,最典型的步骤包含以下这样一些内容:首先,要编制相应的试验大纲,并提交局方批准,在这个试验大纲当中,要规定详细的试验步骤,还要规定清晰的通过和失败的准则。

在开始试验之前,要进行制造符合性检查。检查的目的是对试验装置是否满足试验大纲的要求进行检查,对试验件和试验飞机是否能够代表未来在市场上运营的航空产品进行确认。

而在整个试验过程中,在最关键的环节,局方还要参与试验的目击,最终要批准试验报告。从试验大纲,到制造符合性检查,到试验过程的目击,到最后批准试验报告,这是一个试验适航审定程序最典型的流程。

而对于试飞,又有更加特殊的要求。中国民航局、FAA都会颁发一个型号检查核准书的文件,简称TIA。在这个流程里,将由来自民航局的试飞员和申请人的试飞员一起登机来开展飞行,获取飞行数据,拿这个数据和申请人自身的飞行数据进行比对,确认它的一致性之后,才能够接受申请人产生的这些试飞数据,来表明对适航标准的符合性。

在接下来的发展中,适航审定中心还要对证据产生的过程进行严格的监管。因此我们也意识到这样一个流程往往会给我们民用航空产品的研制施加额外的时间成本,不管是中国、美国,还是欧洲,在这些年都进行了很多的探讨。FAA的审定指南已经明确提出了及时审定的概念,希望整个适航管理工作能够以一种及时的方式来促进航空业的发展。因此,它创建了一个申请人自我表明符合性的流程。

EASA给出的答案是创建了一个介入原则的调整,希望基于安全风险的等级来调整局方对民用航空器研制活动的介入程度。中国民航局也提出了基于风险评估的新的适航的流程。

挑战与展望

最后结合中国商飞公司的两型飞机来谈一谈未来的挑战和展望。从适航管理的角度来看,ARJ21-700飞机走过了从管理到技术的全路径。通过这个过程,我们学习了国际上最通行的适航审定的方法、流程,编制了审定计划,开展了对所有的试验试飞活动的管理,履行了一个严格的程序,而且我们非常关注适航标准背后的安全实质的要求,掌握了一大批重要的试验、试飞的方法,包括自然结冰、溅水、危险等级非常高的最小离地速度试飞等等。

随着适航标准的不断发展,C919飞机的试验试飞又面临新的挑战:标准又更新了。适航标准的修正速度是很快的,以美国的FAR25部为例,在20世纪,FAR25部有100个修正案,但从2001年到今天,它又修正了46次。

C919飞机要满足到第132号修正案水平的适航标准,但对于新的32个适航标准修正案,我们还缺乏非常直接的航空实践的积累,而且,标准的变化会产生更多的验证需求,反过来对效率会产生非常大的压力。我们在有限的时间里要及时完成所有的验证,来证明C919飞机的适航性,证明它的安全性,这是一个很大的挑战。

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