摘 要:对民用飞机预投产阶段的产品构型进行了分析和研究,对相关适航要求进行了分析和扩展,并结合某型号的实践经验,描述了民机预投产阶段应当进行的构型定义工作和重点问题解析。
关键词:预投产 构型 构型管理
中图分类号:V22文献标识码:A文章编号:1674-098X(2012)01(a)-0254-02
民用飞机项目在取得型号合格证后,开始批产阶段的制造。但是为了满足飞机交付客户的进度要求,型号合格证(TC)的申请人在型号合格审定阶段,先期投产部分架次的飞机,该阶段称为预投产阶段,该部分架次的飞机称为预投产飞机。
预投产飞机与批产飞机最显著的差别在于,预投产飞机制造时项目尚未取得TC证,因此飞机构型尚未达到最终状态,项目还在进行的试验、试飞等工作会造成为数不少的构型更改,因此造成预投产飞机与取证构型的构型差异。如何管理这部分差异,如何描述预投产飞机与批产飞机构型的符合性,是保证预投产飞机满足适航规章、满足设计要求的关键。
文中使用如下专用名词及其解释。
预投产:在飞机型号合格审定期间,为满足交付计划并获得适航批准,申请人进行的有限数量的该型飞机或其零部件的生产。
申请人:指飞机型号合格证申请人。
构型:指技术文件上规定,并在产品上体现的设计特征和性能。
构型管理:指从产品定义、设计、生产到产品支援的整个生命周期内的管理程序。它通过对产品标识、更改、审核和纪实等过程的控制,从而建立并维持产品的性能、功能特性和物理特性与产品的设计要求和使用信息之间的一致。
技术标准规定(TSO):是指由局方颁布的民用航空材料、零部件和机载设备的最低性能标准规定。
型号设计(Type Design):
型号设计包括如下内容:
(1)定义航空器构型和设计特征符合有关适航规章和环境保护要求所需的图纸、技术规范及其清单;
(2)确定民用航空器结构强度所需要的尺寸、材料和工艺资料;
(3)适航规章中规定的持续适航文件中的适航性限制部分;
(4)通过对比法来确定同一型号后续民用航空器的适航性和适用的环境保护要求的其他资料。
以上型号设计包括的资料称为型号设计资料。
制造符合性:是指民用航空产品和零部件的制造、试验、安装等符合经批准的设计。制造符合性检查分为试验件、零部件、装配件、安装、功能以及试验设施对于其设计数据资料的符合性进行核查并提供客观的证明。
1 预投产构型定义要求
民用飞机预投产产品是在尚未取得型号合格证(TC)阶段,申请人进行的有限数量的飞机产品或零部件。预投产工作的开展,其前提条件是申请人已经确定了飞机产品的构型,并获得型号合格证审查组(TCT)的认可。同时申请人认识并将承担由于通过制造符合性检查的该型飞机或零部件不符合经批准的型号设计而不被授予适航证、适航批准标签或不被批准安装的风险。
因此,对预投产飞机构型定义提出了关键的两点要求:
a)预投产飞机的构型定义必须具有足够的代表性,用于表明其与批准的型号设计构型的符合性。
b)预投产阶段,进行的工程更改必须分析其对预投产飞机产品的影响,并对工程更改在预投产飞机上的执行情况进行严格的跟踪和管理。
2 预投产飞机构型定义组成
2.1 图样构型
图样包括用于表明飞机产品构型的所有图样,包括二维图样和三维图样,及其更改。主要由机体结构图样和机体系统图样组成,不包括飞机研制阶段用于试飞和试验改装的图样。申请人需要编制预投产产品构型的零组件和图样清册,包含零组件号、图样编号以及图样的有效版本。同时预投产飞机涉及有限架次的飞机,申请人需要针对这些飞机编制单机的零组件清册或图样清册,用于定义预投产飞机单机构型。
上述提到用于预投产的两类清册:零组件清册和图样清册。民机设计采用的图样文件管理制度不同,会导致两类清册的不同用法,有时可以分开使用,有时可以合并使用。零组件件号与其图样号是一一对应关系的,两类清册可以合并使用;零组件件号与其图样是多对一的关系,则两类清册分开使用,两类清册的用途不同。预投产飞机是在尚未取得TC的阶段进行制造,可能存在部分零组件由于试验未完成、或发现问题等因素,因此零组件清册用于确定允许预投产的项目,即确定哪些飞机部件或系统组件允许预投产,零组件清册无需描述用于生产的图样的版本等信息。鉴于图样存在多个版本的情况,图样清册用于确定预投产飞机的零组件所用图样的版本。
所有用于预投产飞机制造的图样,必须是经过型号合格审查组的批准或认可。
2.2 装机设备构型
装机设备构型包括设备硬件构型和软件构型。
用于预投产飞机的装机设备,申请人必须明确给出用于预投产飞机装机的设备的硬件件号清册和软件版本清册,并获得适航批准。
2.3 工艺规范和材料规范
预投产飞机的构型定义还需包括在图纸中引用的工艺规范和材料规范。申请人给出用于预投产飞机的工艺规范清册和材料规范清册,并且获得适航批准。供应商采用的特种工艺规范也应包含其中,并获得适航批准。
2.4 工程文件
用于定义预投产飞机构型的文件还应包括一些直接用于生产制造的工程文件,例如零组件的安装技术条件、设备的安装规范等。零组件的安装技术条件需在图样中引用,并且随图样一起获得适航批准。
2.5 制造偏离
制造偏离包括故障拒收报告、材料代用单和工艺偏离。申请人需给出故障拒收报告清册、材料代用清册和工艺偏离清册,并获得适航批准。
3 预投产飞机构型的符合性
预投产飞机是在取得TC之前开始生产,并用于交付客户的飞机,因此预投产飞机的构型能否代表飞机最终的取证构型,就成为预投产阶段构型定义的关键。由于预投产阶段的特殊性,试验、试飞尚未完成,试验试飞过程中出现的工程更改就无法避免,因此预投产阶段,申请人必须表明预投产飞机构型定义的符合性。
预投产飞机零组件投产是在飞机取证构型最终之前进行,因此预投产零组件投产后,仍会有设计更改发出,造成预投产零组件构型与取证构型的差异。这种差异产生的原因由如下几个方面:
a)设计改进。由于产品未最终冻结构型,因此一些设计改进工作在持续进行中,但这些改进对已经生产或装配的产品没有影响,在制品无需进行返修或换新。这类更改是从某架机以后开始执行,但并没有完全覆盖所有的预投产架次飞机,这类改进工作造成部分预投产产品与取证构型存在差异。
b)重大问题的临时处理。在试验、试飞过程中发生重大问题,因而发出设计更改,更改影响到预投产架次飞机,但是某些零组件已经生产或装配,无法按照设计更改后的图样进行生产或装配,这种情况只能对该架次飞机的零组件采用临时处理措施。这类问题的临时处理工作同样会造成部分预投产产品与取证构型存在差异。
上述两种原因引起的构型差异,要求申请人在每次工程更改发出时,分析更改对预投产产品的影响,评估其影响的范围和更改执行的有效性。申请人应当在预投产飞机部件交付和全机交付时,对交付的部件和飞机进行差异描述,并且对这些差异进行评估,表明这些差异对预投产飞机的功能和性能等没有影响,不需要对这些更改进行补充试验或试飞,预投产飞机构型能够代表取证构型。
对于预投产阶段装机设备的更改。不含软件的系统装机设备,确定其用于预投产的产品件号后,发生了设计更改,如果设计更改涉及产品功能性能、外形尺寸、安装接口的更改,就必须将该产品进行退返,要求供应商重新交付新产品,使得产品的预投产构型与取证构型符合。对于含软件的系统装机设备,确定其用于预投产的产品硬件件号和软件版本后,发生了软件更改,在软件完成相关的功能试验和飞行试验后,允许该设备在交付后现场进行软件升级或者退返升级,使得预投产产品的软件构型与取证构型符合。但是这类涉及软件更改的设备,在完成软件升级之前不允许其装机交付。
4 预投产飞机构型重点关注的问题
民用飞机在取得TC之前的预投产工作,是一项全新的课题。在预投产飞机的构型定义、构型控制、供应商控制、重大问题处理等方面均需执行相较于批产飞机更加严格的要求。在预投产飞机构型定义方面重点关注如下几个问题。
供应商交付产品的预投产构型定义:
1)供应商产品的图样构型
对于供应商交付产品,除了用产品件号定义产品构型,图样也是供应商产品构型定义文件。在最初签订的合同中已经明确,供应商需要向申请人提供交付产品的图样,并得到申请人和适航的批准或认可。
预投产阶段,供应商产品构型尚未冻结,即未达到取证状态。供应商产品构型的更改可能会引起产品硬件件号的更改和图样的更改。对于引起供应商交付产品件号更改的构型变化,必须严格受控,即其每一次的更改需要获得申请人和适航的批准,之后才能作为预投产产品进行交付。对于仅仅引起供应商产品图样更改的构型变化,是否需要申请人和适航对其每一次的更改进行监控,则需要基于对供应商内部构型控制体系的审查和认可。一般情况下,在不影响产品硬件件号的前提下,供应商产品的图样更改只需要定期报申请人和适航批准和认可即可,报批期限可以双方在合同中明确。
由于知识产权或合同等其他原因,供应商不向申请人提供产品图纸或仅提供产品顶层图、接口图。这种情况,就要求供应商提供图样清册,包含装配图和零件图,并且提交申请人和适航批准或认可。
2)预投产产品的控制投产
预投产期间,由于试验试飞发生重大问题或是重大的设计改进引起的工程更改,都会影响预投产产品的构型与取证构型的不符合。这就要求申请人制定一套完整的控制流程,对预投产阶段发生的、而且影响预投产产品的工程更改进行严格控制。包括对允许预投产的零组件的控制投产以及对已投产产品的返修和跟踪。
5 总结
民用飞机的预投产的开展是为了满足客户对飞机交付的需求,申请人和适航共同对预投产飞机承担风险。预投产飞机的构型是否符合最终的取证构型,是预投产飞机取得单机适航证和交付客户的关键。
申请人需要遵从如下两个方面原则去定义预投产飞机的构型:
a)允许进行预投产的零组件或装机设备的构型,其功能、性能等软硬件特性符合最初的设计要求,或者通过试验、试飞达到了其设计指标;对明确不符合设计要求和指标的零组件或装机设备不允许预投产。
b)预投产期间发生的工程更改,需要分析其对预投产产品的影响,评估是否需要预投产产品进行影响的更改或给出不需要进行更改的证明。并获得适航的批准或认可。
保证预投产飞机的安全性,是预投产工作开展的前提;保证预投产飞机构型的符合性,是预投产飞机交付客户的关键。
参考文献
[1]民用航空产品和零部件合格审定规定,CCAR-21-R2,1998.
[2]ARJ21飞机预投产管理程序,AP-21-AA-2009-17,2009.