■ 郭犇 陳芝來 龔立鋒 肖華中/ 中國航發(fā)動研所

（郭犇，中國航發(fā)動研所，工程師，主要從事航空發(fā)動機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化和構(gòu)型管理工作）

民用航空發(fā)動機(jī)持續(xù)適航階段的設(shè)計(jì)更改管理是持續(xù)適航階段構(gòu)型管理的重要活動，涉及發(fā)動機(jī)產(chǎn)品基線的變更，也關(guān)系到發(fā)動機(jī)適航安全性和經(jīng)濟(jì)性的持續(xù)提升。型號合格證的申請人必須在適航取證階段明確持續(xù)適航階段的設(shè)計(jì)更改管理程序。

中國航發(fā)東安與法國賽峰直升機(jī)發(fā)動機(jī)公司（原透博梅卡公司）于2008年7月15日正式簽署了合作協(xié)議，雙方以50∶50對等合作模式聯(lián)合研制1300kW功率級民用渦軸發(fā)動機(jī)，中方代號為渦軸16（WZ16），配裝AC352直升機(jī)（見圖1）。WZ16發(fā)動機(jī)于2019年10月8日取得中國民用航空局（CAAC）頒發(fā)的型號合格證（見圖2），進(jìn)入了持續(xù)適航階段。WZ16發(fā)動機(jī)是國內(nèi)第一型嚴(yán)格遵照適航規(guī)章完成適航取證的國際合作民用航空發(fā)動機(jī)型號，進(jìn)入持續(xù)適航階段后，設(shè)計(jì)更改不僅要接受中法雙方的協(xié)同管控，最終還要接受CAAC的直接管控。中國航發(fā)動研所、中國航發(fā)東安和賽峰直升機(jī)發(fā)動機(jī)公司基于前期國際合作基礎(chǔ)，共同建立了三方認(rèn)可的持續(xù)適航階段設(shè)計(jì)更改管理程序，并接受了CAAC對設(shè)計(jì)更改的管控，可為其他民用航空發(fā)動機(jī)型號設(shè)計(jì)更改管理提供重要借鑒。

圖1 AC352直升機(jī)

圖2 渦軸16發(fā)動機(jī)及型號合格證

適航規(guī)章中的更改

CCAR-21-R4《民用航空產(chǎn)品和零部件合格審定規(guī)定》中第21.93條將持續(xù)適航階段的更改分為大改和小改兩類。其中第21.101條又將大改分為實(shí)質(zhì)性更改、重大更改和非重大更改3類。這3類大改的典型示例已被美國聯(lián)邦航空局（FAA）、歐洲航空安全局（EASA）和加拿大運(yùn)輸民航局（TCCA）通過國際合作項(xiàng)目的形式采納，并已被寫入了AC-21-AA-2014-36《航空產(chǎn)品設(shè)計(jì)更改審定基礎(chǔ)的確定方法》附錄A和AC33-2B《航空發(fā)動機(jī)型號合格審定手冊》中。

實(shí)質(zhì)性更改定義與典型示例

CCAR-21部第21.19條對實(shí)質(zhì)性更改的定義為：民用航空產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、動力、推力或者質(zhì)量發(fā)生重大改變，需對該民用航空產(chǎn)品與適用規(guī)章的符合性進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的全面審查，并需要重新申請新的型號合格證。AC-21-AA-2014-36附錄A表4中給出了民用航空發(fā)動機(jī)典型的實(shí)質(zhì)性更改示例，主要包括傳統(tǒng)的渦扇發(fā)動機(jī)變?yōu)辇X輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)；低涵道比發(fā)動機(jī)變?yōu)楦吆辣劝l(fā)動機(jī)，增加進(jìn)氣道面積；渦軸發(fā)動機(jī)變?yōu)闇u槳發(fā)動機(jī)；傳統(tǒng)的有涵道風(fēng)扇變成無涵道風(fēng)扇。從第21.19條定義和實(shí)質(zhì)性更改示例可以看出，實(shí)質(zhì)性更改實(shí)際上對應(yīng)為發(fā)動機(jī)的改型。

重大更改定義與典型示例

CCAR-21部第21.101條第（二）款第1項(xiàng)對重大更改的定義為：原民用航空產(chǎn)品的總體構(gòu)型、構(gòu)造原理發(fā)生產(chǎn)品級的重大更改，或者用于原民用航空產(chǎn)品的合格審定假設(shè)不再有效的重大更改。AC-21-AA-2014-36附錄A表4和AC33-2B中給出了民用航空發(fā)動機(jī)典型的實(shí)質(zhì)性更改示例，主要包括增加或減少壓氣機(jī)或渦輪級數(shù)、更改壓氣機(jī)壓比、高應(yīng)力零件材料或設(shè)計(jì)更改對適航性產(chǎn)生不利影響等發(fā)動機(jī)性能方面的更改，以及主要部組件互換性的更改。從第21.101條定義和重大更改示例來看，重大更改實(shí)際上對應(yīng)為發(fā)動機(jī)型號的系列化發(fā)展。

非重大更改定義與典型示例

對于不滿足CCAR-21部第21.101條第（二）款第1項(xiàng)要求的更改，即更改不涉及原民用航空產(chǎn)品的總體構(gòu)型、構(gòu)造原理變化的更改，以及用于原民用航空產(chǎn)品的合格審定假設(shè)依然有效的較大更改。AC-21-AA-2014-36附錄A中基于功能、性能沒有發(fā)生改變且合格審定的假設(shè)仍然有效的前提，給出了非重大更改的典型示例，主要包括壓氣機(jī)盤更換材料；增加或減少壓氣機(jī)/渦輪的級數(shù)，但不改變運(yùn)行性能包線；發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)內(nèi)部引進(jìn)新部件，但未影響系統(tǒng)功能；軸承更改；用改進(jìn)的相似材料進(jìn)行新的葉片設(shè)計(jì)；改進(jìn)風(fēng)扇葉片設(shè)計(jì)；滑油箱重新設(shè)計(jì)；改變時(shí)壽件的限制；改變排氣溫度限制；構(gòu)型更改沒有改變審定維修要求等。

小改定義與典型示例

CCAR-21部第21.93條將小改定義為：對民用航空產(chǎn)品的質(zhì)量、平衡、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、可靠性、使用特性以及適航性沒有顯著影響的更改，包括除大改以外的所有更改。AP-21-03-R4中第6.2條給出了典型的適航小改示例。針對航空發(fā)動機(jī)型號，AC33-2B中將更改范圍擴(kuò)充至工藝更改。民用航空發(fā)動機(jī)典型的小改示例主要包括公差微小變化，合理加大圓角半徑，允許增加厚度而不產(chǎn)生不利影響，一般零件材料的代用與改進(jìn)，熱處理改進(jìn)（不降低經(jīng)受高應(yīng)力零件的延伸率），一般零件設(shè)計(jì)方面的小改，不降低材料機(jī)械性能的零件加工或工藝上的改進(jìn)。

型號更改分類、定義

在WZ16發(fā)動機(jī)研制階段，CAAC只審核設(shè)計(jì)更改程序，并不限定設(shè)計(jì)更改的具體分類方法。中法雙方根據(jù)適航規(guī)章和型號內(nèi)部程序文件，統(tǒng)一了雙方份額的設(shè)計(jì)更改分類，主要依據(jù)是否影響“3F”，即功能（Function）、接口（Fit）、形狀（Form），來劃分大改和小改。由于適航規(guī)章中大改的實(shí)質(zhì)性更改和重大更改分別對應(yīng)發(fā)動機(jī)的改型和型號系列化發(fā)展，在國內(nèi)一般均按照新型號開展研制工作，所以型號持續(xù)適航階段不會出現(xiàn)這兩類更改。因此，WZ16發(fā)動機(jī)仍按研制階段設(shè)計(jì)更改分類方法，將設(shè)計(jì)更改分為大改和小改兩類，且對大改不再進(jìn)行細(xì)分。

設(shè)計(jì)大改

當(dāng)更改影響“3F”中的任何一個(gè)或多個(gè)時(shí)，就判定為設(shè)計(jì)大改（Modification），需要更改零件號。典型的設(shè)計(jì)大改主要包括影響構(gòu)型規(guī)范要求、功能互換性、尺寸互換性、部組件特性、維護(hù)和維修手冊或安裝/使用手冊中的適航限制章節(jié)或型號合格證書數(shù)據(jù)表（TCDS）的更改。

設(shè)計(jì)小改

當(dāng)更改不影響“3F”中的任何一個(gè)時(shí)，就判定為設(shè)計(jì)小改（Amendment），僅需要更換零件版本號。典型的設(shè)計(jì)小改主要包括：僅影響部組件的物理特性，但不影響物理接口、功能接口及與其他部件的連接放入更改；僅對定義文件做修訂錯(cuò)誤、規(guī)范內(nèi)容表達(dá)、調(diào)整排版等修正處理，但不影響定義本身，不涉及實(shí)際的設(shè)計(jì)更改工作，對制造方法不產(chǎn)生影響的更改；因設(shè)計(jì)大改導(dǎo)致的發(fā)動機(jī)構(gòu)型清單文件的關(guān)聯(lián)更改。

圖3 大改更改流程

圖4 小改更改流程

更改流程

為保證持續(xù)適航階段設(shè)計(jì)更改分類的一致性，中國航發(fā)動研所提出的設(shè)計(jì)更改先按型號更改分類方法提交更改申請。中國航發(fā)東安向CAAC呈報(bào)更改申請的同時(shí)遞交產(chǎn)品設(shè)計(jì)更改呈報(bào)表，再次明確按適航規(guī)章中的設(shè)計(jì)更改類別，來保證對適航規(guī)章要求的一致性。WZ16發(fā)動機(jī)持續(xù)適航階段設(shè)計(jì)更改流程主要由更改請求、更改申請、更改通知、更改驗(yàn)證、更改實(shí)施和更改反饋等環(huán)節(jié)組成，設(shè)計(jì)大改和小改的更改流程分別如圖3和圖4所示，兩者主要在更改申請和更改驗(yàn)證兩大環(huán)節(jié)上存在較大差異。

更改請求

中國航發(fā)動研所和中國航發(fā)東安均可根據(jù)CAAC、直升機(jī)用戶和內(nèi)部實(shí)際需求提出設(shè)計(jì)更改請求，并初步判定更改的必要性和可行性。中國航發(fā)動研所作為設(shè)計(jì)更改請求的匯總方，中國航發(fā)東安提出或代為提出的更改請求通過協(xié)調(diào)函的形式傳遞至中國航發(fā)動研所。

更改申請

中國航發(fā)動研所設(shè)計(jì)人員接收并初步同意更改請求后，將編制更改申請單初稿并初步判別更改類別，分析更改影響以及是否存在關(guān)聯(lián)更改或不一致更改，制定具體的更改方案，提出更改實(shí)施建議。構(gòu)型控制委員會（CCB）一般在工作例會或?qū)ｎ}會議上對更改申請進(jìn)行評審。

對于小改申請，中國航發(fā)動研所僅與中國航發(fā)東安展開協(xié)調(diào)，不涉及審定基礎(chǔ)的變更和符合性驗(yàn)證計(jì)劃的編制。而對于大改申請，中國航發(fā)動研所將與賽峰直升機(jī)發(fā)動機(jī)公司、中國航發(fā)東安共同協(xié)商更改方案，中國航發(fā)動研所的適航工程師（AE）將按照原TC取證時(shí)采用的審定基礎(chǔ)，根據(jù)更改可能的影響范圍重新梳理適用的適航要求，形成更改的審定基礎(chǔ)。如果更改相對于原審定基礎(chǔ)采用了新技術(shù)、新設(shè)計(jì)或添加了新用途，中國航發(fā)動研所適航工程中心將制定專用條件草案，或采用后續(xù)能覆蓋該新技術(shù)、新設(shè)計(jì)或新用途的規(guī)章版本作為審定基礎(chǔ)。同時(shí)，AE根據(jù)重新梳理的審定基礎(chǔ)，編制對應(yīng)的符合性驗(yàn)證計(jì)劃。

在為期1年的證后試運(yùn)行期間，中國航發(fā)東安在產(chǎn)品設(shè)計(jì)更改呈報(bào)表中明確按適航規(guī)章中的設(shè)計(jì)更改類別（僅包括大改-非重大更改和小改兩類），并及時(shí)將小改更改申請單，或大改更改申請單、審定基礎(chǔ)和符合性驗(yàn)證計(jì)劃提交CAAC審批。只有當(dāng)更改申請被批準(zhǔn)后，方可發(fā)放更改通知，啟動后續(xù)的更改程序。在試行期結(jié)束后，CAAC授權(quán)委任工程代表（DER）審批設(shè)計(jì)小改申請，不再直接由CAAC審批。中國航發(fā)東安每6個(gè)月向CAAC集中報(bào)備一次設(shè)計(jì)小改申請，但大改申請仍是及時(shí)報(bào)批。

更改通知

設(shè)計(jì)人員根據(jù)CAAC或DER批準(zhǔn)的更改申請單、更改方案來編制更改通知或更改單，同時(shí)更改相關(guān)構(gòu)型定義文件。大改更改須發(fā)放至中國航發(fā)東安和賽峰直升機(jī)發(fā)動機(jī)公司確認(rèn)，小改更改通知中國航發(fā)東安和賽峰直升機(jī)發(fā)動機(jī)公司。

更改驗(yàn)證

對于無須開展驗(yàn)證試驗(yàn)的更改，符合性核查工程師（CVE）按《民用航空發(fā)動機(jī)適航符合性核查程序》完成設(shè)計(jì)符合性核查后，由CAAC開展非試驗(yàn)類驗(yàn)證工作審查。

對于需開展驗(yàn)證試驗(yàn)的更改，更改申請人以技術(shù)通知單的形式通知中國航發(fā)東安準(zhǔn)備試驗(yàn)件或試驗(yàn)發(fā)動機(jī)。CAAC將依次開展試驗(yàn)件或試驗(yàn)發(fā)動機(jī)制造符合性檢查和試驗(yàn)制造符合性檢查。制造符合性核查通過后，試驗(yàn)部門按《民用航空發(fā)動機(jī)適航取證程序》的取證試驗(yàn)流程開展試驗(yàn)驗(yàn)證工作，向CAAC提交符合性驗(yàn)證資料。

更改實(shí)施

對于設(shè)計(jì)大改，完成符合性驗(yàn)證工作后，中國航發(fā)動研所及時(shí)對發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)構(gòu)型清單進(jìn)行關(guān)聯(lián)更改，并及時(shí)經(jīng)中國航發(fā)東安向CAAC遞交更改后的發(fā)動機(jī)構(gòu)型定義文件及清單。對于設(shè)計(jì)小改，中國航發(fā)動研所定期對發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)構(gòu)型清單進(jìn)行關(guān)聯(lián)更改，并定期經(jīng)中國航發(fā)東安向CAAC報(bào)備更改后的發(fā)動機(jī)構(gòu)型定義文件及清單。只有當(dāng)更改數(shù)據(jù)被納入發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)構(gòu)型清單時(shí)，才認(rèn)為是有效更改。中國航發(fā)東安在接收到新版發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)構(gòu)型清單后，開展更改貫徹與實(shí)施工作。

更改反饋

中國航發(fā)東安完成更改貫徹后，以設(shè)計(jì)更改貫徹反饋單的形式向中國航發(fā)動研所反饋工藝文件的貫徹情況，在制品、制成品、已交付產(chǎn)品（含外場產(chǎn)品和返廠產(chǎn)品）等實(shí)物的貫徹情況，以及制造方關(guān)聯(lián)更改的貫徹情況，實(shí)現(xiàn)對設(shè)計(jì)更改的閉環(huán)管理。

結(jié)束語

民用航空發(fā)動機(jī)持續(xù)適航階段設(shè)計(jì)更改是對發(fā)動機(jī)取證構(gòu)型和產(chǎn)品基線的更改，將直接影響批產(chǎn)發(fā)動機(jī)的最終交付狀態(tài)，因此是構(gòu)型管理的重要活動之一。目前，國內(nèi)在民用航空發(fā)動機(jī)持續(xù)適航階段對設(shè)計(jì)更改的管控經(jīng)驗(yàn)還相對薄弱，需要持證人進(jìn)一步規(guī)范設(shè)計(jì)更改程序，增強(qiáng)對更改分類的準(zhǔn)確判別，強(qiáng)化對更改申請的評審與決策，提高更改貫徹效率，加強(qiáng)對設(shè)計(jì)更改的全閉環(huán)管控。