謝春穩(wěn)，周新銘，史新芳

(航空工業(yè)新航集團民機事業(yè)部，河南 新鄉(xiāng) 453019)

1 引 言

民用飛機研制過程中，機載設(shè)備鑒定試驗用來驗證產(chǎn)品對飛機設(shè)計目標的滿足和對適航條款的符合性，以確保飛機正常運行和飛行安全[1-3]。在鑒定試驗進行過程中，由于試驗項目多、周期長、步驟繁瑣，極易出現(xiàn)試驗更改的情況，包括試驗方法的更改、試驗設(shè)備的調(diào)整和試驗順序的變化等。當試驗過程出現(xiàn)更改時，如何通過有效的更改控制確保更改的唯一性、可追溯性和關(guān)聯(lián)性，提供給顧客和適航局方相關(guān)證據(jù)和證明，成為民機鑒定試驗關(guān)注的重點[4，5]。

目前，國產(chǎn)民機機載設(shè)備按照國際標準進行研制仍處于起步階段，關(guān)于鑒定試驗更改控制的研究未見報道。新航116廠民機事業(yè)部參與了某大型民用客機機載設(shè)備的研制，并首次按照國際通用的民機標準和流程進行驗證。在鑒定試驗過程中，多次接受顧客和適航局方的現(xiàn)場目擊檢查。為使試驗更改控制更加有效，以某大型客機燃油系統(tǒng)10項產(chǎn)品為研究對象，對鑒定試驗更改控制進行了研究。

2 研究對象介紹

新航116廠為某大型客機燃油系統(tǒng)配套產(chǎn)品共計10項，產(chǎn)品清單見表1。其中，閥和濾網(wǎng)的主要功能分別為調(diào)節(jié)燃油的流通方向和過濾燃油介質(zhì)中的雜質(zhì)污物。燃油產(chǎn)品首飛試驗項目總數(shù)為152項。

表1 新航116廠為某大型客機燃油系統(tǒng)配套產(chǎn)品

3 鑒定試驗更改途徑及流程

民機機載設(shè)備在鑒定試驗過程中，鑒定試驗程序QTP更改一般分為兩種情況：一是試驗程序內(nèi)容更改，包括試驗方法更改、試驗項目更改、試驗順序更改等；二是產(chǎn)品在鑒定試驗過程中出現(xiàn)故障或隨飛機、系統(tǒng)聯(lián)試時發(fā)生故障，導(dǎo)致產(chǎn)品構(gòu)型發(fā)生更改，需要與顧客確認已完成試驗項目的有效性，明確新構(gòu)型的試驗范圍，QTP隨之發(fā)生更改。當QTP發(fā)生更改時，主要通過表2中的方法進行更改控制。從表2可以看出，當鑒定試驗內(nèi)容出現(xiàn)更改時，可以根據(jù)更改內(nèi)容多少及更改時機分為QTP升版、試驗偏離TDR和QTP紅線標注；而當產(chǎn)品構(gòu)型發(fā)生更改時，需要重新編制QTP。

表2 民機機載設(shè)備鑒定試驗更改內(nèi)容及途徑

3.1 QTP內(nèi)容更改

QTP升版、辦理試驗偏離TDR或進行QTP紅線標注的流程基本一致，如圖1所示。QTP升版由于涉及的內(nèi)容較多，評審周期相對較長。試驗偏離TDR和QTP紅線標注批準周期相對較短，特別是紅線標注，是顧客、局方均在試驗現(xiàn)場的情況下實現(xiàn)文件的評審和批準。

圖1 QTP內(nèi)容更改的審批流程

QTP升版時需要提交工程更改申請ECP、新版QTP、舊版QTP的更改標記以及對顧客意見表的回復(fù)等4份文件。例如，通氣浮子閥的振動試驗更改時采用QTP升版。圖2是通氣浮子閥按DO-160G[6]進行振動試驗時的初始安裝原理圖，產(chǎn)品模擬飛機安裝放置在油箱內(nèi)，在浸沒燃油的狀態(tài)下進行振動試驗。雖然在飛機飛行過程中存在該工作狀態(tài)，但隨著飛行過程中燃油不斷消耗，產(chǎn)品會逐漸暴露在燃油液面以上。失去燃油的緩沖作用后，產(chǎn)品的振動會更加嚴酷。因此，初始試驗方案未考核到產(chǎn)品最嚴酷的工作狀態(tài)。

圖2 通氣浮子閥初始振動試驗原理圖

改進后的試驗方案如圖3所示，去除油箱及燃油，模擬在飛行過程中產(chǎn)品最嚴酷的工作狀態(tài)，對需求進行充分的驗證。該更改過程通過QTP升版完成，顧客和局方批準新版QTP后，按照新版QTP進行試驗。

圖3 通氣浮子閥優(yōu)化后振動試驗原理圖

鑒定試驗程序是指導(dǎo)實施鑒定試驗一系列要求的文件，試驗程序的清晰、正確和完整是順利完成試驗的前提。圖4是加油電磁閥雷電試驗中電感應(yīng)測試原理圖，適航審定人員在進行試驗?zāi)繐魰r發(fā)現(xiàn)，在試驗程序中規(guī)定了電壓，但在原理圖中未標出接電位置。試驗程序不夠清晰、完整，不利于試驗操作。按照適航審定人員要求辦理了試驗偏離TDR，在偏離單中明確了接電位置及電壓大小，如圖5所示。顧客和局方批準偏離單后，按照偏離單完成試驗。

圖4 原始的線纜感應(yīng)測試原理圖

圖5 改進的線纜感應(yīng)測試原理圖

3.2 產(chǎn)品構(gòu)型發(fā)生更改

在產(chǎn)品鑒定試驗過程中或隨飛機、系統(tǒng)聯(lián)試時，產(chǎn)品可能會出現(xiàn)故障，改進優(yōu)化結(jié)構(gòu)的過程會發(fā)生構(gòu)型更改。當構(gòu)型發(fā)生更改時，需要與顧客共同確認新構(gòu)型的試驗范圍。試驗范圍確定方法按照圖6中的流程進行。

圖6 構(gòu)型更改時QTP審批流程

構(gòu)型更改產(chǎn)品已完成部分鑒定試驗，經(jīng)評估確認有效試驗項目后，在舊構(gòu)型QTP文件中刪除需要重新進行的試驗項目，僅保留有效、不需要新構(gòu)型再次驗證的試驗項目，舊構(gòu)型的QTP升版后仍須得到顧客的批準，批準后存檔備查，不再指導(dǎo)試驗。在新構(gòu)型QTP中，僅編制需要重新驗證或還未進行的試驗項目。例如，如表3所示，構(gòu)型更改前產(chǎn)品共有6項試驗，經(jīng)評估后序號2、3、4試驗項目有效，則舊構(gòu)型產(chǎn)品的QTP升版后僅包含這3項試驗，如表4所示。其余試驗項目需要用新構(gòu)型產(chǎn)品進行驗證，如表5所示。

表3 原構(gòu)型產(chǎn)品QTP

表4 原構(gòu)型產(chǎn)品QTP升版

表5 編制新構(gòu)型產(chǎn)品QTP升版

4 鑒定試驗更改原因分析

對為某大型客機配套的10項燃油產(chǎn)品鑒定試驗過程中出現(xiàn)的26項鑒定試驗更改原因進行歸納分類，分為需求分析不全面、試驗臺故障或選用不合理、試驗進度需要調(diào)整試驗項目、試驗程序不清晰或不正確、試驗操作不規(guī)范或不正確、試驗記錄不清晰或不全面等6個類別。對以上6個類別出現(xiàn)的概率進行統(tǒng)計，結(jié)果如圖7所示。

圖7 鑒定試驗更改分析

從圖7可以看出，需求分析不全面導(dǎo)致試驗發(fā)生更改的概率最高，為25.71%，暴露了在研制前期需求確認階段工作的不足。試驗臺故障或選用不合理導(dǎo)致試驗更改的概率為20%，位于第二位。雖然在鑒定試驗前對試驗設(shè)備做了大量調(diào)研，但由于問題識別和設(shè)備維護能力不足，因試驗設(shè)備導(dǎo)致試驗出現(xiàn)問題的概率較高。因試驗進度要求需要調(diào)整試驗順序等，更新QTP的概率為17.14%，后續(xù)在編制試驗程序時需要考慮首飛階段的需要，對試驗順序進行合理優(yōu)化。試驗程序不清晰或不正確導(dǎo)致試驗出現(xiàn)更改的概率為14.29%，在后續(xù)試驗過程中，應(yīng)優(yōu)化試驗程序，便于試驗人員操作。試驗記錄及試驗操作不規(guī)范或不正確導(dǎo)致試驗出現(xiàn)更改的問題均為11.43%，對鑒定試驗信息的用途認識不足，忽視信息記錄，這些都會影響鑒定試驗的質(zhì)量。

5 鑒定試驗過程優(yōu)化

對于某大型客機燃油產(chǎn)品鑒定試驗中出現(xiàn)的問題，通過基于系統(tǒng)工程進行需求分析、增加試驗設(shè)備選用說明、規(guī)范試驗過程檢查確認和定制試驗記錄等措施進行優(yōu)化改進。

5.1 加強需求分析

民機機載設(shè)備的研制過程就是基于需求的實現(xiàn)過程，需求的影響貫穿于產(chǎn)品研制的整個生命周期，無論是設(shè)計、驗證還是集成都離不開需求分析。在已進行的鑒定試驗中，因需求分析不全而導(dǎo)致試驗出現(xiàn)問題所占的比例最高，為25.71%，這暴露了前期需求分析存在一定問題。例如，顧客提供的加油電磁閥的設(shè)計規(guī)范中要求按照ARP1401[7]進行結(jié)冰試驗。產(chǎn)品在進行ARP1401結(jié)冰試驗過程中，出現(xiàn)堵塞和流阻增大的現(xiàn)象，在同相關(guān)專家進行交流、借鑒經(jīng)驗后得知該產(chǎn)品屬于加油系統(tǒng)，而ARP1401僅適用于供油系統(tǒng)，并不適用于該產(chǎn)品，最終同顧客溝通取消了該項試驗。因此，需要采用科學的方法捕獲和分析需求，才能使驗證過程更加合理充分。SAE ARP 4754A[8]和系統(tǒng)工程手冊[9]均提出了基于系統(tǒng)和集成的思維，在產(chǎn)品研發(fā)過程中不僅關(guān)注系統(tǒng)本身，也要關(guān)注系統(tǒng)與其它系統(tǒng)和環(huán)境的相互作用；不僅關(guān)注系統(tǒng)本身的工程設(shè)計和實現(xiàn)，也要關(guān)注那些制約設(shè)計和實現(xiàn)的外部因素。

圖8是基于系統(tǒng)的思維開發(fā)的需求分析流程，對需求捕獲階段得出的需求進行正確性和完整性檢查，確認需求是清晰的、可驗證的、與其他需求是相符合的，以及對需求集是必要的。同時在規(guī)定的運行環(huán)境中，需求在全生命周期內(nèi)各個階段的所有運行模式下，滿足顧客、用戶、維修人員、審定局方以及飛機、系統(tǒng)、項目開發(fā)人員等方面的要求[10]。通過對需求進行正確性和完整性檢查，生成符合性矩陣表，符合性矩陣中記錄各項需求的符合狀態(tài)、驗證方法等信息，同時對識別的風險項進行跟蹤。產(chǎn)品符合性矩陣不斷更新完善，在民機機載設(shè)備的整個研制周期中，需求將持續(xù)地被確認、實施、驗證，最終在產(chǎn)品研制完成時，結(jié)束整個確認與驗證過程。

圖8 需求分析流程

5.2 增加設(shè)備更換的補充規(guī)定

參照國外供應(yīng)商在鑒定試驗程序中對試驗臺和儀器儀表的補充規(guī)定，對試驗臺增加了“注：當列出的設(shè)備不可用時，可用同等功能和精度的設(shè)備替代”。增加了補充規(guī)定后，當所選試驗臺被占用或出現(xiàn)故障時，可以更換到其他適用的試驗臺繼續(xù)進行試驗，這樣就大大緩解了試驗資源沖突，同時也避免了因試驗臺故障或維修而造成的試驗延期。

5.3 規(guī)范試驗臺檢查掛簽

在鑒定試驗過程中出現(xiàn)了沒有嚴格按照試驗程序操作的情況。為了加強對試驗程序?qū)嵤┻^程的監(jiān)督和控制，在試驗前、試驗中及試驗后進行檢查和確認。表6是某大型客機燃油產(chǎn)品在鑒定試驗過程中使用的檢查單，檢查內(nèi)容包含試驗方法、試驗環(huán)境、儀器儀表、工裝、試驗設(shè)備、安裝連接及試驗資料等內(nèi)容，通過試驗檢查確保試驗程序中的相關(guān)要求落實到位。

表6 鑒定試驗檢查單

5.4 定制試驗記錄

在鑒定試驗過程中，有些試驗實際上是有效的，但由于不重視試驗過程中各種信息的記錄，缺少完整、有效的記錄數(shù)據(jù)，從而無法證明試驗的有效性，導(dǎo)致試驗重新進行。為了加強試驗過程監(jiān)控和信息記錄，對試驗記錄進行模板定制化，在定制的試驗記錄表中，只預(yù)留出需要填寫試驗數(shù)據(jù)的空格，限制試驗人員主觀發(fā)揮，避免試驗記錄因人而異。定制試驗?zāi)０搴螅囼炗涗浨逦?、準確、完整，為審查試驗實施過程的有效性和判斷試驗結(jié)果的準確性提供了依據(jù)，得到顧客和適航審定人員的認可。

6 結(jié) 論

本文對民機機載設(shè)備的鑒定試驗更改控制方法進行了論述，并通過相關(guān)示例證實了QTP升版、試驗偏離TDR及紅線標注等更改控制方法的有效性。對某大型客機燃油產(chǎn)品鑒定試驗中出現(xiàn)的更改歸納總結(jié)為需求分析不全面、試驗臺故障或選用不合理、試驗進度需要、試驗程序不清晰或不正確、試驗操作不規(guī)范或不正確、試驗記錄不清晰或不全面等6個類別，所占比例分別為25.71%、20%、17.14%、14.29%、11.43%和11.43%，暴露出在需求分析、設(shè)備維護、試驗排序及試驗操作等方面的不足。根據(jù)鑒定試驗問題分析得出的結(jié)果，對應(yīng)提出了基于系統(tǒng)工程進行需求分析、合理選用及更換設(shè)備、規(guī)范試驗操作和定制試驗記錄的改進優(yōu)化措施，從而達到降低試驗成本和縮短試驗周期的目的。