欢度五一节长假——休息是幸福,劳动是快乐。这篇微文是我享受幸福、又快乐劳动的一个小产物。
这原本是为新版中国大百科航空卷撰写的一份“中词条”。大约两个月前,负责整个“基础技术”部分撰写任务的蔡小斌同志约我,说“航空技术基础”这个条目涉及面宽,背景变化多,你来撰写吧。从命后的我,两易其稿,在4月18日召开的小组会上接受了审议。根据大家提出的意见,我又做了一些补充学习和资料搜集,利用五一假日时间改出第三稿。
感谢李俊昇、危运生等提出具体修改建议,感谢吴艳、吴静敏等人的热情帮助。我的工作仅在于用我的经验与认知,对分散在各种文件、书籍内以及专业科技人员提供的素材,进行辨识、裁剪和组合,形成一份关于“航空技术基础”的全貌性诠释。
为什么贴在这里呢?一方面文稿内容应大体无误,便于有需求、感兴趣的朋友提前分享;另一方面,撰写本身是开放的、集智的,需要迭代,方可到位,希望得到多方面的进一步意见,以便使终稿更准确、更完善。
需要说明的是,航空技术基础的概念是多义的;而在国家级航空科研计划管理中,航空技术基础被赋予特定含义。目前,我国国家民机科研计划和军方航空预先研究计划中均设有“航空技术基础”项目,虽所含细目、关注重点和管理方式有所不同,但总的趋向是,涵盖内容与时俱进,不断丰富,这也从一个侧面反映出我国航空科技的兴旺发展和国家的日益重视。
正如我在词条里所写:航空技术基础有广义和专指两种含义。广义的航空技术基础是航空科研和生产所需的技术储备、科研与生产设施、航空从业人员素质、行业管理,以及国家基础工业和相关产业的技术支撑能力的总称。专指的航空技术基础是随着航空科技体系的逐步完善,以及国家对航空工业行业管理的需要而逐步产生、演化而形成的包括航空计量、测试、标准化、情报等基础性、共性技术的总称。
编制中的“航空技术基础”词条(按规定格式)
20210503版
Aviation Technological base
航空技术基础 支撑航空科研、生产、使用、维修与保障活动所需的基础性共用技术的总称。
航空技术基础有广义和专指两种含义。广义的航空技术基础是航空科研和生产所需的技术储备、科研与生产设施、航空从业人员素质、行业管理,以及国家基础工业和相关产业的技术支撑能力的总称。专指的航空技术基础是随着航空科技体系的逐步完善,以及国家对航空工业行业管理的需要而逐步产生、演化而形成的包括航空计量、测试、标准化、情报等支撑航空科研、生产、使用、维修与保障活动所需的基础性共用技术的总称。本词条取后一含义,指那些具有基础性、广泛性、通用性特征的技术工作,适用于军用航空和民用航空,是我国航空科技管理工作一个约定的概念。航空技术基础涵盖的专业,随着技术进步和管理方式的调整有所不同,但其属性明确,内容基本稳定,其重要地位与作用日益提高。建立和发展先进、适用、完备的航空技术基础是航空现代化的基本条件。
航空产品的复杂性和高可靠性要求远高于一般工业产品,它对基础工业和基础技术的依赖也远甚于一般产品。技术基础涉及的专业均为基础性、共性技术,并与相应的管理活动密切关联。由于其不依附于具体工程项目,且一般说来,应适当超前于工程研制,因此需要通过专门的科研项目开展研究,通过必要的设施条件建设和科研手段的改造更新,以及向国家基础工业和相关科技领域提出明确需求予以解决,从而不断提升航空技术基础的基本能力与水平,以保证新产品研制能力和制造任务的完成,实现航空现代化目标。
鉴于航空技术基础的普遍性巨大作用,在该领域主要依靠两方面力量开展相应工作,一是直接承担科学研究和研制生产任务单位内的技术基础机构与相关人员,二是专门设立的技术基础专业机构与相关人员。各单位的技术基础工作融入科研生产过程中,是大量和经常性的业务活动。专业机构则按照分工,承担本领域共性技术研究,提供公共服务或技术支持,并在授权时进行本领域的业务管理,如推进、宣贯、培训、交流等。
综合军用、民用航空技术基础的沿革与现状,航空技术基础主要包括(但不限于):航空计量、航空测试、航空标准化、航空情报、航空知识产权、航空经济分析、航空器适航性、航空产品环境工程、航空可靠性工程和航空质量工程等。
Aviation Metering
航空计量 采用计量科学成果与技术手段,有效利用国家和行业计量资源,保证航空科研与生产全过程中量值的准确性和溯源性的技术与活动的总称。
计量是认识事物的“量”并获得量值,实现单位统一、保证量值准确可靠的活动与过程,对计量工作的基本要求是准确性、一致性、溯源性和法制性。在现代社会和工业生产中,对于计量的要求愈加精确,计量技术的发展也愈发迫切。
航空计量是以计量学理论为基础,广泛吸纳先进计量成果,利用国家计量系统和航空工业系统的计量资源,通过技术、法制、组织和行政等手段,确保航空产品的参数量值准确一致和单位统一的相关活动。
现代航空器是由多个子系统构成的复杂系统,零件、部件、子系统、整机组成了庞大的参数指标体系,航空计量通过保证参数指标量值的准确性、溯源性和统一性,以保障航空器研制的顺利进行;通过建立贯穿于航空产品全寿命过程的溯源体系,使结果可以检验,过程可以复现,增强用户对航空产品的信赖。航空计量广泛采用先进测量技术和先进计量体系,不断促进产品、流程和服务的创新,推动新技能的产生和掌握。
准确性是航空计量的特点与难点,计量结果的准确性直接影响到航空产品的开发水平与质量,航空计量应明确给出被测对象的量值,以及该量值的不确定度(或称误差范围)。在航空计量中,应确保计量单位的统一,保证量值的一致,即无论任时何地,采用何种方法,使用何种器具及由何人操作,计量结果都应该在给定范围内保持一致。任何计量结果,都应能通过连续的比较链溯源到计量基准。
航空计量的专业内容既有一般计量专业的共性内容,也有航空工程所需的特色内容。航空计量涉及多项专业及支撑性基础工作,主要有:几何量、热学、力学量、电磁学、无线电电子学、时间频率、光学、声学和化学等专业计量,以及相关术语、物理量、计量单位确定,数据处理与统计分析,计量不确定度评定以及计量质量保证等基础性工作。
为满足航空发展需要,航空计量正向以下方向发展:校准的远距与动态化,计量量限的不断扩展,应用新的校准方法与技术,计量系统的自动化、多参数化、智能化等,以及由传统计量向量子计量转变,即建立新量子频标,以自然标准取代实物基准。
Aviation Test
航空测试 在航空产品研发、生产和使用过程中,获取定性或定量数据,进行分析评定,以验证原理、方案或确定被测对象状态与性能的技术、设备与活动的总称。
航空测试贯穿于航空产品的全寿命过程,主要内容与作用是:获取实验或试验、产品生产或使用维护中的定性、定量数据或信息,并进行分析和评定,以验证新理论、新方法、新方案的正确性与可行性,验证或确定被测对象的性能或当前状态,发现或预测产品的故障,提出修正或维修建议。航空测试对于航空科学技术体系的建立与完善,对于航空产品的性能与质量,以及提高航空装备的完好性,降低全寿命周期费用,具有重要的基础性作用。
航空测试技术包含测试原理、测试方法和测试设备(含软件)等,是测量技术、微电子技术、计算机技术、网络技术、通信技术等与航空工程技术相互渗透、相互结合、综合发展起来的一门工程技术。航空测试按流程,包括信号拾取、数据采集、信息传输、信息存储、信息处理、信息显示、数据分析等技术。航空测试设备与系统需充分满足航空产品在生产和使用中的特殊性要求,如更高精度/分辨率/带宽、更高稳定性/可靠性、恶劣使用环境耐受性、更高动态实时性/反应速度以及体积小、重量轻、测量参数多、存储容量大、远距无线传输、空地测试一体化、对产品无损等。
航空测试的技术门类全,内容多样且独特。按其采用的基本原理,包括声测、光测、电测、磁测、机械测试、理化测试等;其技术内容涵盖测试方法、工具、算法、标准、数据、软件、模块、装置等。随着电子技术、计算机技术的发展,航空测试技术及测试设备向着综合化、数字化、模块化、总线化、网络化、智能化、小型化及测、控、管一体的方向发展;测试软件技术的地位越来越重要,测试策略、方法、算法、建模与仿真、多传感器数据融合、操作系统与数据库、故障诊断与预测等技术在构建测试系统中的作用日益提升。
Aviation Standardization
航空标准化 为了获得航空科研、生产、使用的最佳秩序,而制定航空工业行业标准,或推行与航空工业相关的其他标准,并监督标准实施的过程,以及推行航空产品通用化、系列化、组合化等一系列活动的总称。
航空标准化是国家标准化工作的重要组成部分,是营造和保障航空科研、生产秩序的重要手段。航空标准化为航空产品全寿命周期中的各种技术和管理事项提供依据,并在航空产品社会化协作中起桥梁和协调作用。其作用是:有利于保证产品质量,避免重复设计和研制,简化产品品种,减少研制经费,降低研制风险,提高产品效能、工作效率和保障能力,便于引进和固化并推广先进技术。
航空标准化的三类关键活动是:制定标准、宣传贯彻标准、监督标准实施。
标准是引进和固化国内外先进技术的载体,利用其载体作用,便于将先进技术推广到科研、生产、使用中去,为技术创新提供有力支持。航空标准在需求牵引下,按规定的程序,经过有关各方协商,经主管机关批准,形成编制计划并开展编制工作。航空标准的制定,以科学、技术和经验的综合成果为基础,既强调继承已有成果,又重视借鉴和引进外来先进成熟技术。航空标准按规定格式编写,内容和形式需统一规范,便于阅读、理解和贯彻实施。
航空标准化所涉及的标准主要包括国家标准(以全国航空器标准化技术委员会SAC/TC435和全国航空电子过程技术委员会SAC/TC 427归口的标准为主)、国家军用标准、航空行业标准(HB)和各相关单位的企业标准,其中航空行业标准(HB)占有最大的比重。在民用航空运输领域使用的行业标准(MH)不包含在其内。
标准只有得到贯彻应用才能产生效益,发挥作用。有目的地选用标准,并在产品设计、制造、试验、验收、使用、维修及服务中执行标准,是标准实施工作的主要内容。标准实施的监督工作,主要包括审核标准选用范围、检查实施过程、纠正实施偏差、处理实施中的错误行为等内容。按监督主体不同,有企业内部监督、订购方监督、主管机关监督等三种监督形式。其中,企业内部监督是基础,订购方监督是关键。
推动航空标准化发展的新驱动力是新型航空装备的研制生产需求以及全球合作与贸易。体现新技术成果的超前性标准、数字化与信息技术标准、民机研制中的安全/环保等新技术标准,成为航空标准化的当前重点。航空标准化工作自身也正加快走向数字化、网络化和现代化。
Aviation Intelligence
航空情报 借助人工和机器的能力,及时、广泛采集与获取国外航空发展政策、行业竞争态势与市场、产品与技术发展动向等方面信息,进行翻译整理,开展研究分析,挖掘其价值,对不同需要者进行传递、服务的工作及其所需技术的总称。
航空情报是一项基础性、服务性技术活动,大致分为宏观情报、竞争情报和科技情报三类,主要服务于政策制定者、行业与企业管理者、技术决策者与科技人员等。情报来源多样化,主要有开源情报、商购情报、特殊情报等。情报工作的基本内容包括情报学研究、科技文献工作、情报研究工作、情报交流工作和情报管理工作;其主要功能是情报源的开发、情报流的有序化和对情报用户需求的智能分析和精准服务。
航空情报对于洞察国际航空发展现状与趋势、借鉴和有效利用国外经验,支持科学决策,促进技术进步,具有积极作用和重要价值。
随着知识经济和大数据时代的到来,情报工作的工具与手段正从传统的个体手工劳动,向人机协同采集、协同翻译、深度挖掘、推送服务的方向发展。以计算机和网络技术、通信技术、数据存储与处理技术为中心的现代技术手段,以及知识管理的深入应用,正在推动情报工作向高效、共享、重用、自动化、智能化的方向发展。航空情报工作的范围也扩展到航空科技发展战略的支撑研究、航空产品技术经济分析等活动。
Aviation Intellectual Property
航空知识产权 航空领域智力劳动和经营活动中所形成的专有权利以及相应布局、创造、保护、运用等工作的统称。
知识产权亦称“知识所属权”,指“权利人对其智力劳动所创作的成果和经营活动中的标记、信誉所依法享有的专有权利”。权利人可以是个人,也可以是组织。保护知识产权是人类文明进步的重要手段,其目的是支持权利人的合法权益,制止不经批准的使用,避免不正当竞争。航空知识产权是随着航空领域科学研究及经营活动的出现而产生和发展的,主要包括专利、商标、著作权、商业秘密、工业品外观设计、集成电路布图设计等。
航空知识产权特征包括一般性特征和特殊性特征。一般性特征有非物质性、地域性和时间性,即知识产权保护对象是非物质的知识产品,不以物质的形态而存在,其效力受到地域的限制,在规定的时间范围内受法律的保护。特殊性特征与军事应用关联,包括保密性、主体国有性、成果先进性,指用于国防的航空技术成果,关系国家安全,属于国家秘密,属于国家所有,是先进技术的代表。
随着对于知识产权重要性认识的不断提高,航空知识产权已经成为一项包括手段、能力建设以及相应业务推进活动在内的重要的技术基础专业。其基本任务是,研究与分析航空知识产权的状况,与产品研制同步,规划与实施知识产权战略,促进知识产权的产生,有效保护创新成果,规避知识产权风险等。基本方法为,通过技术手段和制度建设,加强专利检索分析,开展专利申请与保护,构建知识产权布局等。
自2008年我国《国家知识产权战略纲要》实施以来,航空领域的知识产权活动日益活跃,取得显著成效,知识产权创造数量、管理水平、保护能力和运用水平都大幅提高,并正向进一步增强基本能力,聚焦提升内在质量,促进转化运用,积极开展国际布局的方向发展。
Aviation Economic Analysis
航空经济分析 基于工程与经济数据,面向全系统、全寿命决策和管理,采用多种技术手段,对航空产品进行成本、价格、投入、产出等经济性研究与分析活动的总称。
航空经济分析的目的是保证航空产品具备合理的经济性,求得技术先进性/性能适用性与经济性的平衡,以最少的活劳动与物料消耗取得最佳的经济效果。随着航空产品性能与复杂性的提高,其成本、价格显著提升,经济分析已成为与技术分析同等重要的一项基础性工作,其自身也成为一个拥有日益完备的科学手段、工具与数据支持的独立技术门类。
航空经济分析主要包括费用分析、效能/费用(效费)分析和经济可承受性分析三方面内容。费用分析是指对航空产品全寿命周期费用要素进行的估算、分析、评价、管理和控制;费用要素以研制成本、单机成本、价格、使用成本、维修成本等为主。效费分析是指对航空产品使用效能(多用于军机)或使用效益(多用于民机)与所需费用的综合权衡分析,目标是以最小的投入获得最理想的效能会效益。经济可承受性分析是指更多地考虑用户需求,将费用作为独立变量,通过进行性能、费用、进度及风险的综合分析,使航空产品具备良好的经济性,或从用户角度,做出经济性可否承受,以及互动迭代改进,以满足用户要求、支持项目决策的判断。
通过大量专业研究与实践活动,航空经济分析的技术手段不断完善,其科学性与可信性显著增强,并呈现与其他学科交叉融合、加快发展之势。如与设计技术结合,形成了按性能设计(DTP)、按费用设计(DTC)、价值驱动设计(VDD)等方法;与项目管理结合,拓展了挣值管理(EVM)、一体化产品设计与开发过程(IPPD)等手段;与生产相结合,增加了经济性建模与仿真、利益共享风险共担等应用;与维修技术相结合,产生了新的维修间隔、维修方案优化方法,以及视情维修、健康管理等更为经济的维修方式;与产业经济学相结合,形成了投融资策略、商业模式、政策法规等对经济性的影响分析方法;并逐步应用大数据、人工智能等技术,丰富和发展经济分析的内涵与技术含量。
Airworthiness
航空器适航性 表征航空器适宜于空中飞行的性质的专用概念。
适航性是为了减少和杜绝民用航空器安全事故、保护公众利益而出现的概念。以适航性为中心的民用航空器适航管理,旨在通过立法的方式,对民用航空器全寿命周期的适航性进行管理,以确保航空器的安全水平,维护公众利益,促进民用航空工业的发展。
飞行中的航空器应始终处于适航状态,即能安全运行的状态。航空器的这种适航性品质是通过初始适航管理和持续适航管理实现和保持的。初始适航管理是在航空器交付使用前,适航管理责任部门(适航当局)依据各类适航规章要求,对民用航空器的设计和制造进行型号合格审定和生产许可审定,分别颁发型号合格证(TC)和生产许可证(PC),以确保航空器及其零部件的设计、制造符合适航规章要求。持续适航管理是在航空器获得适航证、投入运行后,为保证航空器能始终处于适航状态而进行的管理活动。我国民用航空器的适航管理由中国民用航空局负责。
适航规章是为保证民用航空器的适航性而制定的最低安全要求。适航规章在性质上是国家的法律法规。适航规章是民用航空安全性和环保性工作长期工作经验的积累,是在充分吸取历次飞行事故教训的基础上,通过规定的立法程序制定的,包含公开征求公众意见。我国的适航规章为《中国民用航空规章》(CCAR),主要参考美国适航规章(FAR)并结合国情而制定。
适航性现正扩展用于军用航空器。军用航空器适航性概念由美国军方在20世纪80年代提出,至90年代基本成熟。根据美国国防部颁布的MIL-HDBK-516B《军用航空器适航性审查准则》中的定义,军用航空器适航性是指特定构型的军用航空器(包括其部件与子系统)依据批准的用途和限制,能够安全地实现、保持和终止飞行的特性。军用航空器适航性是实现航空装备作战使用安全的基本保证。在武器装备防务采办框架下,美国国防部不断强化军用航空器适航性工作的系统性和规范性,不断修改完善军用航空器适航性顶层管理文件。在与空军联合发布的《系统工程指南》中,首次将“使用的安全、适用和效能(OSS&E)”纳入系统功能任务之中,同时通过一系列技术文件,将适航性融入其装备采办体系,为开展军用航空器适航性工作提供技术性、管理性依据。
我国军机研制中也已开展适航性工作。开展军用适航性工作的军兵种,制定了军用适航管理文件。在军用航空器型号研制之初,即应编制型号适航性要求和制定型号适航审查与符合性验证计划,从设计源头落实适航性要求,将适航性要求纳入型号研制规范。随后,开展适航性审查与符合性验证工作;最后,将适航性审查与验证结果作为军用航空器型号定型依据之一。
Environment Engineering of Aeronautical Products
航空产品环境工程 为使航空产品适应实际使用环境,而进行的规划、设计、试验与评价等一系列工程活动的总称。
环境工程是一个泛在概念,多指围绕保持和改善人的生活环境而进行的工程实践,如环境规划、污染控制、环境影响评价等。但在航空技术基础领域,环境工程被赋予特定含义。在GJB6117《装备环境工程术语》中,产品环境工程被定义为“将各种科学技术和工程实践用于减缓各种环境对产品效能影响或提高产品耐环境能力的一门工程学科,包括环境工程管理、环境分析、环境适应性设计和环境试验与评价等”。该定义适用于航空产品环境工程。
由于航空产品使用环境的复杂与严酷,要求具备很强的环境适应能力,需要一个完备的技术体系来确保。航空产品环境适应能力保障体系由环境工程管理、环境分析与预计、环境适应性设计、环境试验与评价等四部分组成。前三项渗透在设计研制过程中;第四项“环境试验与评价”在贯穿于产品研制生产全过程的同时,对于一些较为特殊或要求较高的项目需要由第三方独立进行,需要通过加强共性基础技术的研究,构建高等级的环境工程平台,来支撑相关工作的开展。
目前,在各型号研制项目中,均要求建立环境工程工作组织机构,而后由工作机构进行环境工程规划,制定环境工程工作大纲,并分阶段确定和实施相应工作内容,如环境数据采集与分析、环境适应性设计与试验等,通过全寿命周期内衔接有序的环境工程工作,确保和提高装备的环境适应性。
随着航空产品环境适应性要求的不断提高,环境工程的设计、预计、分析、试验等方面的技术加快发展。在环境分析与预计方面,内外场环境基础数据的积累与应用受到更多的重视;仿真技术普遍应用于环境适应性设计,并引入新型环境防护与控制技术;环境试验的技术手段、方法和设施不断更新,大型、整机和综合性试验大量采用,以加速环境试验为目的的应力激发试验和多样化自然加速试验的实用水平不断提高。
Aviation Reliability Engineering
航空可靠性工程 满足航空产品全生命周期内可靠性、维修性、测试性、保障性和安全性(RMTSS,简称RMS)全部要求的系统工程管理和技术活动的总称。RMS也常被作为可靠性工程的代指。
航空产品由于使用环境的特殊性,要求具备极高的可靠性;为了确保其在全寿命周期内正常使用,诞生了航空可靠性工程的概念,并成为航空技术基础的一个重要组成。可靠性工程贯穿航空产品的论证、方案形成、工程研制、生产部署及使用等环节,涵盖系统、子系统、设备、元部件等不同层级。
航空可靠性工程的主要内容有:制定RMS工作规划,确定RMS要求,进行RMS设计与分析,开展RMS试验与评价,以及研制方和用户协同的RMS管理活动。对于军用航空产品,根据GJB450《装备可靠性工作通用要求》、GJB368《装备维修性工作通用要求》、GJB2547《装备测试性工作通用要求》、GJB3872《装备综合保障工作通用要求》和GJB900《装备安全性工作通用要求》等的规定,通过剪裁上述规定来制定可靠性工程计划,系统地开展RMS工作。对民用航空产品,按照国家的适航规章和条例、航空工业行业标准和企业标准的相应要求,全面开展RMS工作。
承担可靠性工程的技术基础专业机构的基本职责是进行RMS试验与评价。RMS试验与评价是采用技术手段判断被试产品是否满足RMS要求的工程试验活动的总称。主要有,环境应力筛选、可靠性研制试验、可靠性增长试验、可靠性鉴定与验收试验、寿命试验等。通过试验,发现与暴露产品问题,进行可靠性评价,进而找到解决问题、排除故障的方法,或通过改进设计,完善工艺,以提高产品可靠性。
航空可靠性工程还在继续发展,军事航空装备的RMS技术正向综合化、信息化、智能化、网络化方向发展,RMS建模与仿真、性能与RMS一体化设计、RMS虚拟现实、故障预测与健康管理、软件RMS设计/分析/测试等热点技术的新成果将会给航空可靠性工程带来更多新的手段与方法,使航空可靠性工程的整体水平得到更大提高。
Aviation Quality Engineering
航空质量工程 确定航空产品质量方针、目标和职责,并通过质量体系中的质量策划、控制、保证和改进,使其实现的全部技术活动。
航空质量工程是航空产品的生命线,是航空工程项目管理中最重要的内容,也是航空技术基础的重要组成。航空质量工程经历了事后检验阶段(20世纪40年代前)、质量控制阶段(60年代前)和全面质量管理(60年代后)等发展阶段。在全面质量管理阶段,开始用系统工程的思想和方法研究质量问题,从注重产品的一般性能,发展到注重产品的耐用性、可靠性、安全性、维修性和经济性等综合性能,航空质量工程的概念与实践逐步丰富。
航空质量工程具有显著的全寿命特征和全面的质量特征,即在航空产品设计、制造、试验、生产、使用、维修和保障等各阶段活动中影响质量的因素始终存在的全寿命特征,追求包括性能与RMS在内的综合质量特征;其内容与可靠性工程深度融合。
航空质量工程的任务是:执行国家和军队关于质量的方针和政策,提出产品质量要求,对产品质量特性的形成、保持、恢复和改善等过程实施控制,确保产品质量满足要求。在型号的研制过程中,其目的是实现所规定的RMS要求。
为获得优质的航空产品,在产品研制过程中,必须开展严格的质量工程活动,包括产品质量控制和为确保质量而进行的组织协调与指挥等。航空质量工程的主要内容为:质量策划、质量控制、质量保证、质量改进和质量监督。实施面向过程、以质量管理体系为基础的模式,针对存在的突出问题,不断进行专门的技术手段与工具的研究与开发,以保障质量目标的实现。



