曹友明
摘 要：為加深直升机研发企业设计人员对适航条款的理解，本文提出一种适航条款解读方法。通过对美国民用航空规章FAR29-运输类旋翼航空器适航标准起源和历次修订背景的分析，结合适航条款具体内容，对适航条款的要求进行了详细解读，并以FAR29.653为例，验证了该条款解读方法的可实施性。
关键词：适航条款 解析 符合性验证
中图分类号：V221.91 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）07（a）-0013-03
民用航空事业的迅猛发展，对世界各国人民的交往与世界经济的发展起到了积极与促进的作用。航空工业是离散型制造业的典型代表，在经济全球化的大背景下，一个国家民用航空工业和运输业的安全和发展程度，已成为该国经济实力、科学技术与工业水平的重要标志之一[1]。
资料表明，空客公司在不到40年的时间内，能够以5～6年的时间推出一个新型号的民用飞机[2];波音公司，从B747到B787，推向市场仅用了不到20年[3]。分析原因，空客和波音均建立了完善的适航组织体系、完整的适航审定标准体系、全过程、全方位的数字化和信息化适航管控体系。反观我国，民机型号取证过程非常漫长，审查过程也极其艰难，审查效率相对波音和空客也较为不足。除去技术因素，适航管理过程管控的规范性和效率也存在不足。
针对上述问题的研究，中国商飞[4]开发了服务于不同民机型号适航取证业务类型的适航管理信息系统，该系统提供了适航审查信息的跟踪及归档整理等功能，但缺乏对约束民机适航条款符合性设计和验证的解读。
有效的适航条款要求的解析，是直接影响民机的适航性设计和符合性验证的关键因素之一。故本文提出了一种适航条款解析的方法，其目的在于保证适航条款要求的完整性、可靠性及可追溯性。
1 条款解读方法
适航条款作为约束民用航空器安全的最低安全标准，其重要性不言而喻，为提升适航条款落实的有效性，需对当前适航条款进行解析，解析出适航条款的具体要求，以期通过解析出的具体适航要求给工程设计人员提供清晰的适航设计指导。论文针对当前适航条款进行研究，初步形成一套可供借鉴的研究思路，具体如图1。
条款修订历史研究：通过对条款起源的研究，能够从条款起源把握定标考虑;结合条款修正案，熟悉条款历次修订过程中的修订背景、修订原因以及修订要求的考虑。
条款要求分析：通过对条款内容的分析，解读出条款涵盖的具体要求，把握该条款最低安全指标，为设计提供可靠的指导。
型号验证经验：通过对以往型号取证经验分析，能够为条款的符合性验证提供可供借鉴思路。
条款符合性验证思路研究：通过结合上述研究内容，能够从宏观设计角度考虑该条款适航要求的设计考虑以及满足该适航条款需提供的符合性设计和验证的支撑文件。
2 条款解读思路
2.1 条款修订历史研究
FAA条款修订依据航空运营事故、事故征候、工业标准的成熟度（如RTCA-DO-178等）以及型号取证经验等。而我国适航标准CCAR来源于FAR，修订过程与FAR基本保持一致，故对CCAR适航条款修订历史的研究可参考FAR修订过程。
以CCAR29.653为例进行说明，CCAR29.653与FAR29.653标准要求一致，且CCAR修订基本上与相应的FAR要求一致，故对CCAR29.653的研究可以直接参考FAR29.653条，而FAR针对该条款进行过两次修订，具体如下：
第一次修订：1964年FAA发布NPRM64-30对FAR29.653第一次修订该适航条款，本次修订仅仅是将原CAR7中的适航条款进行重新编排，未对该适航条款内容进行修订。
第二次修订：1965年FAA发布NPRM65-42对FAR29.653第二次修订该适航条款，本次修订是包含两个方面内容。一方面由于该适航条款要求不仅适用于主旋翼桨叶也适用于尾旋翼桨叶，故将该适航条款要求从局限于主旋翼桨叶扩展到主、尾旋翼桨叶;另一方面由于复合材料桨叶的出现，也增加了对复合材料桨叶抗内压考虑的要求。
分析适航条款起源及修订历程，能够清晰的掌握适航定标的缘由及考虑。从适航法规内容上知悉该条款的具体要求，促使适航设计人员能够更准确的把握适航设计指标，提升后期适航符合性审查效率。
2.2 条款适航要求解读
适航条款中涵盖民用航空器设计的各项适航指标，通过对具体适航条款内容的分析，解读条款涵盖的具体适航要求，以便在具体民用航空器型号设计过程中把握该条款最低安全指标。以CCAR29.653为例进行说明，条款原文及解读如下。
（1）条款原文。
第29.653条“旋翼桨叶的卸压排水”
（a）每片旋翼桨叶必须符合下列规定：
①有卸掉内部压力的装置;
②设置排水孔;
③设计成能防止水在它里面聚积。
（b）本条（a）（1）和（2）不适用于能承受在使用中可能出现的最大压力差的密封旋翼桨叶。
（2）条款解读。
民用直升机设计、制造、装配以及交付用户投入使用后，其旋翼桨叶受地理位置和作业环境的影响最大，诸如海洋大气、工业废气污染、农业喷撒药物、沾有腐蚀剂的土壤、沙尘等各种因素。旋翼桨叶沾染的物质如化学品、污物、盐类沉积物、油脂等，与漆层或金属表面接触时便形成一个恶化的环境和腐蚀活跃的区域，其遭受腐蚀损伤的程度取决于沾染物质、桨叶表面状况和接触持续的时间。故条款对旋翼桨叶提出了以下要求。
①本条款要求每片旋翼桨叶应具有卸压和排水措施（如孔等），否则必须对桨叶进行密封并设计成能承受使用中可能出现的最大压力差。
密封桨叶的设计必须确保密封措施能够达到防止潮气和水分侵入桨叶内部，避免由桨叶内部的腐蚀而导致的桨叶质量不平衡，并且由于密封桨叶在正常工作状态下，很容易受到由环境影响和离心加速度影响（靠近叶尖处）产生的内压，所以密封桨叶的设计还必须考虑设计成能耐内压;由于桨叶在工作期间吸附或存留的水分可能会引起外场检查很难发现严重的内部腐蚀损伤并改变桨叶的质量分布，因此，要求非密封桨叶必须设有排水措施。
②现代桨叶大多采用密封构型，当完成防潮密封以后，很容易承受由环境影响和离心加速度影响（靠近叶尖附件）产生内压。故针对能够承受在使用过程中可能出现的最大压力差的密封桨叶不需要满足该条款的a①、a②部分的卸压和排水要求。
2.3 条款符合性验证思路
依据对条款修订历程分析，熟悉适航条款定标考虑，并结合适航条款具体内容，把握适航条款具体的适航要素，从而能够从设计上融入适航要求，达到适航符合性设计，提升适航符合性验证效率。论文同样以CCAR29.653为例进行说明。
首先根据直升机的总体设计要求，确定旋翼桨叶的具体设计方案和构型，旋翼桨叶的设计一般包括金属桨叶和复合材料桨叶两种构型，但适航条款关注的是桨叶构型否密封，具体分为以下两种情况：
（1）非密封桨叶。
针对非密封桨叶的设计，需要考虑旋翼桨叶可能的积水区，并根据积水区的类型设置相应的选择相应的防护措施，如设置排水装置或孔;根据旋翼桨叶的承压分析，设置相应的卸压装置。设计完成之后可按照评估确定是否进行卸压和排水试验，验证旋翼桨叶的卸压和排水功能的可靠性。
（2）密封桨叶。
针对密封桨叶的设计，需要模拟旋翼在任何使用环境下桨叶内外压力变化，并以最大压力情况下承受的载荷为参考，进行桨叶设计，并分析气抗内压性能。
2.4 型号案例
通过对具体型号案例的分析，能够提升企业的适航符合性设计与验证水平，并且在经验丰富的情况下还能对原条款进行优化设计和验证，能够减少相似型号的适航符合性设计与验证工作。
该方法已在某型民用直升机上通过验证，验证了该方法的可行性。具体以XXX型民用直升机对CCAR29.653条适航符合性设计和验证进行说明。
XXX型民用直升机对该条款的符合性主要考虑了以下几点：
（1）旋翼桨叶构型选择。
XXX型民用直升机旋翼桨叶采用的是全密封构型的复合材料旋翼桨叶。故只需验证该条款（a）（3）和（b）部分。
（2）旋翼桨叶设计考虑。
XXX型民用直升机采用了全封闭结构复合材料旋翼桨叶，旋翼桨叶内部填充聚氨酯泡沫，表面还喷涂聚氨酯漆，起到防水保护作用。主桨叶在桨尖上面虽然开有防止静、动平衡配重的腔，但在完成配重后，四周会用密封胶密封;尾桨叶在桨尖上采取钻孔放置静平衡配重，配重完成后也用密封胶密封。这种全密封的桨叶，完全可以防止水的积聚。
3 总结
本文通过对适航条款的分析，提出一种适用于民用航空企业设计人员的适航条款解析方法，并以CCAR29.653“旋翼桨叶的卸压排水”条款为例进行该方法的具体阐述。首先，通过对适航条款的起源及修订历史进行了研究，以修正案为突破点，深入分析了适航条款修订背景、修订原因，并进一步在此基础上完成了对该适航条款适航要求的解读分析;其次，以具体型号验证案例，分析其验证经验;最后结合条款解读和型号验证经验对该条款的一般性适航性设计和验证思路进行梳理。针对适航条款解读及其应用分析，初步实现了对该条款要求的解析，能够为民用直升机的设计、生产和相關适航工作人员提供指导，为民用直升机能够顺利通过适航审查提供可供借鉴的思路。
参考文献
[1] 于勇，陶剑，范玉青.大型飞机数字化设计制造技术应用综述[J].航空制造技术.2009（11）：56-60.
[2] 浦传彬，浦一飞.思考空客公司研制的民用客机[J].民用飞机设计与研究，2009，（1）：39-45.
[3] 黄强， 杨乃定等. 美国民用航空产业发展战略分析及其启示[J]. 航空制造技术， 2006， （2）： 62-66.
[4] 黄强，杨乃定等.美国民用航空产业发展战略分析及其启示[J].航空制造技术，2006，（2）：62-66.
