0 引言

当前国内民机尚处于发展阶段，设计研发能力、试飞取证能力、项目管理能力亟需进一步提高。过长周期的试飞活动将给民机产品研制成本、取证交付计划带来极大压力，同时取证交付时间的推迟也会大大降低产品的预期市场竞争力。民机产品试飞周期是指一个新型号从首飞到完成审定试飞取得型号合格证（type certification，简称TC）的周期，对其有效管控对民机研制成本控制和按计划交付市场运营至关重要。

ARJ21-700飞机自首飞至TC前审定试飞任务完成历时6年零1个月，远超国际同类产品的试飞取证周期。C919飞机自首飞至取得首个型号检查核准书（type inspection authorization，简称TIA），历时3年零6个月，也超过了国际同类产品首飞后3个月进入TIA的通用周期。民机主制造商有必要对民机试飞周期影响因素进行综合分析，识别关键因素并提前制定提升方案。

1 影响因素识别

1.1 民机试飞类型及特点

飞行试验是在真实的环境条件（包括试验环境和人机环境）获取试验数据^[1-2]，用于产品研发并向局方表明所研制飞机满足适航条款要求的重要活动。试飞数据的可信度较其他类型试验较高，但成本非常高昂。一个新型号民用运输类飞机从首次飞行至取得型号合格证，需经历研发试飞、表明符合性试飞、审定试飞以及功能和可靠性试飞。

按飞行试验的性质不同，民用运输类飞机试飞可分为研发试飞、表明符合性试飞、审定试飞和功能与可靠性试飞。其中，研发试飞是指申请人（主制造商）自行组织开展的、以调整飞机状态为目的的飞行试验。表明符合性试飞是指申请人自行组织开展的、按照已批准的型号合格审定试飞大纲进行的飞行试验，试飞结果可直接用于适航条款的符合性。审定试飞必须依据TIA^[3]，由申请人和局方共同按照批准的合格审定试飞大纲组织开展的飞行试验，用于核查申请人所提交的试飞数据。其中，局方对已完成申请人表明符合性试飞的科目或试验点进行再次试飞的称为重复试飞，申请人为进行表明符合型试飞而直接进行审定试飞的称为并行试飞。功能与可靠性试飞是指为确认航空器及其零部件和设备是可靠的且能适当工作的，且满足航空器评审组（AEG）的审查要求所进行的试飞^[4-7]。

民用运输类飞机试飞定义与国内已有的军用飞机试飞定义有所不同^[8]，如图1和图2所示。

研发试飞（包括首飞）强调的是高效、合理、安全，即在确保安全的条件下，进行必要的研制试飞，提高效率、缩短周期、降低成本。申请人表明符合性试飞强调的是试飞结果的有效性和高效性，即在尽可能少的飞行时间内完成规定的试飞内容，且试飞结果有效。审定试飞强调的是试飞结果的演示，即向局方演示申请人表明符合性试飞结果准确性，以及对适航条款的符合性。此时，申请人需尽力说服审查方进行较少的审定试飞即重复试飞，以缩短试飞周期，降低成本。功能和可靠性试飞属于审定试飞，一般在其他试飞科目完成后进行。功能和可靠性试飞强调的是飞机各系统工作的稳定性，即向审查方和公众展示最终构型状态下飞机的工作情况，确保安全，增强信心。功能和可靠性试飞可分为结合试飞和专项试飞，专项试飞为局方试飞，结合试飞为结合其他审定试飞或申请人试飞进行的飞行试验，前期申请人应向局方尽可能地表明飞机的可靠性，以减少专项试飞时间^[9]。

1.2 国内外民机试飞周期对比分析

2000年以后，全球范围内的波音787，CRJ900，SSJ-100，A380，ARJ21-700等民用运输类飞机先后完成了适航取证，各型号的首飞时间、初次颁发TIA的时间、取证时间详见表1。从首飞至取证的周期来看，ARJ21-700、C919飞机试飞周期远超同时期的其他飞机。ARJ21-700试飞周期为73个月，分别是波音787、CRJ-900、SSJ-100飞机试飞周期的3.5、3.8、2.4倍。

从首飞至获得首个TIA的周期来看，ARJ21-700飞机分别是波音787飞机、CRJ900飞机、SSJ-100飞机、A380飞机的19.5倍、19.5倍、2.8倍、19.5倍，与C919飞机相当。从首个TIA至获得TC证的周期来看，波音787、CRJ900、SSJ-100、A380、ARJ21-700、C919飞机分别为18个月、17个月、7个月、18个月、34个月、22个月。ARJ21-700飞机为国内首个按照适航规章要求取证的喷气式民用飞机，局方审定试飞工作量偏多。C919飞机于2022年9月取得TC，国产民用飞机TIA后试飞能力取得了较大进步，但试飞总周期较国外先进民机企业仍然存在差距。从试飞小时数来看，ARJ21-700飞机试飞5 258 h，波音787飞机试飞4 800 h^[10]，两者相当。波音787飞机和ARJ21-700飞机使用的审定基础类似，但波音787飞机使用了大量的新技术，而ARJ21-700飞机是中国首个按照CCAR25部取证的喷气式民用飞机，局方审定试飞选取的重复率较高，两者的局方试飞效率无法量化比较。但考虑到两个型号本身的技术特点，波音787的试飞时间应多于支线客机ARJ21-700，因此可以判断ARJ21-700飞机试飞结果的有效性和者符合性方面相较波音787还存在差距。

综上，国内新研民机试飞总周期较长，较国外先进民机企业存在较大差距，主要体现在试飞工作量大、试飞效率偏低、试飞结果有效性不高等方面。

2 某型号试飞案例分析

图3为某型号投入5架试飞机实施试飞取证过程示意图。其中，01架机主要承担飞机平台试飞，包括性能操稳、飞控、液压、起落架、颤振等科目的试飞; 02架机主要承担动力和强度试飞，包括动力装置、APU、燃油系统、防火系统、结构载荷、起落架摆振等科目的试飞; 03架机主要承担系统试飞，包括航电系统、电源系统、环控系统以及部分防火系统科目的试飞; 04架机主要承担平台试飞和基本构型试飞，包括性能操稳、最小机组工作量、模拟冰型、自然结冰、噪声测量、防冰除雨、照明以及部分航电系统科目的试飞; 05架机主要承担交付构型试飞，包括内饰、电磁兼容、缩小垂直间隔（reduced vertical separation minimum，简称RVSM）、功能可靠性等科目的试飞。可以看出，该型号研发试飞周期较长，研制试飞任务偏多，取得首个TIA的周期较长，审定试飞任务量偏多。

图4给出了一个飞行架次前后需要开展的实际工作，每一个环节或者每一个因素都有可能导致试飞任务计划推迟。表2给出了某型飞机某一个试飞周期内影响试飞实施的问题统计表，可以看出技术问题、管理问题、客观问题影响的占比分别为72%、17%、11%。其中，故障、构型问题可以归结为飞机产品设计能力问题，对试飞实施的影响占比约为23%。研发试飞问题、试飞技术、测试改装问题可以归结为试飞能力问题，对试飞实施的影响占比约为38%。

3 影响因素评价及可行性建议

通常情况下，减少试飞周期的有效方法是减少试飞科目，提高试飞实施效率和试飞结果有效性。

从民机试飞实际实施过程分析，减少试飞科目可通过减少研发试飞科目、减少TIA前表明符合性试飞科目、减少局方重复试飞科目以及开展试飞科目组合优化来实现。

提高试飞实施效率可通过建立科学合理的试飞实施计划、高质量的技术文件准备能力、高效的运行保障（排故）能力、先进的资源保障（飞行员、机务）能力、快速的试飞数据处理能力、完善的适航审查能力和有力的组织管理能力来实现。

提高试飞结果有效性可通过飞机构型按计划到位、准确有效的试飞方法、精准预测气象条件来实现。反过来，上述因素将直接影响试飞周期。

3.1 评价影响因素体系

为定量评估分析减少民机试飞周期的方法的优先级别，通过层次分析法（analytic hierarchy process，简称AHP）对已识别出的民机试飞周期影响因素进行综合评价分析，基于某型号工程经验构建评价指标体系，具体模型数据和评价结果见表3~表8和图5~图6。各影响因素间的相互比较结果按照的1~9 标度的方法进行评分^[11-12]，各级别影响程度采用不同的分值进行计算，具体如表4 所示。

分别对B层、C层构建判断矩阵并进行计算，结果如表5~表8所示。

经运算，各层级判断矩阵具有较好的一致性。在B层级中，优先级为B1＞B3＞B2。在B1判断矩阵中，C层级优先级为C1＞C3＞C4＞C2。在B2判断矩阵中，C层级优先级为C6＞C12＞C7＞C5＞C10＞C8＞C9＞C11。在B3判断矩阵中，C层级优先级为C13＞C15＞C14。得出C层级所有因素的权重如图5所示，所有层级要素权重占比见图6，可见评价结果与表2中相关因素影响的实际统计权重占比结果具有一致性。

3.2 可行性建议

从评价结果看出，TIA前试飞周期过长（研发试飞和TIA前表明符合性试飞）影响民机试飞周期的权重占比最大（近30%）。

1）研发试飞科目管控建议

研发试飞缺乏整体规划，试飞阶段早期未就研发试飞进行统一规划，大量研发试飞是在出现问题、故障或者表明符合性试飞科目失败后临时提出。部分研发试飞目的不明确，多数研发试飞的提出不是出于飞机研制的科学规律，而是设计人员对自己的信心不足，希望通过试飞的方式检验飞机的状态。面对局方时话语权不足，一些研发试飞的提出原因不是设计需要，而是局方要求或者其他要求。试飞经验和能力不足，导致一些研发试飞科目反复进行，花费了过长时间。存在急功近利的情况，比如在前提条件不到位的情况开展后续试飞科目，试飞结果有效性不足导致补飞或者重飞。试飞结果利用率不高，研发试飞进行后，常出现结果确认迟缓，数据分析不彻底，容易造成数据浪费。部分研发试飞需求难以实施，或者实施有困难，且没有必要。

建议明确研发试飞科目的目的和意义，从项目研制实际需求出发提出试飞需求，对研发试飞需求进行详细的系统梳理，并进行统一规划。对于重大科目和疑难科目，提前进行方案选择和技术咨询工作。对于必要性的研发试飞应按照规划进行试飞，避免管理因素决策技术因素的现象。

2）TIA前试飞科目选取建议

TIA前需完成的表明符合性试飞科目数量和具体科目的选取是十分纠结和矛盾的^[9]。从构型稳定和TIA后试飞科目顺利实施角度看似乎数量越多越好，从及早进入TIA尽快开展审定试飞科目的角度来看又是越少越好。CCAR21部并未规定TIA前的具体试飞科目，TIA前试飞科目的选取首先取决于审查方的经验和信心，其次受飞机构型成熟度制约，第三个重要的因素是申请人的能力和经验，也可以说是局方对申请人水平的评估结果。因此，在确保适航安全的前提下，TIA前需完成的表明符合性试飞科目数量有很大的协商余地。当然，在申请人和审查方的能力和经验均不足的情况下，新型号颁发TIA前的试飞科目选取工作会面临诸多困难。同时，TIA的颁发形式（多机TIA、单机TIA以及单科目TIA等）对TIA前需完成的试飞科目也存在影响。在总结某型号获得首个TIA（多机同时颁发）实际经验的基础上，TIA前的试飞科目可分为必要的和非必要的。

TIA前必要的试飞科目是为满足基本的适航性和飞行试验的安全性，首个TIA颁发前必须完成且试飞结果需得到局方认可，当然试飞结果也可用于表明条款符合性，包括基本参数校准类科目（如空速系统校准、大气总温校准、迎角校准），失速相关科目（如失速速度、失速警告、失速特性（水平、转弯）），基本应急类科目（如应急供电），基本强度类科目（如颤振/ASE），基本性能数据类科目（如加速停止距离、起飞性能、爬升性能、极曲线），基本操纵性和稳定性科目（如航向操纵、横向操纵、静稳定性、动稳定性、过载杆力梯度、起落架/减速板收放），发动机基本特性类科目（如发动机工作特性、发动机操纵与控制、进气畸变、发动机排气），系统故障类科目（如液压系统（单套）故障），系统基本功能类科目（如防冰系统、大气数据系统、自动定向系统）。

在申请人研制经验和局方型号审查经验不足的情况下，局方通常会要求申请人完成更多的飞行试验以表明飞机首次TIA构型是基本冻结的和安全的，这类科目称被为TIA前非必要的试飞科目，这是可以协商的。申请人应根据飞机构型的实际情况考虑是否采用其它方式或方法来表明飞机构型的冻结和安全性，试飞科目可能包括起落架应急放试飞、高温和低温环境的试飞、侧风环境的试飞以及雨天环境的试飞等。

4 结论

当前国内民机产品试飞阶段的技术水平、管理水平仍存在差距，影响试飞周期的因素众多，总的来讲可以在减少试飞科目、提高试飞实施效率、提高试飞结构有效性方面制定提升方案。

从试飞过程来看，当前国内民机往往在TIA前花费较多时间，一方面是设计能力和试飞经验不足造成的，但更多的是研发试飞科目偏多、TIA前表明符合性试飞科目选取不合理造成的。同时，进入TIA后，局方重复试飞科目偏多，试飞科目组合优化程度不高，飞机构型不能及时到位，导致审定试飞周期偏长。

从分析和评价结果来看，在短时间内飞机设计能力难以很大程度提升的前提下，首先应该在减少试飞科目数量方面制定提升方案，特别是合理减少研发试飞科目数量，做好研发试飞科目规划。其次应该在提高试飞结果有效性方面制定提升方案，优先提高飞机构型的及时到位率。

参考文献