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0 引言
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持续适航文件(Instructions for Continued Airworthiness,简称ICA)是民用飞机和发动机在投入航线运营后保证航空器、发动机或螺旋桨的持续适航,对相关维修和维护项目进行说明和规定的文件统称。民用飞机和发动机在交付航空公司(简称航司)和(或)运营人后,航司/运营人需要按照持续适航文件的要求开展相关的技术工作,保持和改善飞机和发动机的性能,在要求时间内纠正运营中暴露的问题,确保飞机和发动机始终处于适航状态[1-3]。在现行的规章中,无论美国联邦航空管理局(Federal Aviation Administration,简称FAA)、欧洲适航当局(European Aviation Safety Agency,简称EASA),还是中国民用航空局(Civil Aviation Administration of China,简称CAAC),在飞机和发动机交付运营前需要对持续适航文件进行批准,在对航司/营运人进行运行合格审定时,需要对飞机性能所含的飞行标准(飞行手册(AFM))、飞机放行的技术标准(主最低设备清单(MMEL))等运行文件和飞机维修标准即维修委员会报告(MRBR)等持续适航文件进行批准。现阶段我国自主研发并具备国际竞争水平的民用客机已投入航线并稳定运营,对于民用客机的制造商,持续适航文件是从研发体系延伸至运营体系的纽带;对于航司或运营人,持续适航文件是与飞机/发动机等实物产品同等重要的手册产品。为准确识别并将可能影响运营效率的动力装置系统持续适航文件相关问题在飞机取证或交付前解决,提升运营过程中使用手册解决航线问题的效率,有必要对民用飞机动力装置系统持续适航文件的要求进行解读,对与航线运营强相关的重要持续适航文件进行研究。
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1 持续适航文件的适航要求
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CAAC、FAA对发动机持续适航文件提出要求的条款如表1所示,且FAA颁发了相关的AC33.4-1[4],EASA颁发了AMC1 21.A.7咨询通告[5],对持续适航文件的符合性工作提出了指导性建议。
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通过对条款要求的解读可知,飞机层面的持续适航文件应覆盖机体结构、发动机、发动机以外的机载设备以及发动机和机载设备间的电气互联的关系。持续适航文件表明符合性工作是飞机和发动机适航取证的一部分,如在飞机和发动机获得型号合格证时,无法完成所有持续适航文件的批准,则原则上在飞机交付航司/运营人或标准适航证书(飞机AC证书)签发前(以较晚者为准),应完成所有ICA文件的批准和发布。但根据AMC1 21.A.7咨询通告的定义,对于大修或者重度维修的部分内容(如发动机下发后的返厂拆解维修工作内容),因航线运营的初期暂无需使用,可以推迟至运营后,但完整的手册需在正式运营后的6个月内获适航当局批准并发布,且批准计划需在飞机交付前获得适航当局的认可。
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2 持续适航文件的范围和组成
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持续适航文件的范围包括使用、维修及其他保持飞机持续适航的限制、要求、方法、程序和信息,所安装的发动机、螺旋桨、机载设备与其接口的信息,机载设备和零部件的维修方法、程序和标准。无论是归属CCAR/FAR/CS 25部的飞机,还是归属CCAR/FAR 33部/CS-E部的发动机,飞机和发动机的持续适航文件涉及构型控制类、维修要求类、维修程序类以及型号实践中出现的其他类,包括CMP(构型维护程序)、CMI(元器件维修索引)。按照25部和33部的分工,飞机运营前需得到适航当局批准的持续适航文件包括如下3个方面:
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1)与25部相关的持续适航文件,如飞机结构修理手册(SRM)、飞机维修手册(AMM)、飞机适航限制部分(ALS)(动力装置系统除外)、维修计划文件(MPD)等。
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2)与33部相关的持续适航文件,如发动机适航限制项目、车间手册(ESM)、动力装置总成手册(PPBM)等。
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3)25部和33部均涉及的构型说明、部件级别的维修维护、图解零件目录、特殊检测部件要求和程序(无损或荧光探伤)、工具和设备、线路图册、电气标准施工手册等。
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其中,动力装置系统的持续适航文件是飞机投入航线运营的必要条件,但此部分文件(或手册)由33部适航当局批准,无需飞机级25部重复批准,但部分涉及飞机侧相关操作的发动机维修、排故程序需要得到25部认可。
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以当前某型国产飞机为例,从该型飞机发动机的型号合格证数据单(type certificate data sheet,简称TCDS)可知,该型飞机当前选装的动力装置系统与空客窄体客机为相同型号(Type/Models),发动机核心机构型基本相同。与空客窄体客机最大的不同是该型号的33部TCDS中包含了反推,因此又称为集成推进系统(integrated propulsion system)。空客窄体机选装的发动机在本文称其为同型异构发动机(diversified engine)。
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本型动力装置系统持续适航文件清单定义于由33部适航当局批准的发动机型号数据单中,如表2所示。
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表2(续)
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需要注意的是,以本型动力装置系统为例,在发动机33部层面,从其TCDS可知,为在运营中持续解决产品问题或优化产品性能所发布的服务通告(service bulletin,简称SB)[9-10],也作为持续适航文件的一部分,包括检查要求、使用限制、修理或改装等技术内容。但在飞机的25部层面,一般不会将飞机(除动力装置系统以外)的服务通告作为持续适航文件。
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3 初始运营强相关的持续适航文件研究
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对于该型国产飞机而言,在航线运营初期,航司或营运人从引进飞机开始就会涉及保障动力装置系统安全稳定运营的维护和排故程序、限寿件循环记录要求、定检要求、单独检查和持续改进等持续适航管理的要求,因此对初始运营强相关的重要持续适航文件进行研究是十分必要的。
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3.1 AMM和FIM动力装置系统部分内容的研究
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飞机AMM和FIM手册的ATA71至ATA80章节定义了动力装置系统的航线维修程序和故障排除程序,该部分内容通过以下2种方式实现,某国产机型采用的是第1种方式。
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1)由动力装置系统供应商直接提供动力装置系统侧相关的程序内容,飞机制造商补充增加飞机侧的信息(如驾驶舱的操作),形成可用于机上操作的最终程序,在得到33部适航当局批准和飞机航空器评审委员会(Aircraft Evaluation Group,简称AEG)认可后,向航司发布;
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2)对于部分已选用成熟动力装置系统的机型,动力装置系统供应商已发布得到33部适航当局批准的包括动力装置系统航线维修程序的动力装置系统手册,则飞机制造商在AMM和FIM手册中引用动力装置系统手册对应程序的章节号,飞机手册在得到AEG认可后,向航司发布。
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在飞机的全生命周期中,AMM和FIM手册是不断优化修订的过程。飞机投入航线运营后,AMM手册的初始版本在如表3所示的3个方面部分程序仍处于修订中,修订过程需要时间周期以得到适航当局的批准和认可。尽管航司使用修订前的程序不会对飞机的适航性产生影响,但可能对飞机维修和运营效率产生影响。当前的做法是通过在相关手册处于修订的程序中增加“本程序使用前需通过联系飞机制造商进行确认”的警告内容,飞机制造商以如图2所示“单个事件答复”的流程支援航司完成维护工作,保障航司的运营效率。
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图2 针对部分程序修订状态下的运营支援流程
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3.2 ESM手册内容研究
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发动机的ESM手册由三个部分组成,但在航线运营中仅使用适航限制项目章节的内容,具体如下:
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1)手册概述章节,包括手册使用介绍、更改记录等概述内容。
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2)适航限制项目章节,包含动力装置系统的限寿件、控制系统的限时派遣、强制定检、强制维护措施,供航线和大修使用。
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3)大修项目章节,包括发动机核心机部件的拆卸、清洗、检查、装配、测试内容,供发动机返厂大修使用。
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同型异构发动机已投入航线安全稳定运行超过2 500万飞行小时,两型发动机的核心机和系统硬件构型基本一致。如表4所示,通过将本型发动机的ESM手册适航限制相关内容与同型异构发动机对应内容进行详细对比可知,两型发动机ESM手册的构架、发动机本体内容基本一致,但由于本型发动机的反推罩结构和反推作动系统也归属33部范畴,因此本型发动机ESM手册中还包括了反推相关的内容。
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3.3 服务通告(SB和VSB)研究
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服务通告和供应商服务通告(vendor service bulletin,简称VSB)是飞机或发动机交付航司/运营人后落实手册以外新增的检查和维修要求、运行限制、产品改装要求的重要载体,包括两类:一类是通知航空公司落实设计更改的型号资料,航空公司视情选择执行,不需要严格执行;另一类通知航空公司实施检查或改装以确保在役飞机没有不符合经适航当局批准的设计构型状态或者没有不安全状态,服务通告规定的周期内必须严格执行。服务通告的审批过程处于局方管控下,在美国,服务通告由FAA授权ODA(Organization Designation Authorization)组织或委任工程代表(designated engineering representative,简称DER)进行适航审批[10]。在欧洲,EASA授权制造商的设计保证体系(design organization approval,简称DOA)对服务通告进行适航审批[11]。在我国,CAAC依据现行有效的AP-21-02程序,以安全为本质建立了基于持续适航体系的服务通告管理模式[12-13]。
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就本机型的动力装置系统而言,对于发动机本体的SB,在发动机制造商的门户网站向客户提供,航司/运营人的工程技术管理体系据此进行持续管理;对于短舱部件的SB,依据部件取证分工的责任,由负责25部取证的飞机制造商的SB对部件VSB进行发布或升版,或由负责33部取证的发动机制造商的VSB对部件VSB进行发布或升版,航司/运营人据此进行工程技术管理。
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4 结论
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民用飞机在商业运营前需得到适航当局批准的持续适航文件,该文件对民用飞机和发动机在航线和运行中的定检、限寿、维护、维修、改装等工作提出了具体的要求和具体的程序,以确保民用飞机和发动机的适航性和全生命周期的经济性。在民用飞机的全生命周期中,动力装置系统持续适航文件是航空器设计取证过程中必须建立的型号资料,是航司/运营人保证飞机安全可靠运行的保障。通过本文对持续适航文件相关要求的解读和内容的研究,提高了对持续适航文件重要性的认知,促进了民用飞机和发动机在研制过程中对持续适航文件的准确规划,并尽早发现和解决了可能影响航线运营效率的问题。
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摘要
在民用飞机投入运营后,航空公司或运营人需要依据持续适航文件所要求的措施开展相关的技术工作,保持和改善民用飞机和发动机在持续运营时的性能,纠正运营中暴露的问题,确保飞机和发动机始终处于适航状态。通过对持续适航文件相关条款和咨询通告的研究可知,在飞机交付航司或标准适航证书签发前(以较晚者为准),应完成飞机和动力装置系统除大修或者重度维修以外所有持续适航文件的批准和发布。通过对动力装置系统持续适航文件的适航要求进行解读,列举了具有典型代表性的民用飞机动力装置系统的持续适航文件清单,对重要的持续适航文件进行了研究,对国产民用飞机动力装置系统持续适航文件体系进行了有益探索。在民用飞机的全生命周期中,动力装置系统持续适航文件是从研发体系延伸至运营体系的一部分,是与飞机实物同等重要的手册产品,是航司/运营人保证飞机安全可靠运行的保障。
Abstract
After entering into service, in order to maintain and improve the performance of civil aircraft and engine, to rectify the unsafe conditions constantly found in service, to ensure the safety and airworthiness. Airlines or operators must comply with requirements defined in ICA documents via relevant technical works. Through the study of the relevant certification regulations and advisory circulars for ICA documents, it indicates that, except for instructions related to overhaul or heavy maintenance, all ICA documents for civil aircraft and engine should be approved by agency prior to aircraft delivery to airlines or issuance of the airworthiness certification by agency, whichever is late. This paper interprets the related airworthiness requirements for ICA documents of engine, enumerates the list of some type civil engine ICA documents, conducts the research on the content of important ICA documents. It makes a useful exploration on the continued airworthiness system of civil aircraft propulsion system. Throughout the whole life of civil aircraft, ICA documents should be considered as an extension from the design and manufacture phase to the service phase for the civil aircraft and engine. In fact, the ICA documents is a product of technical publication as equally important as the actual aircraft hardware, which is essential to safe and reliable operate the civil aircraft for airlines and operators.