■ 張艷麗 宋云峰 陶金 尹春冬 趙晨 李健 / 中國(guó)航發(fā)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司

飛行臺(tái)飛行試驗(yàn)是商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制最重要的試驗(yàn)和測(cè)試手段之一，具有風(fēng)險(xiǎn)性高的特點(diǎn)，通過(guò)科學(xué)合理地運(yùn)用構(gòu)型管理，可以確保試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，從而推動(dòng)我國(guó)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)在適航取證的道路上大步向前邁進(jìn)。

飛行試驗(yàn)是商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)取證及型號(hào)合格審定的必經(jīng)階段，是發(fā)動(dòng)機(jī)研制初期方案對(duì)比、確定選型，以及研制過(guò)程中故障排除、效果驗(yàn)證最直接的手段。但是，處于飛行試驗(yàn)階段的發(fā)動(dòng)機(jī)，由于技術(shù)狀態(tài)尚未完全固化、技術(shù)成熟度不高、關(guān)鍵系統(tǒng)和關(guān)鍵技術(shù)都需要進(jìn)一步驗(yàn)證和優(yōu)化，使得故障率仍處于較高水平。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)飛行試驗(yàn)具有較高的風(fēng)險(xiǎn)性。飛行臺(tái)飛行試驗(yàn)是整個(gè)飛行試驗(yàn)的第一階段，其基本任務(wù)是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行飛行調(diào)整，目的是盡早暴露問(wèn)題和獲取測(cè)試數(shù)據(jù)[1]。目前，國(guó)內(nèi)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)飛行臺(tái)飛行試驗(yàn)沒(méi)有成熟的經(jīng)驗(yàn)可以遵循，也沒(méi)有現(xiàn)成的體系可以應(yīng)用，需要運(yùn)用現(xiàn)代系統(tǒng)工程的科學(xué)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略進(jìn)行策劃和管理。構(gòu)型管理貫穿于設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、試飛直至客戶服務(wù)的全生命周期，是商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制成功的重要保證，也為其配置、改型和發(fā)展延續(xù)奠定了基礎(chǔ)[2]。有效地、科學(xué)地應(yīng)用系統(tǒng)工程的構(gòu)型管理理論和方法管理發(fā)動(dòng)機(jī)飛行臺(tái)飛行試驗(yàn)構(gòu)型，厘清構(gòu)型差異并最終支撐取證工作勢(shì)在必行。

構(gòu)型工作策劃

開(kāi)展商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)飛行臺(tái)飛行試驗(yàn)需要進(jìn)行縝密的構(gòu)型工作策劃，根據(jù)工作分解邏輯，需要重點(diǎn)梳理如下幾個(gè)維度的內(nèi)容，構(gòu)型工作架構(gòu)如圖1所示。

圖1 飛行臺(tái)飛行試驗(yàn)構(gòu)型工作架構(gòu)

首先，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目發(fā)布的試驗(yàn)管理和保障手冊(cè)或相關(guān)文件為指導(dǎo)，規(guī)劃總的工作機(jī)制原則并明確支撐飛行臺(tái)飛行試驗(yàn)構(gòu)型管理人員的配置。再進(jìn)一步細(xì)化分工，明確試驗(yàn)支撐人員具體的工作方向、工作界面、信息交互以及協(xié)同方式。在此基礎(chǔ)上制定支撐工作運(yùn)行機(jī)制，為試驗(yàn)構(gòu)型工作的開(kāi)展提供人力資源的保障。

其次，飛行臺(tái)飛行試驗(yàn)由于其特殊性，需要審視體系支撐的完整性以及覆蓋的包容性，充分識(shí)別試驗(yàn)外場(chǎng)變更的場(chǎng)景。對(duì)目前流程體系中已經(jīng)包含的場(chǎng)景，檢查其使用范圍是否涵蓋飛行試驗(yàn)外場(chǎng)場(chǎng)景；對(duì)目前流程體系中包含不全的場(chǎng)景進(jìn)行補(bǔ)充，新增的場(chǎng)景進(jìn)行體系的完善。

再次，試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)型會(huì)因?yàn)椴煌脑囼?yàn)?zāi)康幕蛘邷y(cè)試改裝等原因產(chǎn)生變更，飛行臺(tái)的測(cè)試環(huán)境也不會(huì)一成不變，不同試驗(yàn)科目產(chǎn)生的試驗(yàn)數(shù)據(jù)與發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)型和測(cè)試環(huán)境密切相關(guān)。三者的數(shù)據(jù)管理必須當(dāng)成一個(gè)集成的復(fù)雜系統(tǒng)并建立“基線”，即建立對(duì)比或更改的基礎(chǔ)，不能孤立地單項(xiàng)處理。對(duì)應(yīng)不同發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)型和測(cè)試環(huán)境下獲取的試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)建立 “快照”，清楚描述不同試驗(yàn)數(shù)據(jù)與發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)型和測(cè)試環(huán)境的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以便支撐后續(xù)數(shù)據(jù)的有效性、關(guān)聯(lián)性和對(duì)比分析工作。

除此之外，在試驗(yàn)構(gòu)型工作策劃中還應(yīng)該考慮與試驗(yàn)單位的接口管理。飛行臺(tái)飛行試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)管理區(qū)別于發(fā)動(dòng)機(jī)露天臺(tái)試驗(yàn)和高空臺(tái)試驗(yàn)，具有其特殊性和保密性。所以在策劃工作中要充分考慮現(xiàn)場(chǎng)管理的對(duì)接場(chǎng)景，梳理對(duì)接盲點(diǎn)對(duì)于保障試飛工作非常必要。針對(duì)試驗(yàn)制定外場(chǎng)文件和對(duì)接管理工作指導(dǎo)書(shū)，為后續(xù)試驗(yàn)的開(kāi)展提供體系保障。

試驗(yàn)前構(gòu)型狀態(tài)確認(rèn)

對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制而言，由于設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)過(guò)程中的各種復(fù)雜因素，構(gòu)型管理的一致性要求存在逐步貫徹的過(guò)程，構(gòu)型信息之間會(huì)存在差異。以圖2為例，產(chǎn)品構(gòu)型與試驗(yàn)件設(shè)計(jì)構(gòu)型、試驗(yàn)件實(shí)物構(gòu)型存在客觀的構(gòu)型差異，由于從產(chǎn)品構(gòu)型到試驗(yàn)件的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)需要跨越一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間維度，這期間存在試驗(yàn)件設(shè)計(jì)構(gòu)型的演變，以及整機(jī)核心機(jī)或零組件在需求驗(yàn)證過(guò)程中的產(chǎn)品構(gòu)型設(shè)計(jì)迭代以及修正，在此過(guò)程中，試驗(yàn)件設(shè)計(jì)構(gòu)型的長(zhǎng)周期零組件已經(jīng)開(kāi)模、加工或試制，導(dǎo)致試驗(yàn)件設(shè)計(jì)構(gòu)型與產(chǎn)品構(gòu)型之間存在差異[3]。在產(chǎn)品研制階段的試驗(yàn)中，試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)構(gòu)型與產(chǎn)品構(gòu)型（設(shè)計(jì)主線）之間的差異分析和評(píng)估工作在決策選取試驗(yàn)臺(tái)份時(shí)已完成。本文關(guān)注的試驗(yàn)件實(shí)物構(gòu)型與試驗(yàn)件設(shè)計(jì)構(gòu)型差異，需從物料清單（BOM）視圖的角度，充分利用信息化的手段，應(yīng)用試驗(yàn)件的工程BOM（EBOM）和實(shí)物交付BOM（DBOM）輔助分析發(fā)動(dòng)機(jī)在交付給試驗(yàn)方之前的構(gòu)型狀態(tài)，梳理試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)物構(gòu)型和設(shè)計(jì)構(gòu)型之間的差異，可以為試驗(yàn)后總結(jié)提供數(shù)據(jù)支撐。

圖2 試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)型狀態(tài)

構(gòu)型管理實(shí)施

飛行臺(tái)飛行試驗(yàn)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)掛裝飛行臺(tái)以及飛發(fā)聯(lián)合調(diào)試的需求，在發(fā)動(dòng)機(jī)交付試驗(yàn)方后，仍然會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)適配飛行臺(tái)進(jìn)行具體的適配改裝和測(cè)試調(diào)試，這就導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)型不是一成不變的。在試驗(yàn)過(guò)程中，不同的試驗(yàn)科目對(duì)應(yīng)的實(shí)物構(gòu)型也可能存在差異。梳理和分析構(gòu)型差異，是支撐試驗(yàn)結(jié)論分析的基礎(chǔ)，也是適航取證的要求。

構(gòu)型變更管理

基于目前國(guó)內(nèi)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)飛行臺(tái)飛行試驗(yàn)驗(yàn)證的資源限制和試驗(yàn)的重要性及意義，發(fā)動(dòng)機(jī)主機(jī)廠均配備了專業(yè)性強(qiáng)、技能全面的跟試隊(duì)伍。針對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的構(gòu)型變更，在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、討論問(wèn)題、影響評(píng)估、給出方案、發(fā)起流程、審批流程、問(wèn)題處理、更新工藝和更新臺(tái)賬的處理流程（見(jiàn)圖3）。構(gòu)型跟試主管從現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題環(huán)節(jié)介入，從源頭明確問(wèn)題定位和背景，由于受到試驗(yàn)安全、資源調(diào)度和試驗(yàn)窗口等因素影響，在處理方案選擇上會(huì)不同于普通試驗(yàn)任務(wù)中問(wèn)題的處置，為變更方式的選擇提供了多種思路，構(gòu)型代表需要深度介入影響評(píng)估以及處置方案的選擇，結(jié)合目前構(gòu)型管理體系中對(duì)于構(gòu)型變更的處置機(jī)制，監(jiān)督變更流程的發(fā)起和審批，確保問(wèn)題描述清晰和流程正確。現(xiàn)場(chǎng)變更臺(tái)賬，是目前國(guó)內(nèi)軍機(jī)飛行臺(tái)飛行試驗(yàn)中記錄變更采用的方式，構(gòu)型跟試主管對(duì)現(xiàn)場(chǎng)變更臺(tái)賬的管理，有利于全面詳實(shí)記錄試驗(yàn)過(guò)程中的全部變更，為后續(xù)構(gòu)型差異分析、試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理以及與試驗(yàn)方的接口管理奠定基礎(chǔ)。

圖3 飛行試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)題處置流程

構(gòu)型差異分析

對(duì)于管理體系完備、流程完善的構(gòu)型變更管理機(jī)制，通用的變更梳理方法是對(duì)產(chǎn)生變更的構(gòu)型單據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和追溯，并逐條進(jìn)行構(gòu)型差異分析，最后綜合匯總差異分析結(jié)論。如表1所示，在統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)風(fēng)扇增壓級(jí)對(duì)比試驗(yàn)交付構(gòu)型產(chǎn)生一個(gè)技術(shù)通知單，涉及一個(gè)零件，經(jīng)確認(rèn)該技術(shù)通知單為落實(shí)測(cè)試改裝要求對(duì)實(shí)物構(gòu)型無(wú)改變，不影響飛行安全以及試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果。其他部件系統(tǒng)的分析依此類推，最后匯總形成發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)的相對(duì)構(gòu)型差異，并評(píng)估綜合影響。

表1 試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)型差異分析矩陣

根據(jù)中國(guó)民用航空局相關(guān)程序條款要求，用于需求符合性驗(yàn)證的試驗(yàn)件與產(chǎn)品之間允許存在構(gòu)型差異，型號(hào)合格證的申請(qǐng)人在提交符合性報(bào)告時(shí)，要包括試驗(yàn)產(chǎn)品的構(gòu)型及偏離、制造符合性檢查及試驗(yàn)產(chǎn)品構(gòu)型偏離的影響評(píng)估等[4]。

飛行臺(tái)飛行試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)型變更管理是在發(fā)動(dòng)機(jī)交付構(gòu)型的基礎(chǔ)上開(kāi)展工作，工作的起點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)交付試驗(yàn)方。根據(jù)表1構(gòu)型差異分析矩陣，針對(duì)每個(gè)試驗(yàn)科目按照部件系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)型差異梳理和分析。之后綜合評(píng)估所有部件系統(tǒng)的差異影響，并考慮多個(gè)部件系統(tǒng)差異的疊加耦合影響，給出綜合影響評(píng)估結(jié)論。以此建立不同試驗(yàn)科目和發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)物構(gòu)型的關(guān)聯(lián)，完成每個(gè)試驗(yàn)科目所對(duì)應(yīng)的實(shí)物構(gòu)型與試驗(yàn)交付構(gòu)型的差異以及影響分析，為試驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取和分析提供構(gòu)型保障。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)與試驗(yàn)設(shè)備的管理

試驗(yàn)設(shè)備的構(gòu)型是產(chǎn)生試驗(yàn)數(shù)據(jù)的保障，對(duì)適航取證有著非常大的影響。發(fā)動(dòng)機(jī)飛行臺(tái)飛行試驗(yàn)，由于承載試驗(yàn)的設(shè)備是飛機(jī)，因此涉及的接口復(fù)雜。相比于高空臺(tái)和露天臺(tái)試驗(yàn)管理難度更大，需要在試驗(yàn)策劃的早期對(duì)飛行臺(tái)的試驗(yàn)設(shè)備信息進(jìn)行收集和整理，在試驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)接口管理飛行臺(tái)的變更，掌握飛行臺(tái)的狀態(tài)。建立試驗(yàn)科目、發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)物構(gòu)型、試驗(yàn)數(shù)據(jù)和飛行臺(tái)試驗(yàn)設(shè)備四者之間的關(guān)聯(lián)，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析意義重大，為后續(xù)推導(dǎo)試驗(yàn)結(jié)論奠定基礎(chǔ)。

與試驗(yàn)方接口單據(jù)的構(gòu)型管理

發(fā)動(dòng)機(jī)飛行臺(tái)飛行試驗(yàn)的開(kāi)展，需要發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方與試驗(yàn)方緊密配合。發(fā)動(dòng)機(jī)交付試驗(yàn)方后，涉及發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)型變更的典型場(chǎng)景有發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)載軟件的變更，軟件變更會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的控制策略，進(jìn)而影響飛發(fā)控制接口，因此，必須要在變更前充分驗(yàn)證從而把對(duì)試驗(yàn)?zāi)酥溜w行安全的影響降到最小。發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)載軟件變更必須向試驗(yàn)方提出變更申請(qǐng)，得到試驗(yàn)方同意后，雙方配合開(kāi)展軟件變更機(jī)上實(shí)施。除發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)載軟件變更之外，飛發(fā)協(xié)調(diào)中還存在大量的技術(shù)溝通與協(xié)調(diào)，技術(shù)協(xié)調(diào)將涉及發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)型或飛行臺(tái)構(gòu)型的調(diào)整，從而影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果，需要針對(duì)性地開(kāi)展構(gòu)型管理工作。典型接口單據(jù)使用場(chǎng)景包括但不限于軟件變更、技術(shù)協(xié)調(diào)和數(shù)據(jù)交換，如圖4所示。

圖4 發(fā)動(dòng)機(jī)飛行臺(tái)飛行試驗(yàn)典型接口單據(jù)使用場(chǎng)景

結(jié)束語(yǔ)

飛行臺(tái)飛行試驗(yàn)是集科學(xué)性 、實(shí)踐性、風(fēng)險(xiǎn)性于一體，投資巨大、技術(shù)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在國(guó)防和經(jīng)濟(jì)建設(shè)中具有舉足輕重的作用，世界上所有的航空強(qiáng)國(guó)無(wú)不重視飛行試驗(yàn)的發(fā)展[5]。我國(guó)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的自主研制工作起步晚，對(duì)于飛行臺(tái)飛行試驗(yàn)的認(rèn)知和管理經(jīng)驗(yàn)不足。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)詳細(xì)設(shè)計(jì)和飛行試驗(yàn)驗(yàn)證工作的推進(jìn)，積極探索和沉淀構(gòu)型管理在已經(jīng)開(kāi)展的商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)飛行臺(tái)飛行試驗(yàn)中取得的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于后續(xù)新階段試驗(yàn)的開(kāi)展具有重要的借鑒和參考意義。