目前,日本第一架国产喷气式客机 MRJ 的开发正在进行中,目前正在设计和制造中,目标是在今年年底前首飞。型号认证是制造国政府审查和确认飞机符合安全和环境标准的主要前提。因此,我想借此机会提供型式认证的概述。
1. 国产飞机发展史
三菱飞机公司目前正在
开发三菱支线喷气机 MRJ,这是自 YS-11 以来半个世纪以来首次开发国产客机。 图 1:日本飞机制造株式会社开发的 YS-11 飞机于 1964 年获得型号认证,被世界各地的航空公司、日本海上保安厅和自卫队使用,其中一些飞机至今仍在飞行。然而,只生产了 182 架飞机,这绝非成功。
除了 YS-11,三菱重工的 MU-2 飞机(一种 10 座双引擎涡轮螺旋桨飞机)和富士重工的 FA-200(一种四座单引擎螺旋桨飞机)也在 1960 年代生产,分别生产了 765 和 299 架飞机。此外,三菱重工有限公司的 MU-300 公务机(11 座)和 MH2000 中型直升机(10 座)已获得型号认证,但仅制造了少量飞机。另一方面,川崎重工与欧洲联合开发的BK117小型直升机已于去年年底交付日本和欧洲,可以说是一个非常成功的项目。就这样,从 YS-11 开始,小型公司级飞机的开发成为主要重点。
在这种情况下,MRJ 是一款载客量约为 90 人的喷气式客机,据说它将通过采用最新技术来实现低油耗和低噪音,例如实施抑制空气阻力等最新机身设计、引入碳纤维复合材料技术以及采用极其省油的下一代发动机。虽然该项目是作为政府范围的项目开发的,但民航局认为,通过实施型式认证彻底检查和确认安全性并向外界展示这一点,对于该项目的成功非常重要。(图 2)
2. 从飞机开发到运营的流程
在飞机的研制中,确定了飞机的基本规格和设计后,进行详细设计,证明设计符合标准,并获得型号合格证。之后,民航局确认制造的每架飞机都是根据已获得型号合格证的设计制造的,并颁发适航证。然后,运营商将使用相同的适航证在机上运营。(图 3)
此外,为了确认之后要制造的飞机可以按设计制造,制造方法和制造的质量控制也在型号合格证中确认。
图 3 飞机开发到运营的流程
3. 型号认证和适航认证
国际
民用航空公约(《芝加哥公约》)及其附件规定了适航和型号认证。首先,《芝加哥公约》第 31 条规定,飞机必须配备其注册国颁发的适航证。第 33 条还规定,“只要航空器注册国签发的适航证书等于或大于根据本公约制定的最低标准,其他缔约国应视为有效。型号合格证和适航认证的框架以及作为最低标准的适航标准在《芝加哥公约》附件 VIII(航空器适航性)中规定。
《芝加哥公约》还规定,制造和设计飞机的国家对飞机的安全负有主要责任。
4. 型式认可审查的
流程 对于型式认证,申请人首先提交申请,经过初步审查后,准备申请标准草案。接下来,申请人准备一份“合格证书计划”,概述证明符合适用标准的具体计划。在此基础上,将进行测试和分析,民航局将进行与此相关的检查。此外,在开始飞行测试之前,将举行飞行前审查会议,以确认飞行测试已准备好进行飞行测试。然后,在确定可以进行飞行测试后,将颁发试飞许可。然后将进行飞行测试,以及其他地面测试和分析工作将同时进行,民航局将在场以确保它们得到正确执行。民航局将审查并确认必要的分析和试验,并在确认合格认证计划中注明的所有认证项目均已完成后,颁发型号合格证。(图 4)
图 4 型式认证审查的流程
5. 适用标准的
确定
适用标准包括适航标准、噪声标准和移动商排放标准,等同于《芝加哥公约》附件 16 中的标准。
适航标准在《民用航空执法条例》附件 1 中规定,更多细节在“适航审查指南”中规定。适用于 MRJ 的适航标准是第 III 部分(机载运输 T),相当于美国联邦航空条例 (FAR) 的第 25 部分。本标准根据事故等的发生顺序进行审查,但在申请型式认证时使用最新的标准,并且可以应用后续修订。(图 5)
图 5 适航标准
如果确定不宜按原样应用这些标准,则 (1) 特殊要求,(2) 等效安全性,以及 (3) 豁免。
(1) | 特殊要求 |
当飞机设计的特性是前所未有的或不寻常的,并且现有标准中没有适当的标准时,应设定附加要求。 | |
(2) | 同等安全性 |
当飞机的设计明显难以严格适用于当前标准并且可以进行与标准类似的其他认证方法时,这是允许的。 | |
(3) | 豁免 |
在飞机设计难以严格应用现有标准的情况下,无需通过应用标准来保证适航标准所要求的安全性,则可以免除现行标准的适用。 |
6. 合格证明
一旦以这种方式建立了
适用性标准和合格认证计划,下一步就是证明符合性。认证方法有三种类型:图纸证明、分析报告证明等、测试证明和准备规定文件证明。(图 6)
有各种分析,例如强度分析、飞行性能分析和安全分析。此外,还有每台设备的功能测试,液压系统、起落架、电子设备、各种仪器等的功能测试,以及与发动机相关的各种测试。此外,还进行了各种测试,例如作为包含多个设备的系统进行测试、使用测试飞机的所有飞机的强度测试以及通过实际飞行进行的飞行测试。
图 6 合格认证方法
我们将以保证强度的测试为例。首先,通过单独测试材料或基本试样来确定材料属性(强度、环境影响)、可用于设计的材料强度和基本设计值。此外,我们将对部分结构进行原型制作,评估分析方法的有效性和基本结构的断裂条件,并评估制造方法以提高强度分析的准确性。此外,主翼、尾翼等的结构制造与实际产品相同,并进行强度测试以确认是否已获得所需的强度。(图 7)
图 7 保证强度的测试
此外,为了证明整个飞机是否达到所需的静态强度和疲劳强度,我们对所有飞机进行了静态强度测试,对所有飞机进行了疲劳强度测试。在静强度测试中,检查其是否能承受法规要求的最大载荷(最终载荷)。此外,在疲劳强度试验中,运行过程中假设的各种重复载荷至少是预期运行时间的两倍,以确认达到所需的疲劳强度。
7. 设计检查认证制度的活
用 在到目前为止已经解释的符合性证书的情况下,型号证书的申请人将进行分析和测试以显示符合性,民航局将审查和见证分析并确认这一点,但有一个系统允许私营部门外包与该国进行的设计相关的部分检查工作。由于政府没有一个组织来执行飞机所有庞大的设计审查和检查工作,因此有必要确认作为型号认证申请人的飞机设计组织的能力,在政府和认证机构之间分工工作,并根据经验和成就进行授权,以有效地推进型号认证活动。这样的框架在美国、欧洲和其他国家被广泛使用,我们计划在日本使用类似的框架来进行审查过程。
8.
保持飞机适航的框架
《芝加哥公约》建立了维护飞机适航性的框架,但作为设计国的义务,设计国必须将维护适航所必需的信息(适航性改善令)通知注册国。规定,如果注册国(运营国)收到来自设计国的信息通知,则必须为其飞机采取适当的行动以继续适航。
例如,如果在美国设计或制造的飞机需要检查或维修以保持其适航性,美国航空管理局 FAA 会向美国运营商发出适航改进令 (AD),并通知日本已发出相同的命令。作为回应,民航局将向日本的运营商发出相同的适航改善通知 (TCD)。将来,如果有必要检查 MRJ 以保持其适航性,民航局会先出具适航改善报告,并向运营国家提供相同的信息。(图 8)
图 8 维护飞机适航的国际框架
9. 运营维护需求评估小组的活动
当航空公司使用新开发的客机时,在获得型号合格证后无法立即运营。飞机评估小组 (AEG) 活动需要开展与飞机维护相关的活动,例如 (1) 评估机组人员的测试、技能审查和培训要求,(2) 评估 MMEL,它规定了运行所需的设备,以及 (3) 评估 MRBR 的制定,它确定了准时维护的基本要求。(图 9)
图 9 运维需求评估小组的活动
在这里,我想更具体地解释一下飞机维护。
对于飞机维修,在型号认证的要求中,需要准备继续适航的说明。型式认证的要求之一是“适航限制”,它规定了必要部件的更换时间、检查间隔、检查程序等,但其他维修要求不包括在型式合格证中。
行业指导委员会 (ISC) 由飞机和设备制造商和运营商组成,举行一系列会议,并建立维护间隔和程序的基本框架。审查委员会报告)将由民航局准备和批准,为此所需的审查将与 ISC 的活动密切协调进行,作为 AEG 活动的一部分。
10. 后记
如上所述
,进行型式认证需要大量的工作。
民航局从 MRJ 项目开始之前就一直在进行型号认证工作,但为了及时、适当地对日本第一架喷气式客机进行型号认证,平成 16 年在名古屋成立了“飞机技术检查中心”,负责国产飞机的型号认证,此后组织逐渐扩大,现在该组织有 73 名成员。
此外,MRJ 的型号认证申请也已提交给 FAA 和欧洲航空管理局 EASA。为此,民航局正在与这些国家的航空当局密切合作进行检查。
民航局对日本飞机工业的未来发展充满期待,并正在努力确保型号合格业务的实施。
作者为日本国土交通省 民航局 安全部 航空器安全课
课长 川胜 博彦
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