直升机主最低设备清单的确定

陈大禄，高 峰，曹金华

(1.中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001;2.陆航驻景德镇地区代表室，江西 景德镇 333000)

0 引言

中国民用航空规章要求所有安装在航空器上的设备应符合适航标准和运行要求，同时必须能够操作使用。然而，出于安全考虑，对于不是在所有运行条件下都必需的某些设备，中国民用航空规章也允许出版最低设备清单(MEL)。经验表明，由于航空器在设计上具有多种标准的安全裕度，尤其是当剩下的可工作设备项目已能提供合格的安全水平时，无需每一系统或安装的部件都工作。为提高AC313型机的任务可靠性，大量不同水平的冗余技术被引入设计。从提高AC313型机利用率和经济性的角度考虑，为了使其能在特定设备项目不工作的情况下仍然可以实施运行，制定了AC313型机的主最低设备清单(MMEL，Master Minimum Equipment List)。MMEL确定了在保持航空器安全水平的情况下哪些设备项目可以处于不工作状态，它明确了系统“带故障”运行的条件［1］。

1 主最低设备清单中项目的确定

1.1 一组概念

主最低设备清单建议书(PMMEL)是由制造厂家或运营人起草的主最低设备清单草稿，提交飞行运行评审委员会作为制定主最低设备清单的基础。

主最低设备清单(MMEL):是指民航总局批准的在特定运行条件下可以不工作仍能保持可接受的安全水平的设备项目清单。MMEL包含这些设备项目不工作时航空器运行的条件、限制和程序，是运营人制定各自最低设备清单的依据。

最低设备清单(MEL):是指运营人依据MMEL并考虑到航空器的构型、运行程序和条件为其运行所编制的设备项目清单。MEL经局方批准后，允许航空器在规定条件下，所列设备项目不工作时继续运行。MEL应当遵守相应航空器型号MMEL的限制，或者比其更为严格。

1.2 MMEL的确定方法

根据适航的要求，当根据型号设计及运行标准的要求编制MMEL时，如果要将一个设备项目列入到MMEL中，该设备项目可以不工作但必须提供足够的分析以证明航空器可保持所要求的安全水平。

主最低设备清单中项目的确定有以下两种方法:

1.2.1 对比经验法

在确定MMEL的过程中，可使用对比经验法。使用对比经验法确定故障项目是否列入MMEL时，首先填写FMEA分析表，利用故障模式影响分析结果与相同或相似机型上相同或相似故障项目的实际使用经验进行对比分析，根据对比分析结果确定故障项目是否列入MMEL中。应当特别注意的是，其它航空器型号的相同设备项目先前获得MMEL的批准并不表示其在特定直升机就达到所要求的安全水平。必须考虑的因素是系统运行的相似性和航空器运行任务的相似性。因此，一般不鼓励采用此方法，只对一些缺乏设计分析数据、结构相对简单、功能相对单一的项目采用此方法。

1.2.2 逻辑决断分析法

逻辑决断分析法是确定MMEL的一种重要方法，该方法综合了功能危险分析(FHA)、故障模式影响分析(FMEA)、故障树分析(FTA)等安全性分析方法，是一种可行的定量确定MMEL项目的规范方法。

1.3 逻辑决断程序

AC313型机所采用的逻辑决断分析法的具体逻辑决断程序如图1，即先假设要分析的每一项目是故障的，然后对每一故障项目提供了一个逻辑决断通路，每一故障项目都必须通过逻辑处理，决断出项目是否能列入MMEL。

图1 逻辑决断流程图

逻辑决断分析是从逻辑决断图的顶端开始，由回答每个问题的“是”或“否”来确定其分析路线。需要回答的问题包括:

1)故障项目或由其引起的二次故障对直升机使用安全性有直接有害影响吗?

2)能满足最低安全要求吗?

3)故障对使用能力是否有直接有害的影响?

4)是否有功能替代项目?

5)替代后能满足最低安全要求吗?

6)在一定限制条件下是否能满足最低安全要求?

7)是否会过分导致机组工作量增加或者机组人员工作效率下降以及机组人员对不良环境条件处理能力下降等?

通过回答上述问题，确定项目是否列入MMEL。在选择逻辑决断的路线中还反映了暂定逻辑。在缺少适当的资料和信息对问题回答“是”或“否”时，暂定逻辑规定要使后续的问题更保守、更严格，如问题1、3、7 将回答“是”，问题2、4、5、6 将回答“否”，然后进入下一问题。一旦获得足够的信息，应重新选择合适的回答。

1.4 安全性分析在MMEL决断的应用

1.4.1 FMEA

对每个分析项目进行FMEA［2］，并填写项目故障模式及影响分析表格，为下一步的故障项目逻辑决断提供影响后果判断的依据，可帮助回答问题1及问题3。表1为AC313左液压泵的FMEA示例。

1.4.2 功能危险分析(FHA)

根据APR4754，确定安全水平的基本原则是，事件导致的危险程度越高，则要求该事件发生的概率应当越低。失效状态影响分类灾难的(CAT)、危险的(HAZ)、严重的(MAJ)等的具体概率要求分别要低于 10-9/Fh、10-7/Fh、10-5/Fh。AC313 型机液压系统FHA示例如表2。

表1 AC313型机左液压泵FMEA示例

表2 AC313型机液压系统FHA示例

根据FHA分析结果，“液压系统完全失效，无法给操纵系统提供压力和流量”的概率要低于10-9/Fh。

1.4.3 故障树分析、相关图、马尔可夫分析(FTA/DD/MA)

FTA/DD/MA用于计算某事件的发生概率［3］。在编制AC313型机MMEL时，采用FTA的方法来确定当某个项目故障时，能否满足FHA确定的最低安全要求。通过该分析，可帮助回答问题2、问题5。AC313型机液压系统FTA示例如图2，建立顶事件为“液压系统完全失效，无法给操纵系统提供压力和流量”的故障树，当左液压泵失效时，设定其可靠度为0，故障树结果不能满足FHA的要求。

1.5 逻辑决断分析表

根据MMEL逻辑决断程序，填写相应项目的逻辑决断分析表，确定故障项目是否列入MMEL。表3为AC313型机液压泵逻辑决断分析实例。

1.6 主最低设备清单中项目的确定原则

MMEL中不能包含那些非常重要、对安全性可靠性影响很大、在任何条件下均不能出现故障的项目，如方向舵、发动机等整个部件。但整个部件中允许失效的仪表、设备或组件，可以列入MMEL。

对飞行安全和飞行任务影响较小(或无影响)的设备，可列入MMEL。

对飞行安全或飞行任务影响较大，但仍可在一定条件(气象、航线、昼夜等)和限制下放飞的项目，可列入MMEL

对飞行安全影响较小(或无影响)，对机组飞行任务(训练、转场等)影响较大的系统或设备，仍可在一定的条件限制下放飞的项目可列入MMEL。

对飞行安全影响较小(或无影响)，对飞行任务影响较大的项目，如可在一定的条件和限制下放飞，可列入MMEL。

MMEL的项目不得与航空器飞行手册的限制、构型维修程序或者适航指令发生冲突。

表3 AC313型机液压泵逻辑决断分析示例

图2 故障树示例图

2 MMEL在军用航空领域应用的探讨

以上MMEL确定程序是在民机AC313型机上总结得出的，在国内，MMEL目前也主要集中在民用航空方面应用，然而，在军用航空领域它也有广阔的应用前景。

2.1 军用直升机的MMEL

严格地讲，MMEL与军用直升机的任务可靠性有关。比如，武器系统对一般军用直升机来讲不允许有故障，但对用于飞行训练的军用直升机来讲却并非如此，大多数飞行训练科目与武器系统并无关系，武器系统可以有故障甚至被拆除;军用直升机针对不同任务有不同任务剖面，某些任务设备故障可能不会影响其执行其它任务;国内多数直升机均无旋翼防除冰系统，因此，对某一机型来讲，并不能因为旋翼防除冰系统的故障就确定该型机不能飞行。另外，美国军用直升机一直结合任务界定其是否完好，其军用直升机战备完好性参数除出动架次率、使用可用度外，还有一个重要参数是能执行任务率，该参数又分为能执行满任务率(FMCR)、能执行部分任务率(PMCR)和不能执行任务率(NMCR)，这三个参数都与任务有紧密的联系。在装备效能评估中，美军把直升机能执行部分任务也界定为直升机完好。总之，军用直升机也能“带故障”飞行，也可制定MMEL。

2.2 MMEL在军用直升机领域应用基本程序探讨

1)在军用直升机研制阶段，研制单位结合直升机的作战、训练科目，提出直升机的主最低设备清单以及相应的维修、操作程序文件;

2)在直升机定型阶段，审查主最低设备清单及其维修、操作程序。审查不通过，直升机不能定型;

3)直升机使用部门依据研制单位提供的主最低设备清单，结合直升机使用实际，提出直升机的最低设备清单及其执行程序，上报主管机关批准;

4)直升机主管机关审核直升机使用部门上报的最低设备清单，颁发批准文件，最低设备清单开始正式执行。

3 结束语

MEL应当作为随机文件在每一架直升机上配备，以便飞行机组在飞行前查阅。AC313型机为了提高系统利用率和经济性，根据系统性能和设计余度，制定了MMEL，允许在特定条件下，某些设备不工作而直升机继续飞行。但MMEL绝不是系统的维护标准，也不是系统可以长期带故障运行的依据。运营人应建立起有控制的、健全的修理计划，积极加强维护工作，努力提高维护质量，尽量使直升机处于最佳状态运行。

［1］AC-121/135-49，民用航空器主最低设备清单、最低设备清单的制定和批准［Z］.中国民航总局，2006.

［2］郭百鑫，译.SAE ARP4754，高度综合和复杂系统合格审定需要考虑的问题［M］.民航华东地区管理局，2007.

［3］郭百鑫，译.SAE ARP4761，民用运输系统和设备安全性评估程序的指南和方法［M］.民航华东地区管理局，2007.