构建民用飞机参数量值溯源体系的探讨

张学涛，邢向楠，周世锋，李少壮

(中航工业北京长城计量测试技术研究所，北京100095)

0 引言

计量测试是民机工业重要的基础技术之一，在保证民用飞机产品参数的测试数据准确和量值统一方面发挥着关键作用。民用飞机产品区别于一般工业产品最显著特征是适航审定，适航审定特别注重对产品研制过程的参数量值控制，要求产品测量参数必须通过可靠的量值溯源渠道统一到国家计量基准。

大型民用飞机具有全球化采购、国际化协作的技术特点，是众多研究机构和生产企业共同参与的高难度大会战。为确保不同承制单位提供的零部件或系统产品参数测得到、测得准、测得可靠、量值统一，同时又能满足适航符合性验证对数据的有效性、可溯性要求，有必要以民机产品参数为切入点，系统梳理相关测试试验设备的量值溯源渠道和方法，研究构建面向产品测量需求的参数量值溯源体系。

1 国内外民用飞机量值溯源工作现状

1.1 国外现状

当今，民用航空制造业的两大巨头波音、空客在各自国家政府的支持下，不仅建立了完备的研发制造技术体系，还建立了包括产品参数性能验证与评价的量值溯源体系。民用飞机发展得到了完整的工业技术体系支撑。

由于各类通用/专用测试设备和综合试验系统是产品适航符合性验证的关键技术支持，出于对企业核心利益保护的考虑，波音、空客公司始终对测试试验手段及其量值溯源能力严格管控，具体细节很少对外公开。在量值溯源工作方面，目前只能从民机转包生产、对外合作引进等渠道了解到一些信息。

例如，波音集中大批优秀工程技术人员，根据飞机或产品设计时提出的要求，设计出符合飞机各个系统或产品性能要求的专用测试试验设备，这些设备大多在本公司生产，也有一些在美国或其他国家的专门厂家生产，但最后的校准工作都在波音公司进行，并由专门人员统一校准程序，以确保量值可控。

又如，在国内企业承接波音公司的民机转包生产过程中，美方始终坚持部分关键测试设备和计量标准需向波音计量中心量值溯源。在天津的空客总装基地也存在类似的状况，部分关键测试设备和计量标准目前还是要向法方溯源。这一切充分说明波音和空客公司已将民机研制的全过程纳入到量值溯源体系中，以确保在产品质量控制的各个环节都获得可靠的数据支撑。

1.2 国内现状

目前，国内航空工业部门尚未系统研究构建民用飞机的参数量值溯源体系，但国家和民航计量检定系统已经开展的量值传递工作，以及军民机型号研制和民用飞机转包生产中积累的量值传递工作经验，可以为民用飞机参数量值溯源体系研究构建提供借鉴。

按照计量学的十大专业，国家已建立起包含计量基准以及一系列计量标准、工作计量器具在内的量值传递体系，此体系覆盖了计量检定的各个领域，概括了量值传递技术全貌，反映了当代中国科学和法制计量水平。

为适应国际民航运输业发展的需要，民用航空管理局针对引进机型运营维护阶段专用测试设备的量值溯源需求，建立了包含飞机维修、空中交通管制、机场、航空油料等在内的民用航空专用计量器具检定规程体系，用于指导民航系统的量值溯源工作。

航空工业部门经过几十年的发展，已经针对部分军机型号建立了计量师系统，开展了大量型号专用测试设备的计量保证技术研究，形成了产品相应的量值溯源能力。在国外民机转包生产过程中，特别建立了英制量值传递系统和公英制转换量值传递体系，积累了丰富的民机生产量值溯源工作经验。

通过分析可以看出，目前国内尚未建立起从“飞机产品→测试设备→校准设备 (工作计量器具)→计量标准→计量基准”的完整参数溯源链，大部分量值溯源工作对象仍停留在工作计量器具上，缺乏面向飞机产品的测量需求所开展的参数量值溯源体系研究。

2 民用飞机参数梳理划分方案

民用飞机参数梳理划分方案是研究构建参数量值溯源体系的基础。考虑到飞机定义的参数种类繁多、数量庞大，为实现本文的有限研究目标，需要确定参数梳理的范围与对象，便于以后参数量值溯源体系研究的任务分工。

2.1 范围定义

本文所指的民用飞机主要为《中国民用航空规章》第25部适航标准 (CCAR－25)定义的运输类飞机，且以大型民用支干线飞机为主要研究对象，暂不包括第23部、第27部和第29部适航标准 (CCAR－23，CCAR－27，CCAR－29)定义的正常类、实用类、特技类、通勤类和旋翼类飞机。

本文所指的参数主要为表征民机整机级、系统级、分系统级或零部件级产品性能测试试验或工艺检测中定义的需量值控制的测量参数。

2.2 构建原则

参数梳理划分方案应遵循民用飞机研制程序和适航审定的特点，突出试验、检测这一条梳理参数量值溯源信息的重要渠道，具体构建原则如下:

1)对研究对象的考虑

考虑到国内重点发展的民用支线/干线飞机的现状，在参数梳理划分方案研究对象的选择上，本文应主要瞄准代表当前技术发展方向的在研机型，紧跟型号的量值溯源需求，配套型号的计量测试保障体系建设。为此，拟参照大型民用干线飞机的系统设计和任务分工确定划分方案。

2)对研究范围的考虑

考虑到民用飞机全寿命周期的量值溯源要求，在参数梳理划分方案研究范围的框定上，本文应重点关注研制阶段民机产品符合性验证的量值溯源，突出测试、试验这一关键环节。为此，拟参照民机研制程序的测试、试验类别和项目确定划分方案。

3)对层次单元的考虑

考虑到此次研究的独立性及后续研究的扩展性，在参数梳理划分方案层次单元的设置上，本文应完整涵盖民机产品的类别和全寿命量值溯源过程，确定统一规范的表述形式。为此，拟参照大型民用飞机项目工作分解结构 (WBS)的编号形式确定层次单元，便于为日后建立数据库查询提供条件。

2.3 划分方案

依据以上确定的构建原则，按照飞机产品分类及其研制过程对试验、检测的分类方式，提出民用飞机参数梳理划分方案，如图1所示，分为六个层次。

第一层，按照适航规章对飞机产品的分类方式，将民用飞机划分为23部类飞机、25部类飞机和27/29部类飞机三个结构单元;

第二层，按照飞机产品全寿命周期的定义，将本文研究的25部类飞机划分为设计、制造、试验验证和使用维修四个结构单元;

第三层，参照大型民用飞机项目工作任务分解(WBS)对试验/检测类别的定义方式，划分为风洞试验、制造检测、系统试验、结构试验、飞行试验、总体试验和维修检测七个结构单元，并按所属的产品寿命阶段归类;

第四层，根据各个试验/检测类别的专业细分，划分试验/检测子类，如对制造检测的专业细分，可形成机加工艺检测、热表工艺检测、装配工艺检测、无损检测等子类。

图1 民用飞机参数梳理划分方案

第五层，进一步对第四层试验/检测子类进行项目细分，如对机加工艺检测的项目细分，可形成零件检测、工装检测等结构单元。

第六层，即为各个试验/检测项目定义的关键被测参数。

3 民用飞机参数量值溯源体系构建思路

考虑到被测产品参数的特殊性和复杂性，民机研制过程中需要应用到大量的测试试验设备，因此梳理分析这些测试试验设备的量值溯源性，是研究构建民用飞机参数量值溯源体系的核心内容。

鉴于测试试验设备量大面广，覆盖民机研制过程诸多专业领域，本文拟依托民机产品设计、生产、试验等单位，按照参数梳理划分方案确定的研究对象，开展参数量值溯源信息采集与分析工作。为保证民用飞机参数量值溯源体系研究构建的形式统一、内容完整，提出的总体思路如下:

3.1 确定研究对象及参数体系

依托相关专业单位，确定参数量值溯源研究的具体对象，形成本文图1所示的第四层至第五层结构单元名称，并绘制研究对象的参数体系图，如图2所示。

图2 民机机加工艺检测参数体系

3.2 采集参数量值溯源信息

根据研究对象的参数体系图，采集相关参数的测试试验设备及其校准信息，填报参数量值溯源信息统计表，如表1所示。

表1 民机机加工艺检测参数量值溯源信息统计

3.3 构建参数量值溯源体系

对照参数量值溯源信息表，分析评价测试试验设备的量值溯源性，给出量值溯源对应关系，构建参数量值溯源体系图，如图3所示。图3中，试验/检测系统或设备量值溯源不完善的用虚线框表示，并在虚框内说明原因。

图3 民机机加工艺 (零件检测)参数量值溯源体系

4 结束语

以民用飞机产品定义的测量参数为切入点，研究相关测试设备的量值溯源渠道和方法，进而形成参数量值溯源体系，是国内航空工业第一次针对飞机参数量值溯源开展的系统性研究，也是将传统的计量保证工作延伸至飞机产品测试活动的一次重要突破。通过探讨参数量值溯源体系的构建思路，可为相关部门规划民机计量测试技术体系、制定专业发展战略、明确技术攻关方向提供可靠的决策参考。

［1］中国民用航空局航空器适航审定司.CCAR-25-R3运输类飞机适航标准［S］.北京:中国民用航空总局，2007.

［2］Air Transport Association.ATA2200 Specification For Manufacture’s Technical Data ［S］.2001.

［3］中国质检出版社.国家计量检定系统表框图汇编［S］.北京:中国质检出版社，2013.

［4］陈迎春，宋文滨，刘洪.民用飞机总体设计［M］.上海:上海交通大学出版社，2010.