民用飞机航电系统地面试验室适航符合性验证试验MoC4流程的研究

孟益民

【摘 要】本文总结了民用飞机航电系统在地面试验室开展适航符合性验证试验（MoC4）的一般试验流程，详细分析了试验构型的符合性说明方法，从试验件、试验设施、质量体系、试验程序和人员资质等方面详细阐述了其能够满足符合性所应具备的条件。

【关键词】MoC4；航电系统；适航；试验流程

0 引言

适航符合性验证试验是民用飞机向适航当局表明其对适航条款符合性的重要手段。根据中国民用航空局（CAAC）的规定，适航符合性验证分为：符合性声明（MoC0）、说明性文件（MoC1）、分析/计算（MoC2）、安全评估（MoC3）、试验室试验（MoC4）、机上地面试验（MoC5）、飞行试验（MoC6）、航空器检查（MoC7）、模拟器试验（MoC8）和设备合格性（MoC9）等十种方法[1]。由于航电系统功能复杂，与飞机各个系统都有交联关系，很难在地面试验室将航电系统独立出来，因此航电系统的适航符合性验证试验一般多在飞机上进行，即采用机上地面试验（MoC5）和飞行试验（MoC6）的方式。然而，航电系统的一些功能如机组告警等需要飞机工作在故障状态才会触发，在飞行试验时验证这些功能具有一定的危险性，加上飞行试验本身的成本高昂，目前世界上主要的飞机制造商如美国波音公司、欧洲空中客车公司等越来越多的选择将航电系统的适航符合性验证试验放在地面试验室进行，从而节省大量的飞行小时数，降低制造成本。我国民用飞机的研制尚处于起步阶段，在航电系统MoC4试验方面尚无成熟的经验，本文针对航电系统MoC4试验的过程和方法开展了研究。

1 MoC4试验流程

1.1 概述

在试验室环境中进行航电系统适航符合性验证试验的流程如图1所示。首先，飞机制造商编制适航符合性验证计划（CP）。具体到航电系统，该计划将航电系统的功能根据ATA章节进行分解，确定每一个功能项的符合性验证方法。其中，对于注明使用MoC4方法的功能项将在地面试验室对其符合性进行验证。CP需要得到适航当局的批准。之后，对每一次的MoC4试验任务，将编写试验任务书。试验任务书规定了本次试验的内容以及这些内容与CP的追溯关系。承试单位（地面试验室）接到试验任务书后，根据其内容编写试验大纲，试验大纲规定了试验的构型和具体试验程序，并提交给适航当局委任的工程审查代表。工程审查代表根据试验的构型向适航当局委任的制造符合性检查代表提交对本次试验的制造符合性检查请求。制造符合性检查代表将检查由承试单位提供的试验设施的符合性声明，检查完成后，如无问题则对本次试验设施颁发适航批准标签（038表）以及适航符合性检查记录（034表），检查结果将反馈给工程审查代表。在确认本次试验构型中存在的偏离项对试验结果无影响后，工程审查代表将批准并现场目击本次试验。试验结束后，承试单位根据试验结果编写试验报告并提交给工程审查代表批准。

1.2 试验任务书

试验任务书是用于明确一次试验任务中具体包含哪些MoC4试验项目的文件。试验任务书需要规定试验具体的构型要求，明确指出本次试验所应使用的设计输入文件，如：

1）试验相关ICD文件

2）试验相关系统原理图、线路图

3）试验相关功能描述文件（FDD、FICD）

4）系统操作手册

5）参与试验的硬件构型清册；

6）参与试验的软件构型清册；

7）其他必要飞机型号设计文件。

另外，在试验任务书中，针对每一条测试需求，应提出清晰的测试场景和试验判据。以便承试单位据此编写试验方案和试验大纲。

1.3 试验大纲

试验大纲是描述一次试验过程的文件。试验大纲的内容包括试验目的、试验范围、试验构型描述，制造符合性检查项，试验环境符合性检查项和试验操作程序。试验大纲中的试验程序是验证试验程序的子集，根据相应的试验项目选取，一般情况下，为保证试验程序的可追溯性，不为MoC4试验单独设计测试程序。试验大纲在试验开始前需要得到适航当局的批准。

1.4 符合性声明（SOC）

符合性声明是向适航当局提交的用于表述参与试验的试验件和试验设施满足制造符合性的文件。符合性声明是按照CCAR-21-R4的要求填写的符合性声明表（AAC-037表）[2]。为了充分证明试验构型的符合性，符合性声明通常包含大量的支持文件，具体可见本文第3章的内容。符合性声明在试验开始前需要得到适航当局的批准。

1.5 试验报告

试验报告是对本次试验结果的描述文件。试验报告反映了试验大纲中规定的每一条试验项目的结果。试验报告完成后需要提交适航当局审核并得到适航当局的批准。

2 符合性说明

2.1 简述

符合性说明是MoC4试验中的重要环节，也是MoC4试验不同于一般试验室试验的地方。MoC4试验是表明飞机适航符合性的试验，其根本目的在于证明飞机系统的功能能够正常运行。而在地面试验室并不存在真实的飞行条件，并且试验室的设备安装、电缆、接插件、环境条件等等都与真实的飞机环境有差异。因此，能够证明在地面试验环境下产生的试验结果与飞行环境中的结果是一致的，并使适航当局确信试验室环境与飞行环境的偏差不会使试验结果产生偏差，是能够采用MoC4方法说明飞机适航符合性的重要前提条件。符合性说明应针对试验件（被试件）和试验设施分别进行说明。

2.2 试验件的符合性说明

在MoC4试验中，试验件一般指安装在飞机上的真实机载设备。试验件的制造符合性检查在适航当局的CCAR-21-R3文件中有详细的规定。适航当局或其委任代表会在试验件的原厂商处现场目击试验件的制造过程和出厂测试，通过审查的试验件会被颁发适航标签（AAC-038表）。一般来说，最终参与MoC4试验的试验件都应具备适航标签，证明其制造符合性。特殊情况下，如果参与MoC4试验的试验件不具备适航标签，则需要和适航当局协调其他用于说明试验件符合性的方法，需依具体情况而定。

2.3 试验设施的符合性说明

2.3.1 概述

由于在地面试验环境中，试验设施模拟了飞行环境，包含了试验件的连线，以及在试验件组成的飞机系统中加入的必要的测试工具，如数据采集、故障注入等，这些都是造成地面试验环境与飞行环境偏差的主要来源，因此，说明试验设施的符合性在整个符合性说明中显得尤为重要。试验设施的符合性有以下几个方面：

1）试验设施的制造符合性；

2）试验设施的安装符合性

3）对偏离的分析；

4）通过一些测试来证明符合性。

2.3.2 试验设施的制造符合性

试验设施的制造符合性是为了说明试验设施的整个设计制造流程是可控、可追溯的。说明试验设施的性能指标是满足要求的。可以通过提交文件资料的方式说明试验设施自身的制造符合性，包括：

1）试验设施的技术要求；

2）试验设施的制造商提供的制造符合性声明和符合性矩阵；

3）经承试单位批准的试验设施的验收测试程序（ATP）和验收测试报告（ATR）；

4）试验设施制造商按照适航当局的要求提供的试验设施制造过程文件和制造商的质量体系文件；

5）上述四条说明了试验设施的制造过程是可控的，并且最终产品符合技术规范。

试验设施的性能可通过提供试验台的计量报告来说明试验设施的性能是满足设计指标（试验要求）的。一般情况下试验设施的计量每年进行一次。

2.3.3 试验设施的安装符合性

试验设施的安装符合性是为了说明在试验室中，被测系统与试验设施的安装情况与飞机是一致的。说明了本次试验的构型是具有代表性的（Representative），是的可控、可追溯的。可以通过提交试验设施的构型说明文件来证明安装的符合性。这份文件描述了本次MoC4试验项目所涉及到的试验件在试验台中是如何安装和连接的，包括：

1）试验件的连接器选型；

2）试验件之间的连接电缆选型；

3）试验件之间的连接关系和连线路径；

4）与飞机设计文件之间的追溯关系；

5）试验件的软件版本；

6）试验设施的构型报告（一般可由试验设施自动生成）；

7）以上6项说明了由试验件组成的被测系统在试验室的构型与飞机是一致的。

2.3.4 偏离分析

偏离分析是为了说明被测系统在加入了试验设施以后对其功能是没有影响的，从而证明本次MoC4试验的构型与真实飞机不一致的地方不会对试验结果产生影响。可以通过提供偏离分析报告来说明构型偏离产生的影响，包括：

1）列举出与飞机上不一样的试验件的接插件（如果有），比较其电气特性；

2）列举出与飞机上不一样的试验件间的连接电缆（如果有），比较其电气特性；

3）试验设施本身若提供试验件之间的连接通路时（如数据采集设施使用的信号三通板），提供这些通路的阻抗特性（一般由试验设施供应商提供）；

4）列举试验件的功能偏离。

2.3.5 通过增加测试的方式

由于试验的需要，在被测系统中加入了数据采集、Breakout Box等装置，除了利用试验原理图、试验原理分析和相关的技术指标来证明在这种情况下试验构型仍然具备代表性之外，还可以采用这种方式：选取机上地面试验中与本次MoC4试验相关的5%到10%的试验项目，采用与机上地面试验相同的试验程序在试验台上重做这些项目，并且将结果与机上地面试验的结果比较，如结果一致则证明了本次MoC4试验构型的符合性。

2.4 试验设施干运转

试验设施干运转是为了说明最终用于MoC4试验的试验程序是准确的，说明试验设施中导入的被测系统的接口控制文件（ICD）与真实飞机的ICD文件是一致的，试验设施干运转也能从一方面证明试验原理、试验件和试验系统相关功能等符合试验大纲相关要求和预期。可以通过提交在研发试验阶段已经完成的试验程序验证（干运转）的相关试验文件，包括试验大纲和试验报告等。通过检查这些已经完成的试验结果，证明了用于本次MoC4试验的试验程序是经过验证的，能够达到试验目标。同时也证明了本次试验中所使用的ICD数据与真实飞机的ICD数据是一致的。

2.5 质量体系的符合性

MoC4试验的承试单位必须有一套完善的质量体系，证明承试部门的各项流程是可控的、可追溯的。说明质量体系符合性的文件应根据各单位情况而定，一般包含以下几个方面：

1）试验室构型管理规范。该规范规定了试验室内部的各项活动，包括故障报告、变更流程等；

2）试验流程管理规定。用于说明试验流程的可控性，包括试验大纲、试验程序、试验报告的版本管理，以及他们之间的追溯关系；

3）试验件管理规定，用于说明试验件在试验室的存放、安装位置、件号、串号以及试验件的升级、串件、更换、维修、报废等信息。说明试验件的状态在试验室是可控的、可追溯的。

2.6 人员资质符合性

参加MoC4试验的人员必须具备由承试单位颁发的上岗证或设备操作资格证。

3 结论

本文对民用飞机航电系统在地面试验室开展适航符合性验证试验的流程进行了研究，总结了航电系统MoC4试验的一般试验流程，提出了航电系统MoC4试验与其他适航符合性方法相比其难点在于说明在地面试验室条件下所得出的试验结果是具有代表性的。本文据此详细分析了试验构型的符合性说明方法，从试验件、试验设施、质量体系、试验程序和人员资质等方面详细阐述了其能够满足符合性所应具备的条件。

【参考文献】

[1]中国民用航空局航空器适航审定司.航空器型号合格审定程序[S].AP-21-AA-2011-03-R4， 2011.

[2]中国民用航空局.中国民用航空规章第25部运输类飞机适航标准[S].CCAR-25-R4， 2011.

[责任编辑：曹明明]