民用飞机构型偏离清单（CDL）项目制定流程与分析方法

孙雨辰　张　毓　刘镇承

上海飞机设计研究院，上海，200000

民用飞机构型偏离清单（CDL）项目制定流程与分析方法

孙雨辰张毓刘镇承

上海飞机设计研究院，上海，200000

根据CCAR25.185和AC25-7C中构型偏离清单制定的要求，结合某型民机型号工作的经验，探索出民用飞机构型偏离清单中项目制定的流程与评估方法，规定项目制定的原则、项目来源、制定流程、具体分析内容方法与试飞验证方法，该项工作能够为民机领域构型偏离清单的制定提供有益参考。

构型偏离清单 评估流程 分析方法 试飞验证方法

本文基于型号工作经验，对构型偏离清单的研究工作进行了初步研究，其内容能够对其他型号民机相关工作的开展起到指导作用，也有利于提高国产民用飞机在航线运营过程中的签派率。

1　和项目制定原则

依据AC25-7C《运输类飞机合格审定飞行试验指南》中§235节“与设计小改（外形）及构型偏离清单项目有关的性能降低的考虑”和§236节“构型偏离清单”的要求和型号工作的开展，确定制定飞机构型偏离清单的基本原则如下：

a） 构型偏离清单中任意项目缺失不会影响飞行安全；

b） 构型偏离清单中口盖的缺失应不能影响飞机闪电防护安全；

c） 构型偏离清单中项目不包含结构主承力零部件；

d） 构型偏离清单中任意项目缺失应能够在航前外部目视检查过程中探测到；

e） 任何系统缺失零部件数目不得超出构型偏离清单中最大限制，同一系统缺失多个部件时，应说明这些部件所处位置有何特定要求；

f） 可以同时缺失不同系统的部件；

2　项目来源

可以作为飞机构型偏离清单项目的来源包括：

a） 已有机型数据支持

已有机型的数据对初步划定构型偏离清单初步评估范围具有良好的指引作用，对于相似机型CDL列出的项目，需要具体分析其工作环境是否相同，系统构型是否相似等因素，区别差异，仔细评估；

b） 系统专业工程分析

各个系统设计部门根据系统零部件在系统上实现的功能、承载的大小、缺失后对系统的影响，以定性和定量的方法对系统所有零部件进行分析，初步列出允许缺失的构型项目；

c） 试飞现场数据

在飞机首飞以后，根据试飞现场故障数据、搜集到的飞机零部件缺失统计数据，作为构型偏离清单项目的输入；

3　评估流程

a） 初步制定构型偏离参考清单

根据飞机各个系统设计构型初步筛选出符合CDL制定原则的项目，内容仅需包括系统/部件章节编号、允许缺失零部件名称。以便各个系统专业进行构型偏离清单的进一步制定与筛选；

b） 系统专业确认并完善

各个系统专业依据各个系统所包含飞机外部零部件的位置、功能、承载方式、对系统重要度对参考清单中的零部件进行确认并完善，添加或删除项目，同时提供零部件编号、放行允许缺失数目，缺失后对系统功能的影响，并说明是否需要额外限制条件，同时提供零部件在飞机所处位置清晰指示图和零部件二维图；

c） 安全性影响评估

对允许缺失的零部件进行安全性影响评估，说明项目缺失的危害等级、对飞行安全性的影响和航路并发故障影响，从中筛选并删除对飞机安全性有不利影响的项目；

d） 闪电防护影响评估

由E3专业针对允许缺失的零部件进行闪电防护分析，只有能够分析证明在飞机暴露于闪电环境期间和之后，允许缺失的外部零部件之内的电子电气系统不会受到不利影响，才能作为构型偏离清单项目；

e） 重量重心影响计算

计算每项零部件最大允许数目缺失后对飞机空载状态下重心改变量的影响，从中筛选并删除对飞机重心位置影响较大的项目；

f） 气动阻力增量计算

对每个缺失的零部件进行气动阻力增量计算，从中筛选并删除对低速和高速特性影响较大的项目；

4　分析方法

对于纳入构型偏离清单候选项目的缺失零部件，需要对其进行系统功能评估、气动阻力评估、气动性能影响评估、飞机重心改变量评估，并通过试飞验证进行筛选，本章节对具体评估内容与方法进行了详细论述。

4.1系统功能评估

对于拟纳入构型偏离清单的零部件，需要从系统功能上对其进行评估，具体包括零部件在飞机上的安装位置、缺失对系统功能影响、是否为结构主承力件。此外，需要对零部件的缺失进行安全性影响评估，包括项目缺失的危害等级、对飞行安全性的影响和航路并发故障影响，从中筛选并删除对飞机安全性有不利影响的项目。

4.2飞机气动阻力影响评估

部分零部件的缺失会导致飞机气动阻力的变化，评估时要按照缺失零部件的结构特征和不同属性分别对气动力的改变进行分析，具体分类如下：

a） 外漏的空腔

在飞机发生某些外部面板、口盖缺失时，会在机身外表面形成外露的空腔，破坏飞机原有光洁气动外形，产生额外的阻力，常见的缺失零部件包括：灯罩、面板、勤务门。

b） 环控系统排气格栅

飞机的环控系统工作是通过冲压空气管路将外界空气引入，对发动机引气进行降温，从而为机内提供温度适宜的空气，冲压空气管路包括进气门、排气格栅、热交换器和循环风扇。进气口或排气风门结构有缺损，都会影响到环控系统管路的压强变化。

c） 整流装置

整流装置的缺失必然会导致气动阻力的增加，常见的整流装置包括襟翼滑轨整流罩、做动器整流板、反推整流罩等。整流装置的缺失导致气动阻力增量为缺失整流罩后外漏设备产生的阻力与保留整流罩的阻力差值。

整流装置的缺失导致气动阻力增量的计算方式如下：

d） 尾椎盖

保守起见，认为飞机尾椎盖的丢失导致底部阻力的增加，其数值取决于尾椎尺寸、机身等效直径、摩擦阻力和粘性压差阻力。

4.3气动性能降级评估

对飞机气动阻力有影响的项目，需要分析其对飞行性能的影响，计算时依据AC25-7C中要求进行保守计算，即将阻力增量乘以2，再计算单发时的性能影响。

4.3 飞机重心改变量评估

零部件缺失如果对飞机重心有较大的改变，将不能作为构型偏离清单项目。在飞机空载状态下，零部件缺失对航向重心影响最大，因此以空机零部件缺失对航向重心影响量作为评估标准。

4.4试飞验证方法

对CDL中项目试飞验证，以证明某一项目缺失后不会对飞机操稳特性产生影响。试飞科目需要至少包括过载杆力梯度-机动特性、抖振特性、高速特性-纵横向颠倾，以证明所评估的项目缺失后，直到VMO/MMO速度，飞机没有明显的飞行特性变化或不利于适航性的影响。进一步根据试飞结果，分析证明飞机对直到VD/MD 速度飞机的操纵特性没有恶化。

为了研制项目缺失对飞机操纵稳定性的影响，需要至少开展以下科目的试飞验证：

a） 抖振特性和空速检查

该科目试验目的是为了检查飞机加速到VMO/ MMO 的任一速度的直线飞行中是否出现可察觉的抖振。试飞方法是以飞机的巡航马赫数建立初始配平状态，以最大连续推力以1.0g加速到VMO/MMO，检查在该过程中是否出现可觉察抖振。科目通过验证的可接受判据为：飞机在任何很可能的运行情况下，都不会发生任何妨碍继续安全飞行的振动和抖振，空速检查时，左右空速差异可接受。

b） 高速特性-纵横向颠倾

该科目试验目的是为了验证突风颠倾时飞机的高速特性。试飞方法是在俯仰姿态已建立但在达到VMO/MMO之前，使飞机滚转15°～25°，应保持既定姿态直到超速警告发出后3 s，然后改出，改出过程中过载不大于1.5g。科目通过验证的可接受判据为：机动过程中张益达速度不超过VDF-9Kn/MDF-0.015M；机动动作完成后，不需要特别大的驾驶杆力或特殊技巧能使飞机恢复正常姿态；飞行过程中不出现会削弱驾驶员判读仪表或操纵飞机恢复正常能力的抖振。进行该科目试飞验证时，为了确保飞机处于最不利条件，对构型偏离清单中位于机翼、增升装置、操纵舵面等对横航向气动可能产生影响的项目进行单侧拆除。

c） 纵向配平

试飞方法是在给定配平状态下松杆飞行20s，检验高速飞行时马赫数配平正常工作。科目通过验证的可接受判据为：飞机配平后，主操纵装置或其它相应的配平机构不再移动时，飞机的纵向是可以维持配平的。

5　结论

飞机的构型偏离清单的内容涉及全机所有系统，范围很广，需要评估的内容多，其详细程度直接影响到飞机在运营过程中的签派率。针对构型偏离清单的制定与深入研究对民用飞机的签派率与运营成本有重要意义，在今后工作中有必要通过分析允许缺失零部件属性，划定可能纳入构型偏离清单的潜在项目的范围，同时通过对签派可靠度开展分析，并结合飞机运营后数据，评估得到CDL的完善程度对签派可靠度的影响。

（References）

［1］中国民用航空局.2011.CCAR25-R4中国民用航空规章运输类飞机适航标准［S］.

［2］中国民用航空局.2012.AC25-7C运输类飞机合格审定飞行试验指南［S］.

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7　结论

利用金属粉末注射成型技术（metal injection molding MIM）烧制的气体动压轴承TiC基金属陶瓷坯件成型精度高，显著减少加工余量，零件加工成本大幅度降低；在轴承加工方面，解决了亚微米级尺寸、形位公差的加工难度；在轴承组套技术方面，实现了最佳工作间隙的控制并且轴承起浮性能好。因此TiC基高强度金属陶瓷材料在气体动压轴承研制中具有较好的应用效果。

参考文献（References）

［1］王云飞.气体润滑理论与气体轴承设计［M］.北京：机械工业出版社，1999.

［2］ 梁阁亭，惠俊军．陀螺仪的发展及应用［J］．飞航导弹，2006（4）.

［3］郭秀中．惯性系统陀螺仪理论［M］．北京：国防工业出版社，1996 （7）.

［4］孙新民.对小型静电陀螺仪球形转子的研磨技术［J］.新技术新工艺，2000（4）.