民机持续适航改正措施过程研究

林家冠，陆 军

(中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院,上海 201210)

民用飞机投入航线运行后，会陆续出现各种对飞机安全有潜在影响的故障、失效和缺陷，从而降低飞机的适航性。国际民航组织(ICAO)在其《国际民用航空公约》附件8《航空器的适航性》中规定了航空器设计国/制造国的持续适航责任[1]。中国民用航空局颁发的CCAR-21-R4《民用航空产品和零部件合格审定规定》第21.5条也有相关规定：“设计批准持有人应当建立系统，收集、调查和分析其设计的民用航空产品或者零部件出现的故障、失效和缺陷”[2]。由此可见，型号合格证持有人作为飞机持续适航的责任方，应当承担事件收集、原因调查、风险分析、制定和发布改正/改进措施等职责，对确定的故障、失效或缺陷等影响飞机运行安全的问题，必须制定改正/改进措施，并对已交付的机队发布检查、改装等服务通告，纠正产品安全问题，履行其持续适航责任。

我国民机制造业起步较晚，主制造商对机队安全问题采取纠正措施的实践经验还略显不足。一项好的措施既要保证机队的安全水平满足标准，也要满足运营人、维修单位等利益攸关方好运行、好维修的需求。随着国产机型的机队规模、总飞行小时数快速增加，机队安全风险管理显得越发重要，因此研究并建立一套有效的民机持续适航改正措施制定方法具有重要意义。

1 持续适航体系和风险评估过程

中国民用航空局颁发的AC-21-AA-2013-19《型号合格证持有人持续适航体系的要求》中指出，型号合格证持有人在交付首架飞机之前，必须按照本咨询通告要求建立持续适航体系，要求持证人必须编制经过局方批准并满足本AC要求的持续适航体系管理手册。管理手册明确了持续适航体系的组织机构、职责，以及工作流程和要求[3]。

持续适航体系是依据CCAR-21-R4《民用航空产品和零部件合格审定规定》和AC-21-AA-2013-19《型号合格证持有人持续适航体系的要求》建立和运行的管理体系，它通过对不利于机队持续适航的信息进行全面收集、分析和评估来判定实际的适航风险水平，并在此基础上决定是否采取必要的措施，从而对飞机和整个机队实施全面的持续安全管理，以履行规章要求的持续适航责任，保证飞机的持续运行安全。

风险评估过程是针对持续适航体系监控到的事件进行评估，其过程简述如下：

1)识别潜在不安全状态。建立相应的因果关系链以及确定受影响机队范围。

2)确定后果严重性等级。分析潜在不安全状态对飞机、飞行机组以及乘客和客舱乘客等人员的实际影响或潜在影响。

3)确定发生可能性概率。用定性或定量方法分析确定潜在不安全状态发生可能性概率。

4)确定安全风险水平。根据所识别出的潜在不安全状态的后果严重性等级和发生可能性概率，按照图1所示的基于ARP5150等细化的风险矩阵[4-6]来确定机队风险水平。

图1 风险矩阵

5)确定不安全状态措施时限。当受影响机队的安全风险水平为红色或橙色时，按照风险水平确定不安全状态措施时限。

2 持续适航改正/改进措施的过程

2.1 改正/改进措施的类别

ICAO Doc 9859《安全管理手册》中定义了通用的安全风险缓解措施类型[7]，包括：

1)避免：活动或因相关安全风险无法被容忍，或与相关利益相比被视为不可接受而被暂停。

2)降低：某些安全风险是可以接受的，但与风险相关的严重程度和可能性降低了，这可能是由于采取了措施缓解了相关后果的结果。

3)隔离：采取措施切断与危险相关的潜在后果，或采取多重防范措施，防止受影响。

进一步细分可以得到经常使用的改正/改进措施方法，主要包括检查、改装、限制、修订文件、飞行及维修人员培训和通告，详见表1。

表1 各类改正/改进措施方法

2.2 改正/改进措施的确定过程

改正/改进措施的确定是指针对机队安全问题所考虑的纠正措施的确定思路，前提是风险评估后确定机队存在不安全状态，即风险水平确定为图1中的红色1～5，橙色6～9的情况。

对于系统本身的失效直接产生的不安全状态情况，可以从系统设计方面考虑是否还有备份或人工超控；对于结构类问题，如主要结构件(PSE)不符合损伤容限/疲劳的要求，可增加定期检查任务，或对已有检查任务缩短重复检查间隔。将措施以客户服务文件或技术出版物手册的载体形式发布，通告所有受影响的运营人。如果问题复杂、原因不明，没有可行的措施降低失效模式的风险，则需要采取强制性的限制措施，例如增加某些系统或结构件的使用寿命限制措施，或者限制某种条件下的运行来避免风险。

对于失效模式本身不直接影响运行安全的，而叠加另一个失效或与其他条件的组合影响运行安全的情况，可以考虑控制二次失效或其他条件的发生可能性概率来降低风险，采取的措施包括检查、改装、修订文件等。

对于由飞机运行、维修操作程序产生的不安全状态，一般是修订相应的程序，并通告所有运营人。如有必要，对机组或维修人员增加相应的培训也是有效降低风险的措施。

除此之外，采取改正/改进措施时应确保主制造商能够快速发布、运营人能够快速有效执行到位，在此基础之上可考虑主制造商措施制定成本和运营人执行成本。通常，主要考虑因素顺序为：改正/改进措施的有效性>主制造商能够快速发布>运营人能够快速有效执行到位>运营人措施执行成本>主制造商措施制定成本。改正/改进措施确定过程的流程图如图2所示。

图2 改正/改进措施确定过程

2.3 改正/改进措施时间的确定

2.3.1改正/改进措施过程概述

一般情况下，改正/改进措施过程包括服务措施准备和服务措施符合性两个阶段，必须充分考虑这两个阶段工作内容之后再确定服务措施准备时间和服务措施符合性时间，保证措施的各阶段时间总和不超过不安全状态措施时限，即：

SAPT+SACT+MT=UCAT

(1)

式中：SAPT为服务措施准备时间(service action preparation time)，指从安全问题确定到所有措施的服务文件发布的这段时间，分为确定措施时间SAPT1和措施文件到位时间SAPT2；SACT为服务措施符合性时间(service action compliance time)，指在正式发布的客户服务文件中的符合性时间，表示允许的改正/改进措施落实到位的最晚时间；UCAT为不安全状态措施时限(unsafe condition action time)，指针对飞机的安全问题得以纠正的时间期限，等同于受影响飞机能够在满足适航要求的风险水平下继续运营所允许的最大平均暴露时间；MT为裕度时间(margin time)，指在不安全状态措施时限内完成改正/改进措施过程后剩下的时间段。改正/改进措施时限分配情况如图3所示。

图3 改正/改进措施时限分配

2.3.2服务措施准备时间

服务措施准备时间分为确定措施时间和措施文件到位时间，其中确定措施期间的主要工作包括事件调查分析和措施方案/计划编制发布；措施文件到位期间的主要工作包括所有与纠正措施相关的工程文件和客户服务文件的编制、批准、验证和发布。

2.3.3服务措施符合性时间

服务措施符合性时间是用于落实纠正措施，能够被运营人合理管理的时间段。通常，运营人在执行与纠正措施相关的服务通告前，会对服务通告贯彻的可行性进行评估，考虑维修工作对运营的影响，并通过分析确定纠正措施执行风险最小的最佳执行时间。以下列出确定最佳执行时间点的一般考虑因素，但不限于此：

1)对于易于接近的一个简单的目视检查，更适合A检。

2)如果指定设备需要地面设备支持才能接近，更适合C检。

3)如果需要对飞机进行重大拆解才能实现的纠正措施(比如座椅或地板移动)，更适合D检。

4)对于一些简单或只需要花费较短时间的检查任务，如果航线维修机组能力允许，则可放在过站检查、日检等航线维修业务中完成。

2.3.4裕度时间

裕度时间无硬性要求，通常时间跨度可以达到不安全状态措施时限的10%～50%。

2.4 采取紧急/临时措施的时机

在初期原因不明确或彻底消除危险的措施无法到位时，应该制定临时措施来降低风险；接着应尽快查清原因，制定可消除危险的最终措施；若确定最终措施所需时间太长，应考虑增加中期措施以进一步缓解风险或代替运行限制等对运营人影响重大的临时措施。采取临时措施的时机如下：

1)如果机队安全风险水平为红色1～5，对应的不安全状态措施时限为0飞行小时，则必须立即制定和发布临时措施降低风险，并且通知运营人在下次航班前执行。

2)如果机队安全风险水平为橙色6～9，通过定量计算得到机队的不安全状态措施时限，最保守情况是1 500飞行小时。对于复杂的问题可能会遇到调查和设计更改周期长等困难，导致措施发布的时间较晚。如果预计措施的执行时间点可能超过改正/改进措施时间后限，则必须增加临时措施。

临时措施在保证措施有效性的基础上，还应该考虑时效性。通常采取的措施为通告运营人引起重视、临时增加定检项目、在已有的定检项目上缩短重复检查间隔，或者实施较小的改装等。

2.5 建议的措施时间

假设飞机的设计寿命为60 000飞行小时，年利用率为3 000飞行小时。根据冈斯顿方法[8]，对于风险水平为红色的事件，计算得到的不安全状态措施时限为0。由于风险高、时限短，不宜采取设计更改等周期长的措施，一般采取检查、加限制等能够快速执行的措施。参考机队运行经验通常要求24 h内完成措施计划确定和措施文件发布工作，受影响飞机应该在下次飞行前贯彻纠正措施。对风险水平为橙色的事件，考虑在最保守情况下(即风险水平为橙色6的情况)，通过冈斯顿方法计算得到的不安全状态措施时限为1 500飞行小时(或6个月)。参考机队运行经验通常在2个月内完成事件调查、措施验证和发布。对于风险水平为黄色的事件，认为风险是可容忍的，采取的措施无时间限制。

在满足不安全状态纠正措施时限的基础上，参照改正/改进措施对时间的要求以及持续适航体系机队运行的经验，对检查/改装类措施给出了如表2建议的措施发布和执行期限，其他类措施可在此基础上进行调整。

表2 建议的措施时间

3 结束语

本文论述了运输类飞机持续适航体系和风险评估过程，给出了基于风险评估的改正/改进措施制定方法流程，明确了措施时限要求和采取紧急/临时措施的时机，并根据持续适航体系运行经验给出了建议的措施时间。基于风险评估结论来确定改正/改进措施，一方面可以将机队安全风险控制在可接受/可容忍范围内；另一方面有利于主制造商、运营人降低措施制定和执行成本。此外，本文的研究成果还对飞机主制造商的机队措施管理具有参考价值。