基于TRL的航发线束研制管理

林殿夫，于慧敏，陈宏超，李 聪，夏赫蓬

(沈阳兴华航空电器有限责任公司，辽宁沈阳，110144)

1 引言

技术成熟度(Technology Readiness Level,简称TRL)是评价技术的成熟程度的量化系统，为开展技术成熟度评价(Technology Readiness Assessment,简称TRA)做铺垫，是对研制流程中的技术风险进行识别、评估、分析。美国国家审计局就曾发表报告指出：美国国防部在项目采办过程中应用的新技术的成熟度较低，研制项目承受的风险较大，大多数武器系统开发失败的主要原因在于将不成熟技术应用于武器系统[1]。在一些航空发动机线束中，各元器件、防护材料的技术已日趋成熟，但在线束层级上仍有不确定因素，因此TRA是十分必要和迫切的。

2 TRL的发展现况

2.1 TRL的起源与内容

国际上对技术成熟度的探索始于20世纪70年代，由美国NASA在航空领域中正式提出并应用。技术成熟度等级的评价工作即是对装备技术的成熟程度进行评价的一套方法、流程和程序。它能及时识别技术的成熟程度，是装备技术开发者的评估手段，同时也是科研型号管理工作中普遍采取的评估方法，是确保型号研制能够支持里程碑节点的重要工具。

2.2 TRL在国内的发展情况

TRL是“舶来品”，此前在西方已得到长期发展，而在我国航空装备的领域中尚处于起步阶段。在大力投入自主创新研究的进程中，科研人员正面临着诸多不确定因素，TRL已经成为制约航空装备发展的关键因素之一。我国于2012年相继颁布了GJB 7688-2012《装备技术成熟度等级划分及定义》和GJB 7689-2012《装备技术成熟度评价程序》，由于国内研制流程与技术状态管理和西方国家存在显著差异，航空发动机线束也与整机、系统级装备存在差异，因此在开展各个配套层级产品的TRA工作时，必须在充分理解TRL内涵的基础上，植根于实际情况，因地制宜，切记生搬硬套。

3 TRL的适用范围

一部分人认为，TRL等同于项目的风险评估，其实不然。TRL只是帮助识别项目中的一些技术风险区域，但风险评估不仅限于技术领域，例如在航发线束产品中元器件、原材料所需要的采购资金和采购周期，而且风险等级也须综合考量风险发生的概率，例如Q/FDL-127发动机线束的技术危害严重程度达20，但发生概率仅为0.2，故风险评估指数=20×0.2=4，属于D级风险，可以为用户接受。但TRL并不考虑产生后果的概率，因此TRL仅能够作为分析风险的参考与依据之一。

还有一部分人认为，TRL评价可以取代设计评审，其实不然。TRL是衡量技术等级的一个要素[2]，更偏重于宏观，仅可作为项目经理的管理工具，但设计评审更偏重于技术细节，针对航发线束所涉及的一切具体技术问题需要进行全盘的剖析。同时，TRA的输出结果TRL仅仅是线束产品的一种技术状态，而设计评审还要求其为后续研制计划和改进办法。

4 TRL的等级划分

4.1 美国NASA的TRL标准

美国NASA将航天领域的技术成熟度划分为9个级别，如下所述：

(1)基本原理被发现和被报告：科学理论开始转向应用研究；

(2)技术概念和用途被阐明：理论是推测性的，尚未经过详细设计分析和验证；

(3)关键功能和特性的概念验证：开始应用研究，开展实验室研究，硬件包括未集成的部件；

(4)实验室环境下的基础部件/原件样机验证：与最终系统采用的部件相比，部件“保真度”较低；

(5)相关环境下的部件/原理样机验证：部件试验环境达到“高保真度”；

(6)相关环境下的系统/子系统模型或样机验证：系统在“高保真度”的实验室环境或仿真的作战环境下进行试验；

(7)模拟使用环境下的原型机验证：原型机在模拟作战环境下验证；

(8)系统完成技术试验和验证：系统研制阶段结束；

(9)系统完成使用验证：系统以其最终的形式在作战试验中得到验证。

4.2 我国航发装备的TRL标准

我国航发系统在开展TRA时，结合自身特点细化了每个等级的判定依据，其内容一般如下：

(1)基本原理提出和发现；

(2)技术应用研究；

(3)完成概念验证，如叶栅试验、燃烧室头部试验等；

(4)完成模拟部件试验，如压气机性能试验，燃烧室扇形试验；

(5)完成部件/核心机试验，指全尺寸、全状态部件试验；

(6)完成系统水平验证，验证机试验，包括验证机高空台试验；

(7)完成飞行试验验证；

(8)发动机定型/取证；

(9)完成使用验证。

5 TRL在航发线束中的实施

5.1 航发线束TRL的内涵

如今，整机线束互联系统(简称EWIS)已上升为系统级别，但航发线束仍处于附件级别，因此笔者认为后者有必要在TRA的广度上展开更多，材料、设计、工艺、加工、专利商标等方面都属于广义上的技术范畴。因此，上述指标纳入TRA工作是较为合理的，具体结合企业实际进行剪裁；此外，航发线束主要由连接器、尾部附件、导线、护套以及其它结构件组成，这些附件的技术是否成熟可靠也影响着航发线束的技术成熟度；航发线束及其附件经过理论验证、试验室验证、随系统验证、随整机验证，是评定TRL的关键性标志。

图1 航发线束TRA的三个维度

同时，由于航发线束直接配套给航空发动机，因此为与航空发动机的TRA实现技术对接，航发线束的TRA标准应与航发看齐，近似等同于或略高于4.2章所述的各级别标准，使之可行。

5.2 实施航发线束TRA的时机

图2 航发线束TRA工作开展时间示意图

航发线束的重要性不言而喻，相关的TRA工作开展得越早越好，最佳效果是将技术问题提前暴露，以降低技术问题带来的风险和影响，确保产品的设计与制造规范化。在项目立项论证阶段和重要里程碑式节点之前均应分别开展TRA工作，涉及产品重大的结构状态变更时也应根据具体情况开展，并将TRA的结果纳入到相关评审结论中。另外，在生产定型阶段还应开展制造成熟度评价(简称MRA)。

5.3 航发线束TRA的流程

航发线束的研制单位可视情组建技术成熟度评价的机构，可由领导小组、工作小组、评审小组等组成，TRA的具体流程如下：

(1)在项目立项之前，由技术负责人编制航发线束的技术路线图，设定以TRL为指标的阶段目标[3]；

(2)工作小组提出技术成熟度评价的申请，技术负责人自述项目来源、应用背景、研制进展等情况，最核心的内容是完成技术结构分解，识别出航发线束在设计、制造中的关键技术难点，并自行评估等级；

(3)评审小组对关键技术进行分析、评价，形成意见，最终确定该项目的TRL等级。评审形式不限，企业可针对某型号线束组织专项评审，也可定期集中组织多个型号线束的TRL评审；

(4)随着对该技术研究的深入以及技术应用产品的更新换代，TRL会呈现动态变化，工作小组应建立全周期的管理机制。

5.4 航发线束TRA的计算方法

TRA工作应设置评审专家组，专家人数不宜过少，以降低偶然性。由于各位评审专家的研究方向不同，可根据某专家在航发线束领域的权威性标定其权重值，权重值的标定应考量其研究贡献、业内口碑等。

为满足技术对接的需求，航发线束的TRL各级别评价标准应以我国航发装备的TRL标准为主体，但具体还应结合该线束产品的配套等级以及其配套系统的顶层文件内容而制定，参考技术项目管理模型(TPMM)等工具。

5.5 航发线束TRA的重点

航发线束的用途多种多样，使用环境数不胜数，具有很强的独特性、复杂性、专业性，客观上给航发线束的TRA工作带来一定难度，对此提出如下工作重点：

(1)建立TRL制度与标准体系，切实将TRA工作与已有的研制流程相融合，使TRA能够真正发挥作用，提升企业对航发线束的风控能力与科研能力，未进行TRA的项目限制参与立项论证；

(2)建设专家评审团队，TRL在国内的应用尚未完全普及，除了挖掘本企业内的TRA人才库，还可聘用第三方机构，组建一支既熟悉航发线束技术特点又明晰技术成熟度管理方法的TRA队伍，用以支撑评价；

(3)注意TRL的使用范围，例如技术成熟度不等同于技术的成熟。一项在特定系统中应用的具有较高成熟度的技术在用于另一种系统中使可能不够成熟[4]；

(4)目前基于模型的系统工程(简称MBSE)已成为科研领域的一种发展趋势，将TRL应用于线束研发企业的技术谱系和产品谱系，可使航发线束的相关技术得到量化，使技术状态更加明晰，为MBSE的应用提供理论基础。

6 TRA在航发线束中的演示案例

针对在研的某航发线束，分析和整理其技术状态，以开展TRA工作。以下为TRA对照检查表，作为TRA评审的依据。

TRA 对照检查表

7 总结

航发线束产品的研制周期长，复杂程度和成本耗费也越来越高，本文结合TRL与TRA在近年在航发、航空、航天等科研领域的应用现状，针对航发线束的技术成熟度进行阐述和分析，提出了航发线束产品研制中TRL的一种管理方法模型，并提供了某航发线束的TRA对照检查案例，以更加明确TRA的流程管理，航发线束的科研管理者可以此为参考。只有明确技术成熟度等级，才可加快航空发动机线束的研发与产业化发展。