航空产品“适航性”定义解析
1903年,美国莱特兄弟发明第一架飞机成功上天,标志着人类进入了航空时代。1919年,法国与比利时之间开通了世界上第一条国际民航客运航线,标志着交通运输拥有了划时代的新方式、新体系。在我国,改革开放30年来,民航运输增长迅速,民用航空在综合交通运输体系中的作用日益突出,是增长速度最快、发展潜力最大的交通运输方式。民用航空的普及与发展给人们的生活带来了很大的便利也引发了许多安全问题,引起来了人们对航空安全的思考,对民用航空器提出了适航的概念。
适航,就是适航性(AIRWORTHINESS)的简称,是表征民用航空器一种属性的专用技术名词。牛津字典对适航的解释是"fit to fly",意思是"航空器适宜于空中飞行的性质"。
我们知道,人类对世界的探索是从海洋开始的,一般认为,“适航性”这个术语是由“适海性”演变而来的。早期大陆之间的交往主要靠海运。一方面,海运促进了国与国的交流与沟通;另一方面,随着海运的发展,人们逐渐对其安全性、舒适性提出了要求,即通常意义上多说的适海性(Seaworthiness)。
随着民用航空的诞生和发展,根据公众对安全的诉求以及航空工业健康发展的需要,航空器的适航性(Airworthiness)被作为专有技术名词和安全性要求提了出来。
适航性的定义有很多,根据《中国民用航空器适航管理》定义,民用航空器的适航性是指该航空器包括其部件及子系统整体性能和操纵特性在预期运行环境和使用条件下的安全性和物理完整性的一种品质,这种品质要求航空器应始终处于保持符合其型号设计和始终处于安全运行的状态。
在这一定义中,有几个要素值得注意:预期运行环境和使用条件、安全性、物理完整性、安全运行状态。
预期运行环境和使用条件
航空器是设计用于飞行于一定的“飞行包线”的,通常主要取决于飞行速度和结构载荷因子。此外,在不同的运行类型中,航空器具有不同的最大重量;还须建立白天目视飞行规则,夜间飞行、仪表飞行、处于结冰/非结冰等的运行条件。如果超出这些条件和限制,可能会造成事故的发生,如超重起飞、按非特技飞机载荷设计的飞机用于进行特技飞行、在结冰条件下飞行而没有适航的保护,超出飞行速度限制之外飞行等。因此,这些预期的飞行环境和运行条件必须飞行手册中给予标明,便于飞行员通过培训掌握这些限制条件。
物理完整性
物理结构完整性是指关系到飞机安全使用、使用费用和功能的机体结构的强度、刚度、损伤容限及耐久性(或疲劳安全寿命)等飞机所要求的结构特性的总称。其目的是保证飞机结构完整性,以减小维修而能经常投入使用,提高了飞机的经济性。随着民航运输机的发展,其飞行时间由过去的几千小时增加到几万飞行小时。不仅如此,还常常要求飞机结构具有相当长的寿命的同时具有低的维修费用。对飞机结构进行耐久性和损伤容限设计的目的,是要证明飞机结构在整个使用寿命内不会疲劳,腐蚀和意外损伤而造成灾难性破坏,并保证机构有良好的寿命特性和维修的经济性。
安全性
飞机安全性主要是指飞机及其系统所具有的不导致人员伤亡、系统毁坏、重大财产损失或不危及人员健康和环境的能力,是其内在的一种特性。它与航空活动相关,其主要的因素通常为:人、机器和环境。这些安全因素的一个重要特点就是它们以串联的方式起作用,而非平行方式。如下图所示,它们可以被看作是代表飞行安全链条上的三个环节,其中单个环节的失效足以引起事故的发生。
为了保证航空器的安全性,适航规章规定了航空器的最低安全水平。通过消除或减轻可能导致死亡、伤害或损坏的条件,来提升安全性。
适航规章是有各国政府指派的适航管理当局来完成,并通过适航标准的发行而获得,包含有一系列的设计要求:从结构强度到飞行要求(飞行品质和性能),设计应用是否良好的判据,系统、疲劳和颤振,必要的试验,飞行和维修手册内容等。针对不同类型的航空器有不同的标准,因为对于滑翔机、特大型喷气式飞机或直升机使用相同的规则显然是不可能的。这些标准的重要特性是他们随着时间推荐而演变。
适航性需要航空器在整个生命周期内的设计、制造、使用和维修等各个环节予以实现和保持,以保障民用航空安全,维护公众利益,促进民用航空事业的发展。适航性通过适航法规强制执行,任何从事航空事业的人必须严格遵守。
适航性通常由产品的研发和使用环节,分为。初始适航性是在航空器交付使用前,适航部门依据各类适航标准和规范,对民用航空器的设计和制造所进行的型号合格审定和生产许可审定,以确保航空器和航空器部件的设计、制造是按照适航部门的规定进行的;持续适航性是在航空器满足初始适航标准和规范、满足型号设计要求、符合型号合格审定基础,获得适航证、投入运行后,为保持它在设计制造时的基本安全标准或适航水平,为保证航空器能始终处于安全运行状态而进行的。相应的,适航管理也分为两个阶段,初始适航管理,民用航空器交付之前,对设计和制造的管理;持续适航管理,民用航空器交付之后,对使用和维护的控制。初始适航和持续适航是航空产品在不同生命周期阶段的适航性体现,二者是相辅相成的构成了航空产品全生命周期的适航性。
适航审定是初始适航管理工作的一部分,指在航空器交付使用前,适航管理部门依据适航规章,程序和标准,对民用航空器(包括其部件、系统)的设计和制造所进行的审查、鉴定、监督和管理,以确保航空器和航空器部件的设计、制造满足适航规章规定的最低安全标准。
所谓最低安全标准,就是为保证民用航空器适航性而制定的适航标准模式在适航审定中采用的一类特殊的技术性标准。适航标准通过在民用航空器寿命周期中设计、制造、运营和维护等方面的经验和技术积累,吸取历次飞行事故的教训,经过必要的验证或论证,并在公开征求公众意见的基础上不断修订形成的。关于最低安全标准的解析,请参考《【刨根问底】什么是适航的最低安全标准》。
适航性反映了政府对民用航空器安全性的控制和管理。适航部门通过制定各种最低安全标准,以保障民用航空器的安全性。