【行业标准】浅谈民航活塞发动机适航标准的差异(一)

 2016年5月13日,国务院办公厅印发《关于促进通用航空业发展的指导意见》(以下简称《意见》),对进一步促进通用航空业发展做出重要部署,在《意见》中提出了培育通用航空市场、加快通用机场建设、促进产业转型升级、扩大低空空域开放、强化全程安全监管五个方面重点任务,着重强调了促进产业转型升级在未来产业发展中的地位,通过提高制造水平、促进产业聚集、深化国际合作,逐步提升通用航空器研发制造水平和自主化率,提高国产通用航空器在通用航空机队中的比例。通用航空器的主要动力类型为活塞发动机,据统计目前国内民用航空活塞发动机的研发项目除仿制产品外,多采用国际化的合作方式,借助国外先进的集成技术、电子控制技术,将车用发动机改为航空用飞机发动机,产品的全球化合作必将引发多国间适航当局的合作,尤其是在产品取型号合格证阶段。由于欧美主流适航体系中关于民用航空活塞发动机适航标准存在差异,了解欧美标准的发展趋势以及审定要求中安全水平的变化趋势,总结中国与欧美标准的不同、明确审定过程中所关注的要点很有必要。

一、适航标准的发展

适航标准是通过长期工作经验的积累,吸取了历次飞行事故的教训,经过必要的验证或论证及公开征求公众意见不断修订而成的。目前,各国航空发动机适航标准中较有影响的是美国联邦航空法典第14章第33部(即FAR33部)、欧洲航空安全局审定规范CS-E。

1、美国

美国航空发动机适航标准是基于海洋法体系建立的,由事故案例形成修正案进行修订,它的演变与美国民航机构改革的几次重大变化密切相关。1937年美国商务部航空局制定的CAR part13飞机发动机适航标准是FAR33部的前身。以当时航空活塞发动机为主,条款要求覆盖了民用航空活塞发动机的设计和构造,但缺少专门的发动机台架试验要求。1941年美国民航管理机构改革,民用航空局替代了商务部航空局,此时CAR part13增加了发动机台架试验的条款要求。1952年民用航空局对CARpart13发动机适航标准进行了修订,将适航条款划分为两个章节以区分活塞发动机和涡轮发动机,该行文结构一直沿用至今。1958年改革后的民用航空局更名为美国联邦航空管理局(FAA FederalAviation Administration),并于1965年颁布了代替CAR part13的FAR33部。截至2016年8月,FAR33部已经历了34次修订。对于航空活塞发动机来说,从1903年第一架装有活塞发动机的飞机升空至今,一百多年历史,该产品发展逐渐成熟极致,在设计原理和结构上并没有巨大的更改。在两次世界大战之间,为提高高空条件下的进气压力,改善发动机的高空性能,涡轮增压器的发明带来了产品安全性要求的较大改变,为保证设计和构造上的安全性,新增加了涡轮增压器转子的要求,但除此之外并没有增加新的技术要求。针对台架试验验证,随着试验验证技术的发展,除了爆震试验依然保持最初颁布的要求之外,条款的要求逐渐明晰更加具体,且大部分条款的要求都进行了修订。

2、欧洲

欧洲航空发动机适航标准是由英国民航适航要求(BCAR British Civil Airworthiness Requirements)第C章发展而来。BCAR于1949年颁布,1970年欧洲联合航空局(JAA Joint Aviation Authorities)成立之后,颁布了联合适航性要求(JAR-E)替代了BACR,成为欧洲通行的航空发动机适航要求,JAR-E从1970-2003年共经历了12次修订,并由机构改革后的EASA(European Aviation Safety Agency)颁布的审定规范CS-E代替,BCAR第C章、JAR-E和CS-E的对应关系见表1。CS-E适用于民用航空涡轮发动机和活塞式发动机型号取证,内容分为两卷,第一卷为适航性规范,第二卷为可接受的符合性方法。EASA针对CS-E的修订制定了相应的计划,从2003年10月24日颁布以来,CS-E分别经历了4次修订,现行有效的版面本是CS-E Change4,对于航空活塞发动机来说,历次修订的结果中,除了在第2次修订中将活塞发动机的术语临界高度、最大最佳经济巡航功率状态和最大推荐巡航功率状态重新定义之外,其它几次修订对条款技术要求均没有变化。