基于MIL-HDBK-516C标准的军机适航审查基础研究
孙世东 孙利锐 刘轶斐 邱超群 葛鑫
摘要：为有效提高军机的安全性水平，国内军机研制引入了民机适航理念，使得军机在预期军事用途和使用条件下具备一定的安全运行能力。但军机适航审查基础的采标多以民机适航标准为主，对于军用运输类飞机和以运输机为平台的军用飞机而言，适用性较强。对于有人战斗机、轰炸机和无人机等其他类型军机而言，不具有普遍性的指导作用。结合军机用途和使用特点，通过对MIL-HDBK-516C和CCAR-25-R4适航标准进行对比研究，归纳了不同类型军机适航审查基础的采标原则，提出了一套基于MIL-HDBK-516C标准的适航审查基础应用模型，可为军机适航审查基础的采标和应用提供思路。
关键词：MIL-HDBK-516；
军用飞机；
适航；
审查基础
中图分类号：V271.4文献标识码：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2021.10.005
随着国内航空装备的快速发展，国内航空装备已经达到四代机（美、俄称五代机）水平，尤其面临跨代战机的研制，具有造价昂贵、数量少等特点，高安全性对其意义重大。国内由于军用航空装备事故的发生造成人员伤亡，给部队带来损失，影响了航空装备的发展，因而迫切需要把安全发展作为军队建设的重要理念，寻找提高军机安全工作的突破口[1]。目前，国际上军用航空器适航工作已经是大势所趋[2]。国内军机重点型号研制中也已引入军机适航理念[3]。随着我国军用飞机型号研制工作的不断深入，初步的应用经验和成效表明军机适航已经成为提高军用航空装备安全水平的有效途径之一。
军机根据其用途和特点导致构型差异较大，包括有人驾驶和无人驾驶、固定翼和旋翼、陆基飞机和舰基飞机等。对于不同构型的军机，其安全约束也存在较大差异。对于有人驾驶飞机，与人员相关的飞行安全风险、设备故障和环境因素等必须进行充分的考虑；
对于无人驾驶飞机，虽不考虑与飞行机组相关的飞行安全风险，但为了满足其综合作战效能，军用无人机需要满足适当的适航要求。同时，对无人驾驶飞机的控制站、数据链、专用的发射和回收设备等的安全及控制站内的人因工程也应进行考虑[4]。对于舰载用途的飞机在结构完整性、推进系统对气流吸入的影响、极不稳定条件下控制系统对起飞和着陆的影响、电磁环境效应、甲板操作以及机组外部视野等多方面较陆基飞机也有许多特殊的要求。因此，目前军机适航审查基础编制普遍采用民机适航标准CCAR-25-R4[5]，对于布局特点、任务模式和设计特点与民用运输机类似的军机适用性较强，但在适用范围和判定指标等方面已无法满足其他构型的军机需要。
本文通过对国内外军/民机适航标准进行对比研究，归纳不同类型军机适航审查基础的采标原则，根据MILHDBK-516C[6]标准的编制理念和编写格式，提出MILHDBK-516C标准的应用模型，可为军机适航审查基础的采标和应用提供思路。
1适航标准研究
1.1美国军机适航标准
美国在追求航空武器装备总体性能优越的同时，已将“军机适航设计标准”作为全新要求纳入其采购研制规范之中，核心是保证未来航空武器装备的使用安全。美国空军航空系统中心司令部（AFMC）颁布了美国空军适航通告AWB和MIL-HDBK-516标准，对军用航空器适航审查进行约束和支撑。截至目前，AWB适航管理标准共颁布23份，包括AWB-002A适航计划、AWB-003A适航审定准则剪裁/修订（TACC/MACC）文件的批准程序、AWB-004A适航审定基础的制定等。其中，AWB-001 USAF适航公告的制定和生效规程、AWB-006军机飞行许可、AWB-009适航通告和AWB-015A军机型号审定和补充军机型号审定（SMTC）4份标准已作废，现行有效AWB标准共19份。同时，2002年美国首次颁布了军机适航技术标准MIL-HDBK-516，规定了军用飞机适航审查条款，但仅适用于空军航空器。颁布后历经MIL-HDBK-516A、MIL-HDBK-516B、MIL-HDBK-516B Change1、MIL-HDBK-516BExpanded、MIL-HDBK-516C多个版本。目前，现行有效的版本为美国国防部2014年12月颁布的MIL-HDBK-516C，MIL-HDBK-516C从原版的适用范围扩大到美国空军、陆军、海军等多个军种的有人驾驶和无人驾驶的固定翼和旋翼航空器。
美国空军适航审查模式分为美国空军独立审查、空军与美国联邦航空局（FAA）联合审查共两类。其中，F-117、F/A-22、B-2、RQ-4等由美国空军独立审查；
预警机（E-8）、大型加油机（KC-10）等由美国空军与FAA联合审查，原型机均为波音及麦道公司的客机。F-22原型机根据MILHDBK-516进行了基础适航的飞行验证工作，F-35A/B型号通过MIL-HDBK-516开展分析和试验来表明适航符合性和验证结构完整性等方面的要求，“全球鹰”（RQ-4）无人机按照MIL-HDBK-516B为审查基础开展了相关的适航设计与验证工作，目前尚未掌握MIL-HDBK-516C的应用机型。
1.2欧盟军机适航标准
欧洲成立军机适航当局MAWA，MAWA组织欧盟各国力量，编制形成欧洲军机适航法规文件体系EMAR[7-8]。EMAR包括初始适航标准：军机及相关产品、零部件设计和生产组织认证（EMAR21）、军机适航审查准则[9]（EMACC）；
持续适航标准：持续适航管理组织（EMAR M）、维修人员批准（EMAR66）、维修机构（EMAR 145）、维修培训机构7（EMAR14）。欧洲军机适航技术标准为EMACC，具体包括EMACC操作指南（EMACC 1.0）和EMACC使用手册（EMACC 2.0）两部分。EMACC 1.0用于明确军机适航审查准则的剪裁原则以及审定程序，该标准在2013年9月首次颁布，于2014年1月换版修订。EMACC 2.0用于明确军机适航具体的审查准则、标准和验证方法，在2012年12月首次颁布，于2013年1月换版修订。EMACC标准是在美军MIL-HDBK-516BExpanded完整性框架的基础上进行编制的，兩份标准在技术要求上基本一致，并且EMACC标准的引用文件中都关联到了MIL标准。EMACC标准的适用范围同样包括欧洲空军、陆军、海军等多个军种的有人驾驶和无人驾驶的固定翼和旋翼航空器。
欧洲联合研制的A400M新型军用战术运输机、“台风”式战斗机、乌克兰安东诺夫设计局安-70新型军用战术运输飞机以及新型无人机都开展了军机适航工作。其中，新型无人机是按照MAWA的要求完成了军机初始适航和持续适航的审查；
A400M新型军用战术运输机是以CS25部作为适航审查准则并获得批准，根据MAWA的要求完成军机持续适航审查。
1.3中国军机适航标准
为满足我国军机型号高安全性、高可靠性和长寿命需要，我国以军用运输机为契机，率先在军机领域开展适航工作。建立了适航审查组织机构，并且编制了军用运输机适航文件体系。但该文件体系仅针对军用运输类飞机，适航审查基础主要参照民机CCAR-25部，采用“A+B”的形式编制。A部分为适用的民机适航条款要求，B部分为民机适航标准不能覆盖的其他方面的安全要求。该种模式通用性较差，不具有普遍指导作用。
2适航标准对比分析
由于欧洲军机适航审查准则EMACC标准参照美军适航审查准则MIL-HDBK-516编制，且其技术内容大体相当。本文主要对CCAR-25-R4和MIL-HDBK-516C进行对比分析。
CCAR-25-R4标准是针对运输类飞机使用特点、设计特征（气动布局、总体布置等）编制，侧重于“结果”要求，要求表述偏法律格式，有别于技术规范表述。内容主要包括总体气动标准、结构强度标准、飞行控制系统标准、动力装置标准、电子电气系统标准、手册资料标准等，以7个分部为单元编写，分别涉及载荷、强度、构造、功能、性能等，将专业/系统的安全要求分散在各分部。但标准的内容未包含电传飞控（FBW）、全权限数字式发动机控制（FADEC）、复合材料等新技术/新材料。
MIL-HDBK-516C适用空军、陆军、海军、国民自卫队等多个军种的有人驾驶和无人驾驶的固定翼和旋翼航空器。美国军机适航标准MIL-HDBK-516C针对军机使用特点、设计特征（气动布局、总体布置等）编制，除民机常规了系统和专业外，还包含了武器悬挂、空投空降、加受油等军用任务，“过程”要求与“结果”要求并重。MIL-HDBK-516C以16个专业为单元编写，提出了包含载荷、强度、构造、功能、性能等要求的集合，条款界面清晰，涵盖了FBW等新技术，有很强的专业针对性。
对CCAR-25-R4和MIL-HDBK-516C标准进行军机适用性分析。主要区别包括以下几部分内容。
（1）标准制定理念不同
CCAR-25-R4的制定是以安全为导向，是最低的安全标准，必须强制执行。局方是代表公众利益的独立的第三方审查机构。而MIL-HDBK-516C的制定是以飞行安全（SOF）为导向，在MIL-HDBK-516C制定时，综合考虑了战技指标和安全要求，军方可根据实际情况进行权衡、剪裁。CCAR-25-R4侧重于以人员安全为导向，安全要素包括本体安全（B、C、D分部）、操纵安全（B、D分部）、系统安全（25.1309、25.1709）、使用安全（G分部）4部分，更适合运输类飞机；
而MIL-HDBK-516C同时兼顾了战技指标及安全要求，安全要素包括本体安全（第5、6、19章）、操纵安全（第6章）、系统安全（第6章、第7章、第11～15章）、使用安全（第5～19章），以及任务安全（第8、16、20章）5部分，对于以执行多种军用任务为核心目标的军机而言适用性更强。
（2）标准覆盖范围不同
MIL-HDBK-516C从整体框架来说包括飞机、发动机本体和部分机载设备（含软硬件）要求，同时还包含外部噪声限制、内部噪声防护和武器等军机特有要求；
而CCAR-25-R4仅包含飞机、部分机载设备（含软硬件）要求，发动机本体在CCAR-33部规定，外部噪声在CCAR-36部规定，内部噪声、武器等无标准。所以，从标准覆盖范围的完整性上看，MIL-HDBK-516C相对CCAR-25-R4更适用于运行在战场环境下的军用飞机。
（3）标准适用性不同
CCAR-25-R4的适用对象主要是民用客机和货机，而针对有战略、战术要求的军用飞机来说，很多条款的要求并不能确保达到预期的安全效果。CCAR-25部B分部“飞行”中的要求大多侧重于飞机的稳定性要求，机动性要求较少。而军机的飞行包线和任务剖面与民用运输类飞机存在差异，因此对于民用运输类飞机飞行包线之外的区域以及任务剖面，民机适航要求并不能给予安全方面的考虑。例如，MILHDBK-516C的第6章“飞行技术”中的第6.1节“飞行品质”考虑到军机的任务特点和使用包线，包含了对军用航空器稳定性和操纵的全面要求。
3适航标准采标原则
通过CCAR-25-R4和MIL-HDBK-516C的对比分析，建议不同类型军机适航审查基础的采标原则。
（1）CCAR-25-R4标准制定基于民机的布局及设计特点，以人员安全为核心安全目标，适合军用运输类飞机和以运输机为平台的军用飞机。适航审查基础制定时应对CCAR-25-R4进行适用性分析，根据实际使用情况对安保、ETOPS等民机特有的安全要求进行适用性剪裁，并补充CCAR-25-R4不能覆盖的其他技术要求（如非常规的设计特征、非常规的使用特征和其他同类飞机暴露的不安全问题等）。
（2）MIL-HDBK-516C标准制定基于军机的使用特点、设计特征（气动布局、总体布置等），以飞行安全（SOF）为目标，综合考虑了战技指标和安全要求，兼顾军用任务系统的安全，适用于运行在战场环境下的所有军用飞机。适航审查基础制定时应对MIL-HDBK-516C进行适用性分析，结合型号用途和设计特征对标准进行剪裁，以得到一套适用的、完整的适航审查为基础。
（3）发动机与螺旋桨适航审查基础[10]的采标原则上与飞机适航审查基础的采标体系一致。对于采用民机CCAR-25-R4标准作为飞机适航审查基础时，发动机适航审查基础应采用民机标准CCAR-33-R2，螺旋桨适航审查基础应采用民机标准CCAR-35部。對于采用MIL-HDBK-516C标准作为飞机适航审查基础时，发动机和螺旋桨适航审查基础应采用MIL-HDBK-516C，从而确保飞机、发动机、螺旋桨适航要求的协调、匹配。
4 MIL-HDBK-516C应用模型
4.1标准构成及要素
MIL-HDBK-516C标准的构成与CCAR-25-R4不同，CCAR-25-R4的条款要求部分是从审查角度提出，部分从是设计角度提出，部分是从验证角度提出，条款的要素层次不完全统一。而MIL-HDBK-516C标准的构成包括：标题、准则、标准、验证方法和引用标准共5部分，标题明确了安全要素，准则明确了应到达的目标，标准明确了具体技术要求，验证方法明确了证明满足要求的具体方法，而引用标准则明确了可参考的试验程序、判据等，条款的要素层次清晰，便于操作。MIL-HDBK-516C标准构成及要素举例见表1。
4.2标准应用模型
按照MIL-HDBK-516C标准构成及要素，借鉴MILHDBK-516C完整性框架，结合具体型号开展条款的适用性分析，以MIL-HDBK-516C标准中的“准则”部分为基础制定适航审查基础，作为型号适航审查的依据；
以MILHDBK-516C中的“标准”部分为基础制定适航设计要求，参考GB、GJB、HB、CCAR-25部等国内标准体系对其引用的国外标准进行替换，作为型号适航设计的依据；
以MILHDBK-516C中的“验证方法”部分为重要参考，结合民机符合性验证方法（MC 0-MC 9），确定型号适航符合性验证方法，作为型号适航符合性验证的依据。
根据军机的研制特点，结合已形成的适航审查机构和军代表体系的监督检查，将适航设计要求纳入型号研制，规范研制过程管理，在军机研制各阶段按要求开展设计符合性、制造符合性、试验符合性的全面验证[11]。对于不符合项，重点说明适航条款与设计/验证结果的差异性，以及设计上采取的补偿措施或要求附加的使用限制（通常包括安全保护措施、告警措施、制定專用程序及培训、最小风险设计等）。对于现有的设计技术、验证能力和条件无法满足适航条款或无法表明对适航条款符合性的情况，可从设计与验证两方面原因说明原因，加强工程评估的力度。基于MIL-HDBK-516C标准的适航设计/验证模型示意如图1所示。
5结束语
由于我国军机适航法规、标准尚未完全建立，本文对我国军机适航审查基础的采标进行了研究，通过对比美国军机标准MIL-HDBK-516C和我国民机标准CCAR-25-R4，归纳了不同类型军机适航审查基础的采标原则。同时，在以往军机适航工程应用经验的基础上，提出了一套基于MIL-HDBK-516C标准的适航审查基础应用模型，可为军机适航审查基础的采标和应用提供思路。由于所涉及的内容比较多，知识面比较广，未来可以针对飞机研制的各个阶段，细化适航要求在各阶段的转化落实和评估方法，将MIL-HDBK-516C标准的适航设计/验证模型形成具体的适航标准应用实施路线。
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Research on Airworthiness Certification Basis of Military Aircraft Based on MIL-HDBK-516C
Sun Shidong1，Sun Lirui2，Liu Yifei1，Qiu Chaoqun1，Ge Xin1 1. AVIC The First Aircraft Institute，Xian 710089，China 2. 93129 Troops，Beijing 100085，China
Abstract：
In order to improve military aircraft safety level， the civil airworthiness discipline has been applied to military aircrafts development in China. The military aircraft have had the ability to operate safety to some extent in expected military use and conditions. Most military aircrafts use civil airworthiness standards to define certification basis， which is suitable for military transport aircrafts and those derived from transport aircrafts， but not common guiding for manned fighters， bombers， UAVs and other types of aircrafts. This paper， combined the use and characters of military aircraft and comparison between MIL-HDBK-516C and CCAR-25-R4， makes a conclusion on how to apply airworthiness standards to different types military aircraft. What`s more， this paper reveals an airworthiness certification basis application model based on MIL-HDBK-516C， which can provide guidance to military aircraft to define certification basis and their implementation during development process.
Key Words：
MIL-HDBK-516C；
military aircraft；
airworthiness；
certification basis