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民用航空零部件国产化:适航取证路径解析

2022-07-03黄烁桥崔玉亮

航空维修与工程 2022年6期
关键词:民用航空航空器证件

黄烁桥 崔玉亮

党中央提出要加快构建新发展格局实现科技自立自强,从国家战略层面为航空工业指明了发展方向、确定了发展目标。要加快推动国产航空器、发动机的研制和产业化,开发先进机载设备及系统,形成自主完整的航空产业链。而目前,我国航空工业在民用领域所面临的“国产化”困难和挑战较大。

我国是民航运输大国,而目前国内在册的运输类飞机中,国产机型占比尚不足2%,需要进口大量航材维持机队运行;而正在开展适航取证的国产大飞机C919的国产化率也仅有60%左右,发动机和大量关键的机载设备仍需依赖海外供应商。而当今世界正值百年未有之大变局,国际环境日趋复杂,我国民航运输业和制造业被“卡脖子”的风险也日益增大;以遭受美欧制裁的俄罗斯为鉴,我们应未雨绸缪,进一步加快国产民用航空产品和零部件的国产化进程。

“适航取证”是民用航空产品(指航空器、发动机和螺旋桨,以下简称民航产品)和零部件进入市场的一道“安全性门槛”,是其国产化进程中不可逾越的重要环节;而适航取证的难点不仅在于验证和管理技术,也在于对相关政策、规则的理解和运用。

民用航空零部件的国产化是民航产品国产化的基础,本文拟探讨民用航空零部件国产化过程中的适航取证路径及其选择问题,为拟开展适航取证、特别是初入民航的零部件厂家提供有益参考。

1 厘清基本概念

1.1什么是“适航取证”

简单来讲,“适航/适航性”是为了保障飞行安全,针对民用航空器提出的一种“最低安全要求”。“适航管理”则是围绕着“航空器适航”开展的一系列管理活动,目的是确保每架民用航空器在每次投入使用前均具备“适于飞行”的状态——具体的体现形式就是航空器的“适航证”。为了实现上述管理目标,各国的民用航空管理机构(以下简称“局方”)需要对民用航空器整个生命周期的各个环节进行监管,以确保各相关机构:在初始适航阶段,通过设计、生产过程实现“适航性”,使航空器获得“适航证”;在持续适航阶段,通过运行、维修过程延续“适航性”,使航空器“适航证”保持有效。

因此,“适航取证”只是一个笼统的说法。实际上,为了实现和保持航空器“适航”,局方需对设计、生产、运行和维修各个环节进行管理、每一环节都有对应的“认证”要求,如图1所示,且根据具体情况或适用对象不同,同环节的“认证”还可能有多种不同的证件形式。

本文所讨论的民用航空零部件“适航取证”,主要指在初始适航阶段,通过设计、生产取证,最终使零部件制造人生产的零部件获得初始“适航性”(具体体现形式为适航批准标签)的这一过程,其意义和作用在于使这些零部件从适航角度取得民用航空市场的准入资格。

1.2初始适航的各种证件

民用航空安全的极端重要性决定了各国政府都采用了最为严格的监管方式,我国也不例外,在初始适航领域设置的行政许可类证件数量非常多——当前有效的《民用航空产品和零部件合格审定规定》[1]中共包含有14种证件,如图2所示。证件数量虽多,但可简单归为三大类,即型号合格审定、生产许可审定和适航合格审定。大致可以分别理解为:设计批准(DA,包括图2中第1-6、8-9号证件)、生产批准(PA,包括图2中第7-9号证件)和适航批准(狭义上包括图2中第10、14号证件,广义上包括第10-14号证件)。

可以看出,这14种证件中的大多数都属于特定的某一种类别,仅有两个证件较为特殊,即零部件制造人批准书(PMA)和技术标准规定项目批准书(CTSOA),这两种证件均适用于民用航空零部件,同属于“型号合格审定”和“生产许可审定”两种类别,是一种二合一证件、可同时批准设计和生产(实际上PMA有仅用作PA的情况,详见后文)。

为进一步说明以上“适航取证”的概念,以国产航空器为例。航空器的设计单位必须为该型航空器取得“型号合格证”(TC)作为DA;在此基础上,航空器的制造单位必须建立并维持一个满足要求的质量系统,取得“生产许可证”(PC)作为PA;之后,除局方要求检查的特殊情况外,PC持证人(PCH)按照经批准的设计和经批准的质量系统生产的航空器无需进一步证明即可获得适航证(CofA)。也就是说,国产民用航空器的适航取证路径非常明确,即TC→ PC →CofA。

国产民用航空零部件的适航管理原则也是一样的,即在设计和生产均获批的情况下,除局方要求检查的特殊情况外,PA持证人(PAH)生产的零部件无需进一步证明即可获得适航批准标签(AAC-038),即DA→ PA → AAC-038。但与航空器不同的是,零部件相关的DA和PA的证件形式较多、取证路径往往并不唯一,较难理解和选择,这也是笔者撰写本文的主要原因。

2 民用航空零部件的适航取证方式

2.1 零部件厂家自行取证(单独取证)

若零部件厂家拟自行取证,以享有能够自行为其生产的零部件获得AAC-038的权利,则必须作为DA+PA、或 PA的申请人直接接受局方审查,在表明满足适用要求之后可獲得相应证件、成为持证人,享有规定的权利并承当对应的责任。这种情况下,可考虑的适航取证方式主要有以下几种。

2.1.1 技术标准规定项目批准书(CTSOA)

技术标准规定(TSO)是民航管理部门颁布的民用航空器上所用特定零部件的最低性能标准(MPS)。

TSO适用的对象通常是一些较为通用的民航机载设备,但由于此类标准仅从航空器飞行安全的角度规定了一些特定设备的必要功能和最低性能标准,并不涵盖所有的设计要求,因此,不同厂家按照同一TSO研制、取证的设备往往并不相同,这也是TSO件与大多数标准件的重要区别之一。

各国局方大多颁发有TSO或类似技术标准,如美国联邦航空局(FAA)颁发的TSO,CAAC颁发的CTSO、欧盟航空安全局(EASA)颁发的ETSO等。目前,各国的TSO或类似技术标准以等效转化FAA TSO为主,此类TSO被称为“C类”TSO,其编号通常与FAA TSO保持一致、但可能存在版本差异;而各国也可自主颁发此类标准,即“2C”类TSO,通常适用于FAA未针对某类设备颁发过TSO、或拟颁发的标准与对应的FAA TSO存在本质差异的情况。328914AB-F61E-4124-8E19-47EC583A36D2

TSO类标准未限定机载设备类别,从机械件到航电设备、从简单件到复杂系统,涵盖的范围非常广泛,且还在不断扩展,例如我国近几年就为一些航油产品颁发了2C类TSO。随着民航技术的发展,各国局方除了对已颁发的TSO进行改版升级外,也会视情废除一些过时的旧标准、增加一些新标准。目前,我国与美欧局方颁发的、现行有效的此类标准并不多,普遍在150~160份左右,也就是说大部分机载设备并没有适用的TSO类标准。

如前文所述,CTSO是CAAC颁发的TSO类标准,技术标准规定项目批准书(CTSOA)则是一种证件,是局方颁发给符合特定CTSO的零部件(CTSO件)的制造人的设计和生产批准书。取得CTSOA后,持证人将获得局方“授权”,可为其生产的每一CTSO件标记相应的“CTSO编号”、表明该件符合特定的CTSO;且除局方要求检查的特殊情况外,无需进一步证明即可为CTSO件获得AAC-038。

但需要注意的是,CTSOA是设备级的批准,仅能表明获批零部件满足某一CTSO设定的、针对该类机载设备的最低性能标准,而不能表明该设备的安装满足任一拟装民航产品的适航要求。因此,CTSOA本身并不批准CTSO件的安装适用范围,CTSO件装机前需针对拟装机型额外取得安装批准,常见的批准形式包括补充型号合格证(STC)或改装设计批准书(MDA)等。

从证件适用性的角度来看,要想申请CTSOA,申请人必须首先确认CAAC是否颁发有适用于所申请零部件的CTSO,若尚未颁发,通常不能申请,除非民航局认为有必要针对该类设备颁发新的CTSO(申请人亦可向民航局提出合理的CTSO立法建议)。此外,针对已颁发的CTSO,申请人还可就不完整CTSO件(仅能实现该项CTSO中所规定的“主要且独立的”性能或功能的CTSO件)和多CTSO件(同时满足多项技术标准规定的CTSO件,其中可包含不完整CTSO件)申请CTSOA[6]。

我国颁发的CTSO可通过CAAC官网http://www.caac.gov.cn或适航审定运行管理系统(AMOS)https://amos.caac. gov.cn/查询。CTSOA的合格审定流程以及设计审定和证后监管的相关要求详见《技术标准规定项目批准书合格审定程序》[2];生产审定和证后监管的相关要求详见《生产批准和监督程序》[4],在此不做深入阐述。

2.1.2 零部件制造人批准书(PMA)

零部件制造人批准书(PMA)是中国民用航空地区管理局頒发给供安装在经型号合格审定或型号认可审定的民航产品上作为替换或改装用零部件的制造人的批准书。PMA件即指上述零部件制造人依据其持有的PMA证书生产的零部件。

笔者在《航空维修与工程》杂志2021年第九期的《PMA件使用指南》[7]一文中对PMA及PMA件的相关政策做了详细介绍,在本文中不再赘述,在此仅对比、总结一下PMA和CTSOA两种证件的主要差异。

一是证件性质。CTSOA是设计和生产的双重批准、设计和生产不可分离,且仅为对设备本身的批准、不含安装批准。而PMA的性质更为复杂,根据其设计来源或设计批准依据不同,PMA件可分为4种不同类别,即“通过权益转让协议证明同一性”“补充型号合格证或改装设计批准书”“在没有权益转让协议的情况下证明同一性”和“通过试验和计算进行符合性验证”,其中,基于前两种批准基础的PMA仅作为PA,而基于后两种批准基础的PMA是设计和生产的双重批准;且所有的PMA件均有明确的安装适用范围——具体到某一/某些已获DA的民航产品型别、可替换件(若适用),在此被批准的范围内安装使用时无需再申请额外的安装批准。

二是证件的适用范围。总的来讲,CTSOA的适用对象更明确、PMA则适用范围更广。具体来说,CTSOA仅适用于CAAC颁发有/拟颁发CTSO的设备;而PMA几乎适用于拟在某一/某些已获得DA的民航产品上用作替换或改装用途的、能够被明确定义的任何机载零部件;但需注意的是,拟申请作为设计和生产双重批准的PMA时,若所申请零部件是关键件,或该件的安装会对民航产品造成设计大改,则申请人不能直接申请PMA,而必须先申请STC。

三是设计审定方面。CTSOA的设计审定要求相对明确,其审定基础主要来源于申请之日有效的、特定的CTSO及其引用外部标准中的适用要求,采用的符合性方法也通常是常规方法。而包含DA的PMA,在设计审定方面有其特殊性:首先,其审定基础主要来源于拟装民航产品审定基础的适用要求——可以高于或至少与其等效,且若PMA的安装涉及到拟装民航产品上已有的TSO类设备,则PMA取证过程中还需考虑并验证其安装对原TSO件符合性的影响;而在符合性验证方面,PMA的特殊之处在于可通过证明与某一已经批准设计的“同一性”,或用作替换件时可部分或全部采用与“被替换件”对比的方法进行符合性验证。

PMA的合格审定流程以及设计审定和证后监管的相关要求详见《零部件制造人批准书合格审定程序》[3];生产审定和证后监管的相关要求详见《生产批准和监督程序》[4],在此不做深入阐述。

2.1.3 独立的设计批准(DA)和生产批准(PA)

除上述CTSOA和包含DA的PMA这两种二合一(DA+PA)证件外,零部件厂家还可以通过分别申请并取得独立的DA和PA的方式来开展适航取证。可采用的证件组合是:STC/MDA+PC/ PMA,需要说明的是,这里的PMA指设计批准基础为“补充型号合格证或改装设计批准书”、仅用作PA的证件类型;而根据CCAR-21-R4,STC和MDA分别适用于已获DA的民航产品的型号设计大改和型号设计小改;PC是一种PA,局方颁发给生产机构用以表明允许其按照经批准的设计和经批准的质量系统生产民用航空产品或者零部件。328914AB-F61E-4124-8E19-47EC583A36D2

因此,只要所申请零部件(可以是组件或改装包)的安装对民航产品造成型号设计更改,就可以选用这一取证路径:首先在判定设计更改程度(大改/小改)后通过STC(大改)或MDA(小改)获得DA,再通过PC/PMA获得PA,之后,除局方要求检查的特殊情况外,PC/PMA持证人无需进一步证明,即可为其制造的零部件获得AAC-038;而由于STC/MDA中包含安装批准,通过此路径取证的零部件可按照STC/MDA批准的范围直接装机使用,无需额外批准。

目前,选用这一路径的主要是有频繁STC/MDA取证需求的改装单位,取证的形式多为STC/MDA+PMA、鲜有采用STC/MDA+PC的,原因可能是大多数申请人认為申请PC的难度要大于PMA——这其实是个误解,PC和PMA对于生产机构质量系统的顶层要求是完全一致的(CCAR-21-R4第21.137条款),也即,在本节所设定的这一场景下,PC和PMA主要是证件形式差异,取证难度主要取决于生产机构所开展生产活动的规模和复杂程度。举例来说,生产大飞机的制造人取PC自然比仅生产零部件的制造人取PMA难度更大,但若同一个厂家选择取PC或者PMA,则理论上不应存在难度差异。

STC和MDA的合格审定程序(AP-21-14, AP-21-15)目前正在改版中;PC的合格审定流程、生产审定和证后监管的相关要求详见《生产批准和监督程序》[4],在此不做深入阐述。

2.1.4 仅申请生产批准(PA)

如前文所述,“除局方要求检查的特殊情况外,生产的零部件无需进一步证明即可获得适航批准标签(AAC-038)”是PAH的权利,若零部件厂家仅打算开展批量生产活动,则可以在与某一DA申请人或持证人(DAH)签署权益转让协议的情况下,根据协议获得将DA申请人或持证人的(全部或部分)设计资料用于生产的权利,再据此向局方申请PA,可选的证件形式为PC/PMA。

这种取证方式又称之为设计、生产批准分离,即DA和PA持证人不同、其享有的权利和承担的责任也不同。通过这种方式取得PA的零部件厂家,不具备开展证后设计更改的权利。

2.2 零部件厂家作为主制造商的供应商(随机取证)

零部件厂家自己不取证,而作为DA和PA申请人/持证人(下文称之为“主制造商”)的供应商,使自己设计、制造的零部件随着主制造商的DA和PA取证项目获得批准的方法统称为随机取证。

在这种情况下,零部件本身的设计和生产都获得了批准、获得了合法性,但零部件厂家自己并非申请人、也非最终的持证人,一方面,其基于与主制造商签订的商业协议、受其约束,不直接面对局方、无需承担适航性责任;但另一方面,也不享有权利,具体体现在其无权自行进行任何设计更改、而需通过主制造商(DAH)获得批准,或为自己生产的零部件获取AAC-038、而须通过主制造商(PAH)获得AAC-038或在取得PAH“直接发货授权”[5]后向市场销售。

这一取证路径的适用性最广,所有零部件厂家都可以争取成为正在取证或已取证的主制造商的供应商,从而跟随其取证或证后更改过程为自己的零部件获得合法性。但应该认识到,此方式最主要的优势和最大的约束都来源于主制造商:一方面,特别对于初入民航的制造人而言,在取证阶段由有经验的主制造商引领是非常大的起步优势;但另一方面,主制造商对供应商的设计和生产要求比局方要求通常只高不低,比如可能要求设计供应商建立设计保证系统(DAS)、要求生产供应商取得AS9100航空航天质量管理体系认证等。

3 如何选择

综上,对于零部件厂家而言,可考虑的适航取证路径如图3所示,各路径的适用性及取证要求的总结和对比见表1。

多数情况下,可行的取证路径并不唯一,只是需要零部件厂家根据拟申请零部件的情况、自身的需求、项目的特殊考虑等自行进行判断和决策,并与主管局方达成共识。

通常应首先根据项目实际情况评估各种证件的适用性。例如:如果确认CAAC颁发有该类设备的CTSO,则优选CTSOA,或可结合随机审定(安装批准)同步申请CTSOA;如果拟申请零部件是预期用作替换件,则优先考虑PMA,并在此基础上选择合适的“设计批准基础”;若拟申请零部件是用作改装件,可考虑STC/MDA+PC/PMA;而对于一些复杂的机载设备或者系统,若没有对应的CTSO,则通常优选随机取证,或通过STC+PC/PMA的路径自行取证。

在可行路径不唯一的情况下,零部件厂家还可以结合自身需求进行选择。例如,出于成本和风险等考虑,不打算自行取证和持证的厂家,可以考虑随机取证,自己仅作为供应商;若没有设计能力,仅打算开展生产活动的厂家则可通过与DA申请人/持证人签署权益转让协议的方式申请PA(PC/PMA);而若厂家有自行开展证后设计更改需求的,通常应争取自行申请并持有DA。

此外,还有一些特殊考虑,如拟出口的零部件应注意中外适航协议的签署情况。以PMA件为例,不同国家对中国PMA(CPMA)件的接受程度和限制可能不同:根据中美适航协议,FAA对双方约定范围内的CPMA件可直接接受,但不接受设计基础为“通过试验和计算进行符合性验证”、拟安装在非中国设计的民航产品上的CPMA“关键件”[8];而根据中欧适航协议,EASA明确不接受所有的CPMA件[9];但是,目前在上述协议中,FAA和EASA均未明确拒绝在CAAC颁发的PC下生产的零部件。这意味着,针对上述明确不被外方接受的CPMA件,如果改为采用STC/ MDA+PC取证,在相关设计批准获得国外局方认可的前提下,是可能被直接接受的。

4 总结

目前,CAAC针对民用航空零部件设计、生产审定的管理模式,综合借鉴了FAA和EASA的不同做法,设置了多种证件,优点是零部件厂家在决定具体的取证路径时有多样化的选择;缺点是选择太多,不容易理解和掌握。本文针对零部件适航取证梳理了5条主要、可行的路径,并分析和比较了各路径的特点和异同,以期帮助国内拟取证、特别是初入民航的零部件厂家解决取证的可行性判断和路径选择难题。由于涉及的证件繁多,本文限于篇幅,无法一一深入阐述。总的来说,适航取证路径没有最优,只有最合适。各零部件厂家应在充分学习、理解相关政策的基础上,结合实际情况进行判断,并在此基础上就具体采用的证件形式与主管局方达成共识。

参考文献

[1] 《民用肮空产品和零部件合格审定规定》(CCAR-21-R4) [Z].2017.

[2] 《技术标准规定项目批准书合格审定程序》(AP-21-AA-2020-12)[Z].2020.

[3] 《零部件制造人批准书合格审定程序》(AP-21-AA-2020-13) [Z].2020.

[4] 《生产批准和监督程序》(AP-21-AA-2019-31) [Z].2019.

[5] 钱惠德,张杰.从适航审定的角度看国产民机航材的保障[J].航空维修与工程,2022-1.

[6] 黄烁桥.民用航空零部件适航审定政策及其最新变化解读[J].航空维修与工程,2021-1.

[7] 黄烁桥.PMA件使用指南[J].航空维修与工程,2021-9.

[8] 黄烁桥.中美《适航实施程序》解读:变化与影响[J].航空维修与工程,2019-2.

[9] AGREEMENT on civil aviation safety between the European Union and the Government of the Peoples Republic of China[Z]. 2020.328914AB-F61E-4124-8E19-47EC583A36D2

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