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民航适航审定中心:推动航空发动机适航审查高质量发展

来源:中国民航报发表时间:2025-08-18 09:43:20浏览量:447

航空发动机被称为“工业皇冠上的明珠”,它是航空工业最为核心的技术,更是世界大国工业竞争的关键领域。一款发动机只有经过完整、全面的适航审查,才能确认其符合规定的最低安全标准,获得型号合格证。

民航适航审定中心自成立以来,始终坚持“国之大者”,以国家战略需求为导向,围绕重大专项部署开展适航审查工作,集聚力量进行原创性、引领性科技攻关,走出了一条符合中国国情、服务国家科技创新发展、推动关键核心技术自主可控的中国特色发动机适航审定道路。

怀爱国之心

探索独具特色的“中国方案”

在2024年全国科技大会、国家科学技术奖励大会、两院院士大会上,习近平总书记强调,坚持走中国特色自主创新道路,立足自力更生、艰苦奋斗,发挥我国社会主义制度集中力量办大事的优势,推进高水平科技自立自强,把科技命脉和发展主动权牢牢掌握在自己手中。

近年来,民航适航审定中心根据国内材料体系现状和审定实践中发现的问题,将发动机材料适航审定思路中国化,经过不断尝试探索,制订了适合我国国情的材料适航审定新方案。

在民航适航审定中心负责的发动机材料审查工作中,AES100发动机材料试验审查经历了300余种材料标准验证和材料合格鉴定、700余个特种工艺工序适航审定验证,形成了1000余条设计用材料性能曲线,累积试验时长超160万小时。该型发动机作为首款我国全面按照国际通行适航规章自主研制的涡轴发动机,从设计到制造,再到适航验证,离不开底层材料数据和工艺方法的支撑,并在发动机适航规章中提出了材料工艺方面的明确要求。然而,由于国内民机研制起步较晚,满足民机适航要求的材料体系尚不完善,尤其在材料规范制定和验证流程、历史验证信息梳理、数据统计原则等方面基础较为薄弱,缺乏系统化积累,该项目初期能够用于验证输入的实际材料性能数据存在一定缺失,给零部件/整机级验证项目的实施和其结果有效性带来了较大影响。

面对材料工艺这个行业内“老大难”问题,民航适航审定中心在项目概念设计阶段便统筹申请人团队、国内科研院校、主要材料供应商等多方单位,统一发动机材料适航理念,构建材料适航验证框架,详细规划工作思路,以坚定的决心踢开这块“绊脚石”。在AES100发动机正式取证过程中,全面开展材料工艺试验和分析工作,制定了100余份材料规范,同步识别并修正了多份以往材料规范中存在的问题;完成了对几十家供应商多品种规格的材料合格鉴定,引领供应商构建满足民用航空产品要求、顺应国际发展趋势的材料体系;详细梳理了700余个特种工艺工序及相应几十份特种工艺规范的历史验证信息,分级分类进行考核并实现工艺鉴定全覆盖;形成了型号设计所需的所有设计用数据,并对其稳定性进行了充分评估,保证具有设计资料中采用的强度和其他性能。

“以一个型号为依托构建和完善一个单位的材料工艺体系看似是一项不可能完成的任务,却是当前我国民机发展环境中材料适航的必经之路。”AES100发动机审查组相关负责人表示,“最后一个材料工艺验证工作的顺利完成,宣告了该型号发动机审查组和申请人团队将这个‘不可能’变为‘可能’。在型号材料适航取得历史性突破的同时,也将材料适航的理念和意义根植于以该型发动机申请人和供应商团队为代表的发动机行业各单位员工心中,制订了适合我国国情的涡轴发动机材料适航审定中国方案,为后续型号的设计验证和适航审定奠定了坚实的理论基础、方法基础、数据基础。”

增强国之能

实现审查试验创新突破

航空发动机在工作过程中发生叶片断裂故障,会严重危及飞行安全。根据适航规章的要求,对于最危险的发动机叶片转子级,需要开展整机叶片脱落试验。作为适航取证中风险最大的科目,我国发动机整机级别破坏性试验经验匮乏。在试验过程中,发动机叶片脱落后可能出现断轴、着火、发动机脱开等严重后果。

为加快突破发动机叶片脱落试验关键技术,民航适航审定中心审查组与申请人团队共同制定了材料—零组件—模拟整机—整机的分步验证策略。双方提前判断型号验证存在的问题,充分识别潜在风险,并进行分级分类,针对高风险科目通过管理手段制订多层级攻关计划,运用机制控制进度、化解风险,先后开展了叶片脱落转速确定、单元体包容试验、系统级包容试验等探索性试验,并根据试验中发现的问题,对发动机包容机匣和轴承支持结构进行了数轮迭代。经过不懈努力和反复试验,在AES100涡轴发动机叶片脱落整机试验中,发动机断轴后叶片在预定转速范围内脱落,发动机机匣成功包容脱落叶片,未发生外部管路着火和安装节脱开等情况,顺利实现全部预定试验目标,为我国航空发动机研制领域填补了空白。

粉末合金是被广泛应用于制造发动机涡轮盘等热端部件的材料,但因其工艺特点,会产生非金属夹杂等材料缺陷,对轮盘的疲劳性能产生不利影响。为确保航空安全,需要确定国产粉末合金材料可能存在的缺陷含量和相应的缺陷尺寸,并评估不同位置以及承受不同载荷条件下缺陷扩展为裂纹并失效的循环数,以确定其失效风险。这些工作需要获取多个批次的粉末合金并分离相关缺陷,同时开展大量试验,以获得缺陷的损伤演化特性。目前国际上航空发动机企业建立了特有的反映其生产水平的缺陷基础数据和失效风险评估方法,但国产粉末合金的相关特性只能靠自己探索。为支撑国产型号粉末盘的失效风险评估工作,民航适航审定中心审查组与申请人团队共同开展技术攻关,探索缺陷数据的获取方法,开展大量疲劳试验,搜集大量数据并进行统计分析,建立相应损伤演化模型,反复迭代优化,终于形成了表征国产粉末合金缺陷损伤容限评估的技术路线,为国产型号取证工作进一步扫清了障碍。

长期以来,国内针对航空发动机结冰的研究基础薄弱、设施设备匮乏,前期已取证的发动机型号需要外方提供试验技术和环境支持,计算分析、试验验证及设备条件处处受制于人,严重影响了国内航空发动机自主可控的技术水平。面对国外严格封锁和技术难关,审查组与工业方团队齐心协力、攻坚克难,从增强仿真分析计算能力入手,自主完成了AES100涡轴发动机全天候全工况关键结冰点分析,筛选出发动机全包线范围内的最严酷结冰条件。随后,双方依托国内现有高空台,完成试验设备升级改造、冰风洞技术参数校准、冰风洞设备建设等工作,实现了全包线结冰条件建立和校准。审查组严格按照条款要求,在国内首次完成了涡轴发动机全飞行包线内遭遇最严酷结冰条件的符合性验证试验,实现了发动机整机结冰关键点计算分析、整机结冰试验设备自主建设、冰风洞校准及发动机整机结冰符合性验证试验共四项“零的突破”,有效提高了国内航空发动机结冰研究能力与研究水平,并为国内后续自主研发军民用涡轴、涡桨发动机整机结冰试验奠定了基础。

立报国之志

助力民机研制自主可控

党的二十届三中全会提出,要加强关键共性技术、前沿引领技术、现代工程技术、颠覆性技术创新。

当下,一场由技术迭代与自主可控双轮驱动的民航产业变革正纵深推进,无人驾驶、增材制造、可持续航空燃料的技术突破已经催生了低空经济、轻量化设计、航空新能源等多个新业态、新技术、新场景。面对这场深刻的产业变革,如何以安全标准护航新兴技术发展,充分发挥适航审定“指挥棒”效应,引导新技术应用沿着安全轨道落地,成为民航适航审定中心必须回答的时代命题。

面向国内民用航空产业发展需求,民航适航审定中心成立了民机国产化专项组,着力解决审查项目中出现的新兴技术安全问题,不断提高民机设备国产化替代的安全水平。为集聚专业顶尖智力、凝练最佳工业实践、守牢国产民机安全底线,专项组以“问题牵引、开放协同、全域覆盖”为原则,整合产学研审多方力量,统筹调配国内适航领域优势资源,组建高水平专题攻关组,协同应对新兴技术快速迭代和国产民机研制的复杂技术挑战,着力增强国产民机适航审查标准体系的全面性、适用性和通用性,提升多层级、多专业、多部门适航审查工作的系统性。专项组相关负责人说:“启动国产民机共性技术专项攻关工作正当其时,我们在一些重点型号审定项目中,亟须对国产工业实践的符合性方法开展深入研究。此外,在目前的项目审查中,面对新兴航空技术,迫切需要明确与之相适应的适航审定技术和方法。”

通过前期的深入调研,专项组锚定了国产民机适航的三大需求。第一类标准需求是借鉴国际先进经验,加快制定并固化具有科学性、实用性和前瞻性的本土化标准,解决“标准覆盖不匹配”的问题;第二类标准需求是深入分析航空工业发展的现状和需求,推动本土化修订,服务国产民机的生产和制造,解决“工业实践不匹配”的问题;第三类标准需求是结合审查实践统一编制工作指南,以可操作的“中国实践”提高审查规范性和一致性,解决“执行尺度不匹配”的问题。按照“急用先行”原则,专项组系统梳理出专项攻关一期13项共性技术标准需求,科学划分为“补全标准缺位、加强标准适配、统一标准实践”三类攻关方向。

在民用飞机高安全高可靠芯片专题中,某研究所电子硬件副总师坦言:“民航领域对芯片高安全性和长寿命可靠性有极端苛刻的特殊要求,民航芯片是高端产业能力的代表,但是民航领域芯片产品长期被国外成熟供应商垄断,利润丰厚且技术壁垒高。国产芯片适航实践尚处于起步阶段,亟须出台相应的适航符合性方法标准规范行业实践。”面对这一“卡脖子”难题,芯片专题组迎难而上,深入研究芯片级安全性分析方法,明确分析的原理和目的,为芯片设计提供科学指导。在生产环节,专题组提出相应要求,从原材料采购到芯片制造、封装测试,建立一套完整的质量管控体系,保证芯片能够满足民机高安全高可靠性的使用需求。

随着国产民机适航审定共性技术专项的深入推进,我国民机制造将在安全标准的护航下加速实现自主可控。相信在不久的将来,更多具有自主知识产权的国产民机将翱翔在蓝天之上,书写我国民航事业新的发展篇章。(中国民航报 记者张嘉宁 通讯员薛靖文、高雄飞)

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关键词: 航空发动机 适航审查 型号合格证

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