航空燃料适航验证平台建设的实践与思考
随着我国航空制造业的快速发展和适航审定工作的深入开展,民航适航审定产品从少数机型发展到覆盖大型飞机、通用飞机、发动机、无人机、零部件以及新型航油产品等多方面需求,审定任务越来越重,要求也越来越高。提升适航审定能力是构建现代化航空产业体系、推进航空工业高质量发展的迫切需要,是实施民航强国战略的客观要求,是推进我国民航高质量发展的必然要求。提升适航审定能力,必须善用先进技术,破解适航审定系统的发展难题。
适航验证平台是开展适航审定的重要基础。建设适航验证平台是提高适航审定能力的重要一环。民航局历来重视适航验证平台建设,取得了一些成绩,提高了适航审定能力。航空燃料适航验证平台建设就是一个成功案例。
航空汽油是通用航空发展需要的燃料之一。在很长一段时间内,国内航汽生产企业仅有一家,原材料供应问题或设备升级改造导致油源紧张,甚至因缺油而停航停训;航汽铅含量偏高,通航发展面临环保压力。这些都严重制约了通航发展。增加航空汽油生产企业,减少航空汽油铅含量,是打破油源瓶颈、促进通航发展的迫切需要。
发展航空生物燃料是航空运输业实现可持续发展和应对温室气体排放的重要战略措施,对民航业未来发展和提高国际竞争力意义重大。国家高度重视清洁燃料的研发与应用,大力支持和推动生物燃料的研究、生产与应用。中国石化已于2011年11月正式向民航局递交了生物燃料适航审定申请,生物燃料适航审定正式启动。
航空汽油和生物航煤是重要的航空燃料。航空燃料是为航空器及其部件提供动力和润滑的特殊油品,是航空器的“血液”。航空燃料的性能规格必须满足航空器及发动机的型号设计要求和使用要求。确保航空燃料质量是保证航空器适航性的必要条件。建设航空燃料适航验证平台,对航空汽油和生物航煤进行适航验证,是开展航空汽油和生物航煤适航审定的前提。在这样的背景下,航空燃料适航验证平台建设拉开了序幕。
航空燃料适航验证平台建设于2012年11月19日由中国民航局批准立项。2013年5月22日,民航局批准该项目的初步设计及概算。2013年8月5日,财政部办公厅批复同意该项目采购进口设备。2013年10月24日,民航二所完成设备招标。2013年11月1日,财政部办公厅批复CFR马达法/研究法辛烷值测定机和CFR航空汽油品度值测试设备采用单一来源方式采购。2013年底,签订了全部招标设备的采购合同。2014年,完成设备的收货、验收和安装调试,逐步开展测试工作。2015年4月30日,取得民航局航空器适航审定司颁发的《民航航空油料检测单位批准函》,获批准开展3号喷气燃料(GB 6537)、Jet A-1(DEF STAN 91-91、ASTM D1655)、航空汽油(GB/T 1787)、100LL低铅航空汽油(ASTM D910)、无铅航空汽油(ASTM D7547)的全部检测和生物航煤(ASTM D7566)的部分检测。2016年12月5日,获得中国合格评定国家认可委员会(CNAS)认可。2019年4月,项目完成竣工验收。
航空燃料适航验证平台配备了CFR马达法/研究法辛烷值测定机、CFR航空汽油品度值测试设备、气相色谱-质谱联动仪、航煤热氧化安定性测定仪(JFTOT法)、等离子原子发射光谱仪等20多套设备。其中,CFR航空汽油品度值测试设备是国内唯一可以对外进行航空汽油品度值测试的设备,可以采用国际标准方法测定航空汽油的品度值。
目前,该平台获批准开展的民用航空燃料检测,包括外观、颜色、总酸值、芳烃、烯烃、总芳烃、总硫含量、硫醇性硫、博士试验、馏程、模拟蒸馏、闪点、密度、冰点、黏度、净热值、烟点、萘系烃、铜片腐蚀、热氧化安定性、实际胶质、固体颗粒污染物含量、电导率、水分离指数、磨痕直径等喷气燃料检测,外观、颜色、马达法辛烷值、品度、蒸气压、酸度、净热值、铅含量(四乙基铅)、机械杂质及水分、水反应、水溶性酸或碱、芳烃、总硫含量、馏程、密度、冰点、铜片腐蚀、氧化安定性、实际胶质、电导率等航空汽油检测,总酸值、总硫含量、馏程、模拟蒸馏、闪点、密度、冰点、FAME、实际胶质、金属含量、水分、热氧化安定性等航空替代燃料检测,苯胺点、水分、水反应、微生物等检测。另外,还可以开展航空燃料与金属材料相容性试验、航空燃料与非金属材料相容性试验等多项特性试验。航空燃料适航验证能力满足航空燃料适航审定需要。
2016年~2019年,该平台多次参加实验室能力验证研究中心(IIS)组织的国际航空汽油和喷气燃料能力验证,并被评价为“优秀”。能力验证结果表明,该平台的航空汽油和喷气燃料检测能力已达到国际水平。航空燃料适航验证平台已成为国内唯一同时取得喷气燃料和航空汽油国际能力验证满意结果的平台。
航空燃料适航验证平台的建立,大大提升了局方的航空燃料适航验证能力,为打造专家型航空燃料适航审定队伍提供了基础条件,大幅提高了我国航空燃料适航审定能力。
航空燃料适航验证平台为局方推进新型航油产品适航审定发挥了重要作用。依托该平台,局方完成了对多家航空汽油生产企业多个航空汽油产品的适航验证,并根据验证结果,先后批准了4家企业生产低铅和无铅航空汽油,解决了困扰我国民航多年的航空汽油短缺问题,减少了航空汽油的铅含量,为通用航空这一战略新兴产业的发展解决了油源问题。依托该平台,局方还完成了生物航煤首次商业飞行使用的生物航煤检测和煤制航煤的适航验证。
航空燃料适航验证平台为局方开展航空燃料适航审定技术研究创造了条件。依托该平台,实施了多项民航局安全能力基金项目,两个项目荣获民航局科技进步奖,为航空燃料适航审定提供了科技支撑。依托该平台,局方审定人员加深了对航空燃料性能指标的理解,为打造专家型航空燃料适航审定队伍作出了贡献。
航空燃料适航验证平台建设是成功的,是利用先进技术破解适航审定系统发展难题的成功实践。未来,还将建设多个适航验证平台。如何建设好适航验证平台,让适航验证平台真正发挥作用,提高航空产品的适航审定能力,笔者进行了思考。
适航验证平台由局方建设还是由企业建设,一直存在不同意见。笔者建议,同一类产品的生产企业较多,不易实现平台共享的,建议由局方建设;产品生产企业较少,易实现平台共享的,可以考虑由企业建设。平台建设既要满足适航审定需要,又要实现局方与企业共享,降低平台建设和运行成本。
无论是由局方建设还是由企业建设,平台建设期间,局方与企业应进行充分沟通合作。航空燃料适航验证是一门实验科学,如何证明安全大有学问,适航验证平台建设的过程也是适航审定能力提升的过程。平台建设期间,局方与企业需要共同研究,在验证方法研究、建设方案制订、设备选型等方面加强合作。(马德超 夏祖西 作者单位:中国民航局第二研究所,中国民用航空航油航化适航审定中心)