航空发动机工程通论：试验鉴定的总体要求与规范

10.3.3.1　试验鉴定的总体要求

（1）做好试验鉴定的总体设计

航空发动机试验鉴定具有全系统、全要素、全寿命周期以及体系化的特点，为做好发动机的试验鉴定，必须进行试验鉴定的总体设计。试验鉴定的核心是对发动机使用能力的鉴定。首先，要以能力鉴定需求为牵引，科学规划发动机的试验鉴定体系。其次，要科学合理地规划发动机性能试验、使用试验、在役考核三个阶段的试验。性能试验重点考核发动机的技术性能达标度，充分检验发动机性能指标及其边界条件。使用试验重点考核发动机的使用效能、保障效能、用户适用性、使用任务满足度，以及质量稳定性等，全面摸清实际使用效能、体系融合度和贡献率等综合效能底数。在役考核重点跟踪掌握用户使用、保障和维修情况，验证发动机使用与保障效能，发现问题缺陷，考核用户适编性和服役期经济性，以及部分在性能试验和使用试验阶段难以考核的指标等，要通过全面系统的在役考核，解决“好用”问题，不断提高发动机的适配性。最后，要严格执行试验鉴定流程。完成发动机性能摸底试验后，开始性能鉴定试验；完成性能鉴定试验（含鉴定试飞）后，进行发动机状态鉴定；完成状态鉴定后开展使用试验，之后进行列装定型；完成列装定型后，结合用户的飞行任务开展在役考核。

（2）打牢发动机性能试验的基础

在性能试验、使用试验、在役考核三个阶段的试验中，性能试验是基础，是对发动机技术指标体系的较全面的试验考核。因此，要做好发动机的试验鉴定，必须打牢性能试验的基础。性能试验分两个阶段进行：第一个阶段是性能摸底试验，重点是通过科研性试验，摸清发动机的性能底数及边界条件，为性能鉴定试验奠定基础；第二个阶段是性能鉴定试验，要基于发动机技术指标体系及其验证需求，建立系统、完整的鉴定试验体系，实现对各项技术指标的试验考核。对于需要通过使用试验和在役考核进行补充考核的指标，应明确持续考核的要求。

（3）把好性能鉴定、状态鉴定和列装定型的关口

为保证航空发动机研制质量和试验鉴定质量，需要严把性能鉴定、状态鉴定和列装定型等关口。

对于性能鉴定，需要严格进入条件，严把试验质量。在进行发动机性能鉴定试验之前，应全面开展科研试验和性能摸底试验。性能鉴定试验进入条件：一是通过科研性试验，初步摸清发动机的性能底数及边界条件；二是完成各项鉴定试验的初步摸底，鉴定试验风险可控；三是技术状态已经确定或基本固化，符合开展鉴定试验的要求。对于各项性能鉴定试验，需要把好试验大纲审查、试验过程监督、试验结果评定关。

状态鉴定的条件：一是完成规定的性能鉴定试验，发动机达到各项战术技术指标要求；二是发动机技术状态冻结，并符合状态鉴定要求；三是发动机性能底数清晰；四是具备小批试生产条件；五是发动机操作使用说明和验收规范明确等。

列装定型条件：一是完成规定的使用试验，发动机使用效能、保障效能、用户适用性等满足要求；二是发动机质量稳定；三是生产工艺和配套供货等通过审查，具备批量生产条件；四是全面摸清发动机性能底数和综合效能底数；五是有明确的操作使用和使用运用参考等。

（4）鉴定试验考核状态应与鉴定技术状态一致

航空发动机鉴定试验考核涉及性能特性、结构完整性、环境适应性等多个方面，考核试验包括持久试车、高空试验、飞行试验、使用试验等，以及零部件试验、成附件试验、子系统试验等，因此需要一定台数的试验样机和样件才能完成全部试验，而且鉴定试验考核状态必须保证与鉴定的技术状态一致。具体要求如下：

1）零部件试验样件的状态必须与鉴定状态一致。在型号研制中，零部件试验往往在状态鉴定阶段之前进行，针对这种情况，必须认真清理被试零部件样件的设计、材料和工艺是否与鉴定状态一致，否则应重新进行试验。

2）成附件进行产品考核试验，其试验样机状态必须与鉴定状态一致，且与持久试车、高空试验、试飞的发动机配套状态一致。“双流水”研制的成附件如不能参加发动机全部鉴定试验，则必须经过发动机持久试车和空中试飞考核。

3）持久试车、高空试验、鉴定试飞的发动机状态必须与鉴定技术状态一致。具体表现在：地面台架性能应经检验试车合格，符合规定的技术指标和出厂技术要求；发动机结构和成附件与规定的鉴定技术状态一致；鉴定试飞发动机状态与持久试车发动机状态一致；“双流水”制造工艺、“双流水”承制单位生产的构件，需对其必须完成的考核试验项目进行评估，经评审确认后安排相应的考核试验。

4）用于单一功能考核试验的发动机，可不强求发动机状态与鉴定状态完全一致，但与考核有关的结构必须与鉴定状态一致，如发动机超温试验中，应保证涡轮部件和冷却系统与鉴定状态发动机一致。

（5）发动机技术状态调整受控

航空发动机研制进入状态鉴定阶段，在试验试飞中暴露出新问题甚至故障的情况时有发生，就必然导致修改设计（结构、工艺、软件等），使技术状态发生变化。通常有些故障发生时，部分考核试验已经完成，那么已完成的试验如何处理，涉及状态调整对试验结果的影响评估，需要通过分析、评估做出重新试验、补充试验还是无须试验等方面的选择。因此，发动机设计状态调整后必须对考核试验的有效性进行严格控制。(www.xing528.com)

1）发动机状态有重大改变，造成该组件/部件的功能性能发生变化，乃至于发动机总体性能发生变化。这种情况，所有考核试验应按新的状态重新进行。所说的重大改变包括：风扇、压气机修改气动设计，叶盘连接、盘鼓等修改结构设计，更换材料；涡轮修改气动设计、冷却设计，叶片、盘等修改结构设计，更换材料；燃烧室、加力燃烧室修改结构设计影响燃烧室特性的，燃烧室机匣修改结构设计，更换材料；控制系统、滑油系统、空气系统修改设计造成系统特性参数发生很大变化的；其他部件结构的重大更改。

2）发动机状态局部修改设计，未造成该组件/部件的功能性能发生变化。针对这类技术状态变化，应对其影响进行评估，确定需要重新进行考核的指标和试验内容。比如，某型发动机试飞中发生空中起动不成功的问题，对控制系统相应软件进行了更改，调整了起动供油规律，经研究评估，之前已完成的空中起动试飞需要重新进行试飞验证，对其他试飞考核无影响，试飞结果有效。

3）因发动机质量问题造成发动机故障，导致试验终止，尽管发动机状态未发生变化，但更换发动机试验样机后，该项考核试验应重新进行；在鉴定试飞中，更换试验样机后，应对之前完成的考核试飞科目进行检查试飞和对比验证。

4）因试验试飞设备原因，造成考核试验和试飞中止，则所进行的试验内容（阶段试车、试飞科目等）重新试验，之前的试验结果有效。

10.3.3.2　指导试验鉴定的顶层规范

试验验证与考核是航空发动机研制发展的重要环节，试验的规范化建设非常重要。航空发动机的试验规范主要反映在两个层次：第一个层次是军用航空发动机通用规范和民用航空发动机适航规章，通用规范和适航规章通常都以大约一半的篇幅规定航空发动机试验验证与考核的总体要求，用以规范航空发动机的试验验证和考核。其中军用航空发动机通用规范是非强制性的，用于指导军用航空发动机型号规范的编制，而强制性要求在型号规范中规定；民用航空发动机适航规章是强制性的，是民用发动机适航取证必须遵守和执行的标准。第二个层次是一些航空发动机试验项目的具体方法，通常以试验方法类标准和民航咨询通告形式体现，用以指导具体试验项目的开展。

（1）国外军用航空发动机通用规范

美、英及苏联等航空强国十分重视航空发动机研制的规范化管理。美国对航空发动机研制的规范化管理开始较早，在20 世纪30年代就编写了用于活塞发动机的通用规范，20 世纪40年代燃气涡轮发动机成为飞机推进动力后，开始制定涡喷和涡桨发动机有关规范，其中涡喷发动机方面陆续发布了规定一般要求、工作极限和性能要求的MIL－E－5007，规定型号规范编写格式的MIL－E－5008，规定发动机鉴定试验要求的MIL－E－5009，规定验收试验要求的MIL－E－5010 和规定试飞前试验要求的MIL－E－5156 等五个单项规范。随着经验的积累和技术的进步，这五个规范隔一段时间就修订一次，如：1951年发布 MIL－E－5007A，替代 MIL－E－5007；1959年修订为 MIL－E－5007B 后，替代 MIL－E－5007A；1965年又修订为 MIL－E－5007C，替代 MIL－E－5007B。其他四个规范基本上都在同期进行了修订。涡扇发动机问世后，根据发动机研制的需要，美国对发动机研制规范进行了较大规模的修订，于1973年把五个单项规范合成一个MILE－5007D，名称也由《军用涡喷发动机通用规范》改成了《军用涡喷涡扇发动机通用规范》。此外，在涡桨、涡轴发动机问世后，美国还制定并不断修订了涡桨涡轴发动机通用规范MIL－E－8593。

1983年美国海军根据自身需要，由海军航空推进中心发布了由海军航空系统司令部组织制定的涡喷涡扇发动机规范MIL－E－5007E（AS）。1988年美海军航空推进中心又发布了 MIL－E－005007F（AS）。1985年美国空军发布了 MIL－E－87231（USAF）《涡喷涡扇发动机军用规范》，明确批准在美空军各部门使用。20 世纪90年代起，美国国防部开始对各军种军用标准进行统一管理。1995年美国国防部发布了JSGS－87231A《军用航空涡轮发动机联合使用规范指南》，代替MIL－E－87231，将范围扩充成适用于航空涡轮（涡喷、涡扇、涡桨和涡轴）发动机，且进一步丰富了使用指南。1998年美国国防部将JSGS－87231A 修订调整为JSSG－2007［6］，并纳入国防部装备采办标准体系JSSG系列。美国国防部于2004年发布了 JSSG－2007A，用以替代 JSSG－2007；2007年发布了JSSG－2007B，用以替代JSSG－2007A。

美国军用航空发动机通用规范，从 MIL－E－5007 系列、MIL－E－8593 发展到JSSG－2007 系列，在发动机试验考核的阶段、内容等方面得到了改进和完善，尤其是试验考核阶段，从“初始飞行前规定试验（PFRT）”“定型试验（QT）”两个阶段，发展为“初始飞行许可（IFR）”“全面飞行许可（FFR）”“初始使用许可（ISR）”“工作能力许可（OCR）”四个阶段，试验考核扩展到服役期，直到使用能力（工作能力）的全面实现，使得航空发动机试验考核更加系统、完整、科学、合理。

英国、苏联也都有自己的军用航空发动机通用规范。英国国防部于1987年发布了Def Stan 00－971《飞机燃气涡轮发动机通用规范》，2006年又发布了Def Stan 00－970 11 部《飞机设计和适航性要求11 部航空发动机》，用于替代Def Stan 00－971。苏联也制定了自己的军用航空发动机研制通用规范，用以指导、规范军用航空发动机的研制工作。

（2）我国军用航空发动机通用规范

20 世纪80年代以前，国内航空发动机研制主要以引进专利生产、测仿和改进改型为主，没有自主设计航空发动机，也没有自己的发动机通用规范。1987年，以美军标MIL－E－5007D《航空涡喷涡扇发动机军用规范》、MIL－E－8593《航空涡桨涡轴发动机军用规范》为蓝本，编制发布了我国的GJB 241—1987《航空涡轮喷气和涡轮风扇发动机通用规范》、GJB 242—1987《航空涡轮螺桨和涡轮轴发动机通用规范》。GJB 241—1987、GJB 242—1987 发布后，对指导和规范我国军用航空涡轮发动机的研制及试验考核发挥了重要作用。2010年，在总结国内贯彻应用GJB 241—1987 的经验，并借鉴美国MIL－E－5007E（AS）、JSSG—2007A 等标准的基础上，修订形成了 GJB 241A—2010［7］。2018年，在总结国内贯彻应用 GJB 242—1987 的经验，并借鉴美国 JSSG—2007系列等标准的基础上，修订形成了 GJB 242A—2018［8］。GJB 241—1987、GJB 242—1987中对发动机试验考核按初始飞行前试验和设计定型试验两个阶段安排；GJB 241A—2010、GJB 242A—2018 中对发动机试验考核按初始飞行前试验、设计定型试验和生产定型试验三个阶段安排。GJB 241 系列、GJB 242 系列标准对军用航空发动机试验考核的规定主要限于性能试验，未涉及使用试验与在役考核的要求和内容。

（3）民用航空发动机适航规章

民用航空发动机适航规章对民用航空发动机适航试验有严格的规定，已在第9章中介绍了相关内容。以CCAR－33R2《航空发动机适航规定》［9］为例，其正文包括 A、B、C、D、E、F、G 共 7章，其中 A章为总则，B章、C章、D章为设计与构造（包括活塞式航空发动机和航空涡轮发动机），E章、F章为台架试验（包括活塞式航空发动机和航空涡轮发动机），G章为航空涡轮发动机的专用要求。

FAR33 部等适航规章给出了在正常情况下一台新的民用发动机必须满足的强制性要求，包括影响发动机安全性和耐久性的诸多因素，为保证民航飞行的安全提供了合法的、管理方面的基础。此外，为了正确贯彻适航法规的要求，国外还制定了大量的非强制推荐标准、通报，例如美国FAA 发布了大量的咨询通报（AC），对如何开展适航审查验证进行了详尽的说明。