L3 设计，开发，认证
这里我暂时跳过了那些PPT里面要求看的视频，过一会再整理。
利益相关者和需求
从图中我们可以得到如下信息：
- 航空器的生命周期：设计——生产——认证——运营
- 原始设备制造商（original equipment manufacturer，OEM）：负责飞机的设计、生产和认证，其中发动机虽然也是飞机制造体系的一部分，但通常由专门的发动机制造商负责；
他们在设计阶段接受运营方的需求，并在认证阶段接受监管和社会要求。 - 运营方（Operator）：航空公司和其他使用航空器的组织，负责飞机的运营，在运营中接受监管和社会要求，并把运营中产生的新需求提交给制造商。
- 监督和社会（regulation and society）：监管机构制定法规和要求，社会通过舆论等方式影响航空业。
它们主要作为利益相关者，参与认证和运营阶段。
设计与开发的过程计划
下面这张图是一个“V”字模型，是系统工程中常用的开发流程模型。
其主要流程为：
- 左侧：定义和分解（definition and decomposition），从最顶层的航空器需求开始，逐级向下分解到系统级、设备级、组件级，每一层都有明确对应的需求或规范（specification）。
- 底部：制造与实现（manufacture and implementation），在需求分解完成后，进行物理硬件生产，以及软件系统开发。
- 右侧：集成、验证和确认（integration, verification and validation），逐级往上进行集成测试，和各级规格对比；
组件级和部件级由设备提供商进行，系统级和航空器级由航空器整机制造商进行；
在系统级，需要进行验证，检查产品是否“做对了”，即是否满足设计要求；
在航空器层面，需要确认“是否做对的产品”，即产品能否满足最初定义的任务和用户运营需求。
下面这张图则展示了飞机研发阶段的流程划分，想必大伙一定对徐老师的1003这门课有深刻的印象，都是老熟人。
阶段划分如下：
-
构型开发
- 概念设计（conceptual design）：
评估市场需求、技术可行性、经济性等，定义总体方案，如飞机类型、航程、座位、发动机初步型号。
在概念设计大部分完成时，企业进行启动批准（go-ahead approval），根据商业和技术可行性，决定是否进入下一个阶段。 - 初步设计（preliminary design）：
细化飞机外形、结构、主要系统布置，如机身和机翼气动外形初步设计，重心平衡，飞控、航电、动力系统选型。
在初步设计阶段，会进行多次迭代，对飞机主要参数和构型进行优化。
- 概念设计（conceptual design）：
-
详细设计
- 详细设计：
在初步设计部分完成时展开，对飞机的每个系统、部件、零件进行具体设计，包括结构设计、材料选择、生产工艺、装配方案等，输出详细工程图纸和制造指令。
（喜欢我bug频出的3DExperience机床模拟吗）
注意，由于初步设计和详细设计在部分阶段是同时进行的，这样飞机主要参数和构型的迭代也会要求详细设计跟着迭；
在初步设计的最后阶段、详细设计的中间阶段，将确定最终构型，冻结主要气动、结构、其他系统方案；
此时初步设计还会延伸一点，详细设计将基于冻结的构型继续工作。 - 概念验证机（proof of concept AC）：
基于设计方案，制造验证机或原型机，在真实环境下验证关键技术，并测试设计的可行性。
例如F-22的原型机YF-22，钻石机翼、隐身外形、二维推力矢量、先进飞控和座舱布局，这些F22的重要设计元素都有，但它装配了两台不同的发动机进行测试，此外F-22相比其原型机进行了一些修改，包括减小全动尾翼面积、减少主翼和尾翼的后掠角、修改机翼和机身的形状以改善气动和隐身特性等，以及其他系统布局和结构设计的改进。
它从方案冻结开始，和详细设计阶段共同工作，并将持续到详细设计完成后，直到真机首飞（maiden flight）为止。
- 详细设计：
-
研制工程（development engineering）
- 首飞：这是飞机进入研制工程阶段的标志。
- 测试：
一个是STRUX（结构测试，structural testing），包括静力试验、疲劳试验等，比如说把一个飞机的机翼猛猛往上拉，看它在多大的载荷下会断掉。
下图展示了C919客机的静力测试机进行试验的情况，注意右翼。
另一个就是首飞后的飞行测试，验证飞机实际飞行性能、系统功能等。
比如歼10试飞的时候，为了摸飞机的极限，大迎角失速-尾旋改出试飞这种危险科目都是要做的。（向试飞员致敬） - 发展/研制项目：结合测试结果，进行一系列的改进。
- 取得型号合格证：通过航空监管机构（如FAA、EASA等）的适航认证后，飞机会获得型号合格证（Type Certificate），可以进入商业运营或量产阶段。
另一种简单概述一个新机型的设计与开发过程的描述如下：
- 概念化和市场分析
- 初步设计阶段
- 详细设计阶段
- 原型构建
- 飞行测试和认证
- 生产爬坡和认证
- 客户交付和服务进入
适航性和认证
适航性
概念：
适航性（airworthiness，注意这里后面还有一个i）指飞机、飞机发动机或其他航空产品，在飞行中能够安全地执行器预期功能的状态，这种状态需要持续保持，并受到监管机构的监管。
它涉及如下方面：
- 符合监管要求和设计标准，由各国或国际航空管理机构规定。
- 遵循规定的维护程序和周期，定期对飞机进行检查、维修和必要的升级，确保飞机在全寿命周期内，持续符合安全标准。
- 航空认证机构（如FAA，Federal Aviation Administration，联邦航空管理局，美国的航空认证机构）作为在其管辖范围内监管飞机设计、生产、运营的政府/准政府组织，负责制定法规、颁发证书、进行检查，并监督在管辖范围内运营的飞机的适航性。
认证流程
接下来简要介绍一下商业飞机获得型号认证的一般步骤。
- 设计和开发：
飞机制造商根据航空管理部门的标准和规定，设计和开发飞机。
通过工程工作、测试和分级，确保飞机符合安全、性能、适航性要求。 - 型号认证申请：
飞机制造商向监管机构递交型号认证申请，包括飞机设计、制造、系统、性能特点，以及符合相关法规、标准的详细文件。 - 申请前会议
- 认证基础：
监管机构列出制造商必须满足的特定法规、标准、要求，以获取型号认证。 - 技术文件提交：
制造商准备并提交技术文件给监管机构，以证明产品符合认证基础，通常包括详细的设计数据、测试报告、分析结果和安全评估。
（就怕他把这个东西跟seminar联系起来考，那就麻爪了） - 型号检查：
监管机构对飞机和文件进行检查与评估，验证其是否符合认证基础，这可能包括访问制造商设施，并审查测试结果和工程数据。 - 型号认证委员会审查：
监管机构内部的型号认证委员会或小组开展，综合各领域专家意见，审查技术文件、检查结果和其他信息，以确定飞机符合型号认证要求。 - 型号证书发放：监管机构为符合所有适用的要求的飞机发放型号证书，指定飞机型号设计、限制条件及其他细节，认证其适航性，授权其在本区域商业运营中使用。
- 持续适航性：制造商和运营商持续履行维护、检查和报告义务，遵守持续适航性要求。
- 型号证书验证：飞机制造商寻求其他国家或地区的监管机构验证型号证书，以在国际市场销售飞机。
下面这张图描述了一个航空产品（飞机、发动机、螺旋桨等）从设计、生产、交付到运营和维护的完整生命周期中，各个关键环节的认证流程。
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初始：经批准的飞机/发动机/螺旋桨设计商申请型号认证。
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制造和供应：
- 由TSO（Technical Standard Order，技术标准规范，针对特定部件或设备）授权的，或经批准的（获航空管理机构认证，覆盖了整个生产组织及其质量管理体系）生产组织进行，设计、制造部件或设备，并签发授权放行证书（Issue Authorised Release Certificate），证明其可以交付给生产组织或运营商。
- 设计国航空管理机构（Aviation Authority of State of Design）进行认证，主要包括型号认证（type certificate, TC）和出口适航证（export certificate of airworthiness，证明其符合出口国的适航要求）。
- 经批准的生产组织根据型号认证和授权放行证书，制造飞机/发动机/螺旋桨，并在产品生产完成后进行质量检验，确认符合设计要求后签发合格证书（certificate of conformity），证明其可以交付给运营商。
这里需要注意的是，只有生产组织签发了产品合格证之后，航空管理机构才能给颁发出口适航证。
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部署和运营（deployment and operation）：
- 航空运营人执照（air operator certificate，AOC）持有人接受装好了部件和设备的飞机，申请适航证，并进行持续的适航性管理；
- 注册国航空主管部门（aviation authority of state of registry）颁发适航证，并监督持续适航管理。
