民用飞机材料代用的几点思考

民用飞机材料代用的几点思考

王金娥，李春威

航空工业通飞华南飞机工业有限公司，珠海 519040

[摘 要]本文从材料代用的原则、评估、代用类型及代用流程等方面阐述了民用飞机材料代用的实施要点。

[关键词]材料代用；性能差异；评估；代用流程

材料代用，是选用其它经检验合格，并对产品性能、使用、维护、可靠性和安全性不会造成不良影响，经评估可接受的器材，替换产品图样、技术文件规定的材料。由于各种因素导致材料供应问题，主机厂在飞机制造过程中经常遇到材料代用问题。民用飞机材料的选用必须符合适航条款的要求，因此民用飞机的材料代用必须经过适航审查代表的审签。本文从以下几个方面阐述民用飞机材料代用过程中的要点。

1 材料代用的原则

国内民机制造模式主要是主制造商-供应商模式，这样的制造模式是最大程度发挥各供应商的集中优势，确保飞机制造质量和进度。在民用飞机详细设计阶段，供应商会参与承制零部件数模的工艺审查，工艺人员应考虑设计选材及材料采购情况，与数模设计人员协商沟通，尽量避免代料。确需发生代料，则所有代替材料必须合格的，且为保证飞机构型明确清晰，所有代料应单架次提交，一份代料单处理单架机单个零件的代料问题。对于关键件、重要件的材料，原则上不允许代用，确需代用时，应对材料代用进行充分的分析/试验，提供有效的试验/验证文件，必须经相关专业会签。代料必须经强度和材料专业会签，涉及重量变化的代料必须经重量专业会签。代料全过程信息应可追溯。

2 材料代用的评估

一般而言，材料代用首先需评估材料代用的性能差异，例如：稳定化奥氏体不锈钢与非稳定化奥氏体不锈钢耐晶间腐蚀性能的差异；含钼的奥氏体不锈钢和不含钼的奥氏体不锈钢在还原性介质中耐蚀性能和耐点蚀、耐缝隙腐蚀性能的差异；不同含碳量的奥氏体不锈钢除耐蚀性的差别外还应注意其高温和低温工况下力学性能的差异。此外，还需考虑材料代用是否代料其他变化，主要包括：（1）材料代用是否会产生材料和产品的热处理状态要求的改变；（2）材料代用是否会产生焊接材料、焊接工艺及产品焊接试件要求的改变；（3）材料代用是否会产生无损检测要求的改变；（4）材料代用是否会产生制造工艺要求的改变；（5）材料代用是否会产生检验工艺要求的改变；（6）材料代用是否会产生理化检验要求的改变；（7）材料代用是否会影响材料与接触介质的相容性。如热膨胀系数的差异引起的热应力，电负性差异较大时可能引起的电偶腐蚀，碳素钢、低合金钢抗氯离子应力腐蚀性能较好而奥氏体不锈钢对氯离子引起的应力腐蚀较为敏感等。（8）经济合理性也是材料代用需要考虑的问题。

3 材料代用的类型

在实际实施过程中，为了简化代料流程，材料代用分为直接代用和代料单代料。直接代料是由飞机设计专业预先同意，在相关文件中明确的且和制造供应商达成一致的代料形式，供应商在处理这类代料问题时，供应商按内部文件制度直接办理代料，不需经过工程批准，但在实施材料代用过程中做好构型纪实，便于后续飞机制造技术状态的可追溯。除此之外的材料代用，必须严格按照代料单流程，采用代料单完成代料的实施，层层审签后提交适航审查代表审查。

4 材料代用流程

目前国内民机主要的制造模式是主制造商-供应商，目的在于最大程度的优势利用。在这种模式下发生材料代用时，零部件承制供应商办理材料代用是在数字化协同平台中以填写表单 “器材代用单”启动材料代用流程。主制造商质量部对零部件承制供应商发出的“器材代用单”完整性进行审查，对填写不符合要求的及时和供应商沟通，供应商完善后重新提交。器材代用单确认无误后，由主制造商设计部门依据相关规定对“器材代用单”给出处置意见，并提请相关专行会签。器材代用带经专业副总师批准后，由主制造商适航部门提交适航审查代表或适航授权DER审批，主制造商适航部门接收到局方对“器材代用单”的评审意见后（一般反馈209表）转主制造商设计部门确认登记，然后传递到主制造商质量部返回供应商，供应商在按照器材代用带的内容实施材料代用。产品交付前，供应商应填写“器材代用单清单”，并将“器材代用单”扫描件作为附件一并交付。图1是民用飞机材料代用流程。

图1 民用飞机材料代用流程

5 材料代用的实施与管理

为了确保不耽搁飞机研制进度，在生产现场制造方人员提出问题后，需要设计方人员快速响应、快速处理，以保证制造方人员能够依据处理结果及时进行相应操作。对于民用飞机来说，试制现场产生的代料问题的处理过程需要受到适航审定当局的全程监控，并且必须满足流程受控和记录可追溯的要求。(1)建立数字化协同办公平台，对器材代用单进行统一的电子化流转、存储和管理，便于查询和统计。(2)对制造现场的代用材料流转、制造及装机状态进行实时监控，从而确保材料代用得到了闭环控制。(3)代料单与EBOM产品结构中的相应零部件建立关联关系，使得以后在进行按架次的飞机构型状态统计汇总时，能够方便查看到该架次飞机发生了哪些超差／偏离。

在实际制造过程中，器材代用单存在取消作废情况。分为以下两类情况：(1)在表单批准前，设计部门与供应商沟通协调，以更改设计数模选用材料的方式替换材料代用，取消“器材代用单”，主制造商设计部门将“器材代用单”退回主制造商质量部，主制造商质量部门协调供应商将“器材代用单”取消。(2) “器材代用单”批准，供应商在实施代用前出现不需要贯彻的情况，如果代用单整体无需贯彻，须将“器材代用单”作废，在“代用器材使用情况”栏处说明作废理由，经供应商质量负责人签字，并加盖“作废”印章，提交主制造商质量部；若只是代用单中的一项或多项不需要贯彻，须在附表的“代用器材使用情况”栏处说明取消理由，经供应商质量负责人签字, 提交主制造商质量部。

6 结束语

材料代用在民用飞机制造过程中不可避免，为确保飞机构型清晰，实现“文实相符”，材料代用应严格按照代料流程开展，并结合数字化协同平台，做好材料代用全周期的构型纪实。