2024年5月11日发(作者：寒靖儿)
科技资讯
2018 NO.07
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
DOI：10.16661/.1672-3791.2018.07.084
工 业 技 术
基于4754A及设计保证要求的发动机研发
①
适航需求管理
蔡彬
1
汤勇
2
（1.中国航发商用航空发动机有限责任公司 上海 200241;2.南京林业大学 江苏南京 210037）
摘 要
：在民用飞机及相关发动机研发的行业标准中，以美国汽车工程师协会（SAE）颁布的SAE ARP 4754A《Guidelines for
Development of Civil Aircraft and Systems》最为权威，标准强调产品的研制过程。随着CCAR-21R4版的发布，建立设计保
证系统是大型航空发动机研发企业开展产品适航取证的必经之路。本文通过分别梳理4754A和设计保证系统要求，结合大型航
空发动机研发的实际情况，提出了适用于大型航空发动机研发过程适航需求管理模型，可作为企业体系建设的参考。
关键词
：4754A 设计保证系统 大型航空发动机
中图分类号
：v233
文献标识码
：A
文章编号
：1672-3791(2018)03(a)-0084-03
1 SAE ARP 4754A
1.1 SAE ARP 4754A概述
4754A遵循的是系统工程理论和方法，所提出的开发过
程，就是典型的“V”模型，包括自上而下的需求定义与分
配、自下而上的系统实施与集成，以及需求确认、需求验证
过程等，这对发动机研制有很多的借鉴价值。
1.2 SAE ARP 4754A的主要思想
4754A的主体内容分别是策划过程、系统的正向研发技
术过程、系统研发的综合过程，4754A的主体思想在于：需
求自顶向下逐渐进行分解分配和定义，再自底向上逐级进
行验证；所有活动都以策划为基础，先制定策划，再实施策
划，谋定而后动。
要求的设计保证系统。
3 基于4754A的大型航空发动机研发过程的适航需
求管理
大型航空发动机研发过程中涉及的适航需求是《航空
发动机适航规定》（CCAR-33部）等适航法规要求中适用
的适航技术条款。本文主要围绕以上适航需求在大型航空
发动机研发过程中的管理，4754A对需求的管理主要体现
在需求的定义、验证和确认过程。
3.1 适航需求的定义
适航需求是大型航空发动机研制活动的牵引之一。发
动机研制周期的顶层过程包括识别发动机适航条款级需
求，并分解形成整机功能及其相关适航需求，进一步分解
形成系统/部件级适航需求，这个识别、并分解需求的过
程即是需求定义的过程。它是建立系统架构的基础。架构
的选择确立了实施该架构所需的衍生需求。在需求识别和
分配过程的每个阶段，都需要确定现有需求和新的衍生需
求。系统实施过程中所做的选择和遇到的问题是衍生需求
的主要来源，且可能产生新的系统安全性需求。详细的设计
活动总是产生新的需求或对现有的需求进行更改。
3.2 适航需求的验证与确认
需求验证与确认的主要目的是为了保证需求的一致性，
是确保需求的正确性和完整性的过程，保证上层需求与下
层需求，需求与审计，需求与测试，需求与最终的工作产品
之间的一致性，使产品符合利益攸关者的需要。对适航需求
的验证与确认是为了满足适航法规提出的对民用航空产品
2 设计保证系统DAS要求
2.1 设计保证系统定义
《型号合格审定程序》（AP-21-03）对设计保证的定
义为：有能力在设计中充分考虑适航及环保要求；有能力验
证对这些要求的符合性；有能力向局方演示这种符合性。
设计保证系统是指为实现设计保证所需要的组织机
构、职责、程序和资源。
2.2 设计保证系统法规要求
2017年5月24日，《民用航空产品和零部件合格审定规
定》（CCAR-21R4）正式换版发布。法规明确提出了设计
保证系统的建设要求。大型航空发动机产品如需取得型号
合格证，顺利获得市场准入，前提是必须建立起满足法规
①作者简介：蔡彬（1983，1—），男，汉族，江苏南京人，硕士，工程师，研究方向：适航管理。
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安全性的要求。
验证与确认通常是贯穿整个研制周期的阶段性过程。
在每个阶段，验证和确认活动使得需求的完整性和正确性
的置信度不断提高。经验表明，重视需求的定义与确认过可
以在研制周期的早期识别错误和遗漏，并且减少随之带来
的重新设计和系统无法满足需求的风险。当利用上一层级
的系统运行结果作为确认过程的一部分时，该活动可以同
时用于验证和确认。
4 基于设计保证系统的大型航空发动机研发过程的
体系要求
4.1 设计保证系统三大职能
CCAR-21部明确设计保证系统应当能够确保民用航
空产品和零部件的设计或者设计更改符合适用的适航规章
和环境保护要求；独立地监督对设计保证手册规定的程序
的符合性和充分性；确保设计机构向局方提交符合性声明
和相关文件之前，独立地核查符合性声明的有效性和文件
的符合性功能等要求。
设计保证系统的运行是围绕设计职能、适航职能和独
立监督职能等三大职能展开，并通过企业的资源、职责、组
织机构和程序等几方面落实。
(1)设计职能主要活动。设计职能应进行型号设计或型
号设计更改，实施所有试验，记录并保存所有型号设计资料
以及符合性验证资料。设计职能相关活动主要包含，设计、
分析和试验活动；设计评审活动、构型管理活动等；任务分
配和计划管理；质量控制活动等。
(2)适航职能主要活动。适航职能应开展包括核查符合
性验证资料在内的，覆盖其设计全寿命的所有有关适航方
面的活动。适航职能相关活动主要包含，梳理项目研制适航
条款需求，确认适航需求落实；核查并确保型号设计和设
计更改满足适航规章和环境保护要求。
(3)独立监督职能主要活动。独立监督职能的职责是监
督设计保证系统中《设计保证手册》及其相关工作程序的
符合性和充分性及其执行情况。
4.2 设计保证系统三大职能的落实
根据CCAR21部、AP-21-03等适航规章，对大型航空
发动机研发企业设计保证系统有如下主要要求：
(1)支持建立设计职能：按SAE ARP4754A要求开展设
计活动，确保设计与验证活动的独立开展，配备相应的设计
人员以及项目管理、质量管理人员等。
(2)支持建立适航职能：设立适航工程师，识别并形成
适航需求，跟踪适航需求在发动机研发过程中的落实。设
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立适航符合性核查工程师，具有独立的设计符合性核查能
力，核查申请人内部生成的型号资料，确保型号设计和设计
更改满足适航规章和环境保护要求。
(3)支持建立独立监督职能：配备符合资质的适航管理
人员，开展适航体系建设，并监督体系运行情况。
基于以上人员设置，按以下概要过程开展工作：由适航
工程师对适航需求进行定义；由设计师系统开展独立的设
计与验证活动；由适航符合性核查工程师开展独立的内部
核查；最终提交局方确认。同时，在此过程中通过质量、构
型、项目管理等管控工作确保项目按质完成。
5 大型航空发动机研发过程适航需求管理模型
基于上述SAE ARP 4754A对研发过程中需求管理要
求，并结合设计保证系统建设的要求，对大型航空发动机
研发过程中的适航需求管理如下：对适航条款需求开展定
义，与验证工作，并通过适航符合性核查完成内部确认，最
终提交局方确认。
5.1 适航条款需求定义
由条款级适航工程人员，梳理并形成条款级适航研制
需求。由专业级适航工程人员，开展适航需求的分析分解与
传递，确保适航条款要求落入发动机研制总要求中，分解细
化形成设计需求，并分配至发动机各系统部件的设计技术
要求中。同时各级适航工程人员对相应层级适航条款需求
开展管理，直至需求的关闭。
(1)此过程中的需求管理：定义发动机级功能、功能需
求、功能界面及假设；将发动机级功能分配给各系统；定义
系统需求，包括假设和系统界面；定义并合理解释系统衍生
需求（包括安全性相关的衍生需求）；定义系统架构；将系
统级需求分配到要素；开展从要素、系统到发动机整机的集
成。
(2)产出物：含有适航要求的研制总要求、各级设计技术
要求；条款级、发动机整机及系统/部件级适航要求纳入相
应设计技术要求的符合性说明。
5.2 适航条款的验证
(1)由设计师系统人员，在发动机型号设计中贯彻适航
条款要求，并对适航需求开展独立的符合性验证工作（设计
与验证人员相互独立），形成设计/验证过程中的相应型号
资料（含型号设计资料及符合性验证资料）。
验证过程中的需求管理：确保试验或验证程序的正确
性；能验证预期的功能和非预期功能对安全性影响的置信
度；确保产品的实施过程符合整机、系统需求；验证安全性
求；编制验证符合性证明；识别评估设计的不足之处及其对
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图1 大型航空发动机研发过程适航需求管理模型
安全性的影响。
(2)确认过程中的需求管理：对整机、系统、要素需求的
完整性及正确性进行评估；对假设的正确性及有效性进行
评估；对衍生需求的正确性及有效性进行评估；确保需求的
可追溯性；提供确认符合性的证明材料。
(3)产出物：发动机整机及系统/部件级符合性设计资
料；发动机整机及系统/部件级符合性验证资料；符合性综
述报告（注：符合性设计资料及验证资料统称型号设计资
料）。
5.3 适航需求的确认
(1)适航符合性核查：按照设计保证系统符合性核查工
作要求，相关工作在局方检查前，需开展适航符合性核查，
确保其充分符合适航规章和环境保护要求。符合性核查由
符合性核查工程师执行。适航符合性核查工程师不能参加
其自身参与的特定设计的符合性核查活动。
(2)产出物：对上述交付物的符合性核查信息。
(3)局方确认：向审定方提交相应材料，以证明对大型航
空发动机相关适航技术法规要求的符合性。
(4)产出物：局方审核信息。
(5)其他活动：按照设计保证系统三大职能的要求，通过
设计职能中的质量管控、构型控制、项目管理、供应商管理
等活动工作确保项目按质完成。同时通过独立监督职能开
展设计保证系统程序的运行符合性的审核，确保设计保证
系统的良好运行。
(6)产出物：供应商管理要求，以及基于要求形成的供应
商清单、供应商资格认证材料、供应商评估结论等；项目管
控要求，以及基于要求形成的项目计划、合同等；构型管理
要求，以及基于要求形成的构型控制信息等；质量管理要求，
以及基于要求形成的首件检验、不合格品、产品验收信息等；
独立监督要求，以及基于要求形成的体系运行检查记录等。
上述过程形成大型航空发动机研发过程适航需求管理
模型，如图1所示。
6 结语
伴随着大型航空发动机及其系统的复杂程度的提高，
除了硬件的失效会引发发动机整机、系统、软硬件的失效继
而影响系统安全性外，各层级的研发差错也会导致发动机
整机、系统、软硬件的失效。对于此类研发差错，很难用量
化的概率去衡量和要求。所以在大型航空发动机及系统的
研制过程中，有必要充分贯彻4754A的需求，减小由于研发
差错而造成的安全性事件概率。本文同时研究并明确了大
型航空发动机企业必须建设设计保证系统的法规要求，通
过设计保证系统的三大职能的梳理，形成了需开展的相应
活动和及其内涵。基于上述两方面要求，结合大型航空发动
机研发过程适航需求的特点，形成大型航空发动机研发过程
适航需求管理模型，可供相应单位作为体系建设的参考。
参考文献
[1] CCAR-21-R4,民用航空产品和零部件合格审定规定
[S].1990.
[2] AP-21-03型号合格审定程序[S].1993.
[3] EASA Part-21[S].2011.
[4] SAE ARP 4754A Guidelines for Development of
Civil Aircraft and Systems[J].SAE International
Journal of Aerospace,2011,4(2):871-879.
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2024年5月11日发(作者：寒靖儿)
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DOI：10.16661/.1672-3791.2018.07.084
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基于4754A及设计保证要求的发动机研发
①
适航需求管理
蔡彬
1
汤勇
2
（1.中国航发商用航空发动机有限责任公司 上海 200241;2.南京林业大学 江苏南京 210037）
摘 要
：在民用飞机及相关发动机研发的行业标准中，以美国汽车工程师协会（SAE）颁布的SAE ARP 4754A《Guidelines for
Development of Civil Aircraft and Systems》最为权威，标准强调产品的研制过程。随着CCAR-21R4版的发布，建立设计保
证系统是大型航空发动机研发企业开展产品适航取证的必经之路。本文通过分别梳理4754A和设计保证系统要求，结合大型航
空发动机研发的实际情况，提出了适用于大型航空发动机研发过程适航需求管理模型，可作为企业体系建设的参考。
关键词
：4754A 设计保证系统 大型航空发动机
中图分类号
：v233
文献标识码
：A
文章编号
：1672-3791(2018)03(a)-0084-03
1 SAE ARP 4754A
1.1 SAE ARP 4754A概述
4754A遵循的是系统工程理论和方法，所提出的开发过
程，就是典型的“V”模型，包括自上而下的需求定义与分
配、自下而上的系统实施与集成，以及需求确认、需求验证
过程等，这对发动机研制有很多的借鉴价值。
1.2 SAE ARP 4754A的主要思想
4754A的主体内容分别是策划过程、系统的正向研发技
术过程、系统研发的综合过程，4754A的主体思想在于：需
求自顶向下逐渐进行分解分配和定义，再自底向上逐级进
行验证；所有活动都以策划为基础，先制定策划，再实施策
划，谋定而后动。
要求的设计保证系统。
3 基于4754A的大型航空发动机研发过程的适航需
求管理
大型航空发动机研发过程中涉及的适航需求是《航空
发动机适航规定》（CCAR-33部）等适航法规要求中适用
的适航技术条款。本文主要围绕以上适航需求在大型航空
发动机研发过程中的管理，4754A对需求的管理主要体现
在需求的定义、验证和确认过程。
3.1 适航需求的定义
适航需求是大型航空发动机研制活动的牵引之一。发
动机研制周期的顶层过程包括识别发动机适航条款级需
求，并分解形成整机功能及其相关适航需求，进一步分解
形成系统/部件级适航需求，这个识别、并分解需求的过
程即是需求定义的过程。它是建立系统架构的基础。架构
的选择确立了实施该架构所需的衍生需求。在需求识别和
分配过程的每个阶段，都需要确定现有需求和新的衍生需
求。系统实施过程中所做的选择和遇到的问题是衍生需求
的主要来源，且可能产生新的系统安全性需求。详细的设计
活动总是产生新的需求或对现有的需求进行更改。
3.2 适航需求的验证与确认
需求验证与确认的主要目的是为了保证需求的一致性，
是确保需求的正确性和完整性的过程，保证上层需求与下
层需求，需求与审计，需求与测试，需求与最终的工作产品
之间的一致性，使产品符合利益攸关者的需要。对适航需求
的验证与确认是为了满足适航法规提出的对民用航空产品
2 设计保证系统DAS要求
2.1 设计保证系统定义
《型号合格审定程序》（AP-21-03）对设计保证的定
义为：有能力在设计中充分考虑适航及环保要求；有能力验
证对这些要求的符合性；有能力向局方演示这种符合性。
设计保证系统是指为实现设计保证所需要的组织机
构、职责、程序和资源。
2.2 设计保证系统法规要求
2017年5月24日，《民用航空产品和零部件合格审定规
定》（CCAR-21R4）正式换版发布。法规明确提出了设计
保证系统的建设要求。大型航空发动机产品如需取得型号
合格证，顺利获得市场准入，前提是必须建立起满足法规
①作者简介：蔡彬（1983，1—），男，汉族，江苏南京人，硕士，工程师，研究方向：适航管理。
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安全性的要求。
验证与确认通常是贯穿整个研制周期的阶段性过程。
在每个阶段，验证和确认活动使得需求的完整性和正确性
的置信度不断提高。经验表明，重视需求的定义与确认过可
以在研制周期的早期识别错误和遗漏，并且减少随之带来
的重新设计和系统无法满足需求的风险。当利用上一层级
的系统运行结果作为确认过程的一部分时，该活动可以同
时用于验证和确认。
4 基于设计保证系统的大型航空发动机研发过程的
体系要求
4.1 设计保证系统三大职能
CCAR-21部明确设计保证系统应当能够确保民用航
空产品和零部件的设计或者设计更改符合适用的适航规章
和环境保护要求；独立地监督对设计保证手册规定的程序
的符合性和充分性；确保设计机构向局方提交符合性声明
和相关文件之前，独立地核查符合性声明的有效性和文件
的符合性功能等要求。
设计保证系统的运行是围绕设计职能、适航职能和独
立监督职能等三大职能展开，并通过企业的资源、职责、组
织机构和程序等几方面落实。
(1)设计职能主要活动。设计职能应进行型号设计或型
号设计更改，实施所有试验，记录并保存所有型号设计资料
以及符合性验证资料。设计职能相关活动主要包含，设计、
分析和试验活动；设计评审活动、构型管理活动等；任务分
配和计划管理；质量控制活动等。
(2)适航职能主要活动。适航职能应开展包括核查符合
性验证资料在内的，覆盖其设计全寿命的所有有关适航方
面的活动。适航职能相关活动主要包含，梳理项目研制适航
条款需求，确认适航需求落实；核查并确保型号设计和设
计更改满足适航规章和环境保护要求。
(3)独立监督职能主要活动。独立监督职能的职责是监
督设计保证系统中《设计保证手册》及其相关工作程序的
符合性和充分性及其执行情况。
4.2 设计保证系统三大职能的落实
根据CCAR21部、AP-21-03等适航规章，对大型航空
发动机研发企业设计保证系统有如下主要要求：
(1)支持建立设计职能：按SAE ARP4754A要求开展设
计活动，确保设计与验证活动的独立开展，配备相应的设计
人员以及项目管理、质量管理人员等。
(2)支持建立适航职能：设立适航工程师，识别并形成
适航需求，跟踪适航需求在发动机研发过程中的落实。设
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立适航符合性核查工程师，具有独立的设计符合性核查能
力，核查申请人内部生成的型号资料，确保型号设计和设计
更改满足适航规章和环境保护要求。
(3)支持建立独立监督职能：配备符合资质的适航管理
人员，开展适航体系建设，并监督体系运行情况。
基于以上人员设置，按以下概要过程开展工作：由适航
工程师对适航需求进行定义；由设计师系统开展独立的设
计与验证活动；由适航符合性核查工程师开展独立的内部
核查；最终提交局方确认。同时，在此过程中通过质量、构
型、项目管理等管控工作确保项目按质完成。
5 大型航空发动机研发过程适航需求管理模型
基于上述SAE ARP 4754A对研发过程中需求管理要
求，并结合设计保证系统建设的要求，对大型航空发动机
研发过程中的适航需求管理如下：对适航条款需求开展定
义，与验证工作，并通过适航符合性核查完成内部确认，最
终提交局方确认。
5.1 适航条款需求定义
由条款级适航工程人员，梳理并形成条款级适航研制
需求。由专业级适航工程人员，开展适航需求的分析分解与
传递，确保适航条款要求落入发动机研制总要求中，分解细
化形成设计需求，并分配至发动机各系统部件的设计技术
要求中。同时各级适航工程人员对相应层级适航条款需求
开展管理，直至需求的关闭。
(1)此过程中的需求管理：定义发动机级功能、功能需
求、功能界面及假设；将发动机级功能分配给各系统；定义
系统需求，包括假设和系统界面；定义并合理解释系统衍生
需求（包括安全性相关的衍生需求）；定义系统架构；将系
统级需求分配到要素；开展从要素、系统到发动机整机的集
成。
(2)产出物：含有适航要求的研制总要求、各级设计技术
要求；条款级、发动机整机及系统/部件级适航要求纳入相
应设计技术要求的符合性说明。
5.2 适航条款的验证
(1)由设计师系统人员，在发动机型号设计中贯彻适航
条款要求，并对适航需求开展独立的符合性验证工作（设计
与验证人员相互独立），形成设计/验证过程中的相应型号
资料（含型号设计资料及符合性验证资料）。
验证过程中的需求管理：确保试验或验证程序的正确
性；能验证预期的功能和非预期功能对安全性影响的置信
度；确保产品的实施过程符合整机、系统需求；验证安全性
求；编制验证符合性证明；识别评估设计的不足之处及其对
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图1 大型航空发动机研发过程适航需求管理模型
安全性的影响。
(2)确认过程中的需求管理：对整机、系统、要素需求的
完整性及正确性进行评估；对假设的正确性及有效性进行
评估；对衍生需求的正确性及有效性进行评估；确保需求的
可追溯性；提供确认符合性的证明材料。
(3)产出物：发动机整机及系统/部件级符合性设计资
料；发动机整机及系统/部件级符合性验证资料；符合性综
述报告（注：符合性设计资料及验证资料统称型号设计资
料）。
5.3 适航需求的确认
(1)适航符合性核查：按照设计保证系统符合性核查工
作要求，相关工作在局方检查前，需开展适航符合性核查，
确保其充分符合适航规章和环境保护要求。符合性核查由
符合性核查工程师执行。适航符合性核查工程师不能参加
其自身参与的特定设计的符合性核查活动。
(2)产出物：对上述交付物的符合性核查信息。
(3)局方确认：向审定方提交相应材料，以证明对大型航
空发动机相关适航技术法规要求的符合性。
(4)产出物：局方审核信息。
(5)其他活动：按照设计保证系统三大职能的要求，通过
设计职能中的质量管控、构型控制、项目管理、供应商管理
等活动工作确保项目按质完成。同时通过独立监督职能开
展设计保证系统程序的运行符合性的审核，确保设计保证
系统的良好运行。
(6)产出物：供应商管理要求，以及基于要求形成的供应
商清单、供应商资格认证材料、供应商评估结论等；项目管
控要求，以及基于要求形成的项目计划、合同等；构型管理
要求，以及基于要求形成的构型控制信息等；质量管理要求，
以及基于要求形成的首件检验、不合格品、产品验收信息等；
独立监督要求，以及基于要求形成的体系运行检查记录等。
上述过程形成大型航空发动机研发过程适航需求管理
模型，如图1所示。
6 结语
伴随着大型航空发动机及其系统的复杂程度的提高，
除了硬件的失效会引发发动机整机、系统、软硬件的失效继
而影响系统安全性外，各层级的研发差错也会导致发动机
整机、系统、软硬件的失效。对于此类研发差错，很难用量
化的概率去衡量和要求。所以在大型航空发动机及系统的
研制过程中，有必要充分贯彻4754A的需求，减小由于研发
差错而造成的安全性事件概率。本文同时研究并明确了大
型航空发动机企业必须建设设计保证系统的法规要求，通
过设计保证系统的三大职能的梳理，形成了需开展的相应
活动和及其内涵。基于上述两方面要求，结合大型航空发动
机研发过程适航需求的特点，形成大型航空发动机研发过程
适航需求管理模型，可供相应单位作为体系建设的参考。
参考文献
[1] CCAR-21-R4,民用航空产品和零部件合格审定规定
[S].1990.
[2] AP-21-03型号合格审定程序[S].1993.
[3] EASA Part-21[S].2011.
[4] SAE ARP 4754A Guidelines for Development of
Civil Aircraft and Systems[J].SAE International
Journal of Aerospace,2011,4(2):871-879.
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