發(fā)動(dòng)機(jī)外場(chǎng)信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

金 星 周 揚(yáng) 桑運(yùn)海 郭 曉

（中航工業(yè)綜合技術(shù)研究所，北京 100028）

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是關(guān)系飛行安全的重要部件，而全面管理航空發(fā)動(dòng)機(jī)的各類信息則是保證其正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要工作之一。國外實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，鑒于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的昂貴價(jià)格和復(fù)雜設(shè)計(jì)，全面管理發(fā)動(dòng)機(jī)的信息是有效實(shí)現(xiàn)可靠性、維修性、檢測(cè)性三者之間平衡的最佳途徑[1-3]。為了減少外場(chǎng)拆換航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件的工作量，降低維修費(fèi)用，需要建立航空發(fā)動(dòng)機(jī)的信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)各類信息的全面管理。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國外在航空發(fā)動(dòng)機(jī)外場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)控方面已經(jīng)取得了長足的進(jìn)展，并建立了比較完善的監(jiān)控體系[4-6]。1997 年，NASA民用航空安全項(xiàng)目組首先提出航空發(fā)動(dòng)機(jī)的健康管理（Engine Health Management，EHM）的概念，并開發(fā)了相關(guān)軟件。2001年，NASA格林研究中心牽頭成立了C17-T1 EHM研究團(tuán)隊(duì)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)同步邏輯開發(fā)和氣路故障分析等功能。英國的TOTAL ENGINE SUPPORT 公司也在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)測(cè)系統(tǒng)軟件的研究上取得了成功[7]。

目前，國外應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)信息管理的標(biāo)準(zhǔn)有MIMOSA 制定和發(fā)布的OSA-CBM、OSA-EAI和ISO的6層模型等，這些標(biāo)準(zhǔn)支持對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行性能趨勢(shì)分析和維修決策制定[1，8，9]。

在國內(nèi)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)信息管理領(lǐng)域，目前已經(jīng)研發(fā)了應(yīng)用于工程領(lǐng)域的健康管理系統(tǒng)，南京航空航天大學(xué)開發(fā)的民航發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)和北京航空航天大學(xué)建立的航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵部件剩余壽命預(yù)測(cè)模型等已投入使用[6]。

在國內(nèi)支持航空發(fā)動(dòng)機(jī)信息管理的標(biāo)準(zhǔn)方面，總裝備部于2010年12月頒布實(shí)施了GJB 7079-2010《航空發(fā)動(dòng)機(jī)外場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)控通用要求》，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)外場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)控實(shí)施、質(zhì)量等級(jí)評(píng)定、質(zhì)量信息管理等方面提出了通用要求。

2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)外場(chǎng)信息管理中存在的問題

2.1 缺乏統(tǒng)一管理各類信息的應(yīng)用軟件

在外場(chǎng)工作中，目前缺乏統(tǒng)一管理航空發(fā)動(dòng)機(jī)各類信息的應(yīng)用軟件，因此各類信息需要單獨(dú)管理，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)的基本信息記錄在履歷本，發(fā)動(dòng)機(jī)的監(jiān)控信息以維修指令附件的形式歸入檔案，外場(chǎng)維修部門在查閱某臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的全面信息時(shí)需要調(diào)閱履歷本和維修指令等資料，由此降低了查詢工作的效率。

2.2 缺少自動(dòng)處理各類監(jiān)控信息的軟件工具

在外場(chǎng)工作中，需要對(duì)注入滑油監(jiān)控、無損探傷、振動(dòng)監(jiān)控、孔探監(jiān)測(cè)等監(jiān)控工作的結(jié)果進(jìn)行全面而持續(xù)的分析，由此掌握發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合狀況。由于目前還沒有自動(dòng)處理各類信息的軟件工具，造成在外場(chǎng)的保障工作中依然需要相當(dāng)程度的人工整理工作。

2.3 缺少將外場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)控信息向工業(yè)部門反饋的專用系統(tǒng)

在外場(chǎng)工作中，由于缺少向工業(yè)部門反饋航空發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的專用系統(tǒng)，造成外場(chǎng)收集的航空發(fā)動(dòng)機(jī)各類質(zhì)量監(jiān)控信息基本上不向工業(yè)部門反饋，使得工業(yè)部門缺乏航空發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際工作過程中的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，難以對(duì)每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際情況進(jìn)行有針對(duì)性的分析和監(jiān)控，不能形成有針對(duì)性的技術(shù)指導(dǎo)建議。

3 GJB 7079–2010特點(diǎn)

GJB 7079–2010對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)在外場(chǎng)維修保障中的質(zhì)量監(jiān)控工作做了詳細(xì)的規(guī)定，包括質(zhì)量監(jiān)控實(shí)施、質(zhì)量等級(jí)評(píng)定、質(zhì)量信息管理等，還詳細(xì)規(guī)定了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量監(jiān)控分類和時(shí)機(jī)、各種監(jiān)控途徑、組織和人員配置、監(jiān)控內(nèi)容、質(zhì)量等級(jí)與評(píng)定、質(zhì)量信息管理等。

3.1 明確規(guī)定了質(zhì)量監(jiān)控的時(shí)機(jī)和分類

GJB 7079–2010中將航空發(fā)動(dòng)機(jī)的監(jiān)控時(shí)機(jī)分為收發(fā)、使用和貯存3個(gè)階段，將使用階段進(jìn)一步細(xì)分為機(jī)務(wù)準(zhǔn)備、定期檢修、視情維修和專項(xiàng)檢查等類型，以便于將質(zhì)量檢驗(yàn)的時(shí)機(jī)與外場(chǎng)的實(shí)際維修工作保持一致。

3.2 明確規(guī)定了質(zhì)量監(jiān)控的內(nèi)容

GJB 7079–2010重點(diǎn)規(guī)定了對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)在外場(chǎng)保障工作中的外觀檢查、壽命監(jiān)控、性能監(jiān)控、振動(dòng)監(jiān)控、滑油系統(tǒng)監(jiān)控、無損檢測(cè)、配套檢查和油料監(jiān)控等方面的詳細(xì)內(nèi)容，便于裝備保障人員在實(shí)際的操作過程中對(duì)照?qǐng)?zhí)行。

3.3 明確規(guī)定了質(zhì)量監(jiān)控的等級(jí)

GJB 7079–2010將航空發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量情況分為新發(fā)動(dòng)機(jī)、使用發(fā)動(dòng)機(jī)、待修發(fā)動(dòng)機(jī)、報(bào)廢發(fā)動(dòng)機(jī)等4類，其中使用中的發(fā)動(dòng)機(jī)又細(xì)化為正常使用、監(jiān)控使用、故障3個(gè)級(jí)別，將待修發(fā)動(dòng)機(jī)細(xì)分為待檢修和待大修2個(gè)級(jí)別，便于外場(chǎng)維修部門和各級(jí)外場(chǎng)部將航空發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的信息標(biāo)準(zhǔn)化。

4 航空發(fā)動(dòng)機(jī)外場(chǎng)信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

按照GJB 7079–2010的規(guī)定，結(jié)合外場(chǎng)工作實(shí)際，能夠?qū)娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)外場(chǎng)信息管理系統(tǒng)的功能、組成和部署進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4.1 系統(tǒng)的組成

航空發(fā)動(dòng)機(jī)外場(chǎng)信息管理系統(tǒng)由收發(fā)質(zhì)量監(jiān)控、使用質(zhì)量監(jiān)控和貯存質(zhì)量監(jiān)控3個(gè)子系統(tǒng)組成。收發(fā)質(zhì)量監(jiān)控子系統(tǒng)用于管理發(fā)動(dòng)機(jī)接收和發(fā)出時(shí)信息，具體包括履歷、油封、鉛封、包裝、固定等信息；使用質(zhì)量監(jiān)控子系統(tǒng)用于管理發(fā)動(dòng)機(jī)在日常使用過程中各類信息，具體包括外觀檢查、壽命監(jiān)控、性能監(jiān)控、振動(dòng)監(jiān)控、滑油監(jiān)控、無損檢測(cè)、配套檢查、油料監(jiān)控等信息；貯存質(zhì)量監(jiān)控子系統(tǒng)用于管理貯存信息，具體包括漏油、銹蝕、封套、溫濕度記錄等信息，如圖1所示。

圖1 信息管理系統(tǒng)的組成

4.2 系統(tǒng)管理信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)外場(chǎng)信息管理系統(tǒng)主要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)由9個(gè)數(shù)據(jù)表組成，分別是基本信息數(shù)據(jù)表、使用信息數(shù)據(jù)表、監(jiān)控信息數(shù)據(jù)表、落實(shí)通報(bào)信息數(shù)據(jù)表、存放保管信息數(shù)據(jù)表、故障信息數(shù)據(jù)表、換件信息數(shù)據(jù)表、修理信息數(shù)據(jù)表和存在問題信息數(shù)據(jù)表。根據(jù)每個(gè)數(shù)據(jù)表的內(nèi)容，結(jié)合外場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)控的實(shí)際情況，通過在相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)表之間設(shè)定對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立彼此之間信息的關(guān)聯(lián)，如圖2所示。通過建立各個(gè)數(shù)據(jù)表之間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)外場(chǎng)信息的共享。

圖2 信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

4.3 系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)外場(chǎng)信息管理系統(tǒng)采用 “界面層+業(yè)務(wù)層+數(shù)據(jù)層”的3層邏輯軟件架構(gòu)，界面層部署在客戶端，業(yè)務(wù)層部署在中間層的應(yīng)用服務(wù)器，數(shù)據(jù)層部署在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)

4.4 系統(tǒng)的部署方案

航空發(fā)動(dòng)機(jī)外場(chǎng)信息管理系統(tǒng)由外場(chǎng)維修部門、工業(yè)部門、裝備管理部門3部分組成，外場(chǎng)維修部門負(fù)責(zé)將發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及時(shí)傳送到工業(yè)部門，便于其跟蹤每一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)狀態(tài)，為工業(yè)部門制定維修建議提供數(shù)據(jù)支持。與此同時(shí)，外場(chǎng)維修部門還將航空發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量監(jiān)控等級(jí)信息傳送給裝備管理部門，便于管理部門及時(shí)掌握每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)所處的技術(shù)狀態(tài)。在外場(chǎng)部收到工業(yè)部門的維修建議后，通過該系統(tǒng)下發(fā)相應(yīng)的質(zhì)量信息通報(bào)和技術(shù)指導(dǎo)文件，如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)的部署方案

5 結(jié)論

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的外場(chǎng)信息管理系統(tǒng)能夠全面、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地掌控每一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量等級(jí)，便于裝備維修部門制定維修計(jì)劃。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的外場(chǎng)信息管理系統(tǒng)可以和飛機(jī)的保障信息系統(tǒng)配合使用，實(shí)現(xiàn)外場(chǎng)維修保障部門和各級(jí)外場(chǎng)部及時(shí)掌握整機(jī)的技術(shù)狀態(tài)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的外場(chǎng)信息管理系統(tǒng)能夠配屬給各種型號(hào)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，可以提高外場(chǎng)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)信息的管理水平。

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