民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)維修性設(shè)計(jì)研究綜述

張雪鵬

摘? 要：基于虛擬維修的維修性并行設(shè)計(jì)可以在很大程度上解決現(xiàn)有的維修性問題。相關(guān)設(shè)計(jì)人員在飛機(jī)制造前通過數(shù)字化樣機(jī)裝配虛擬模型，發(fā)現(xiàn)成品中的裝配問題，并將解決方案直接應(yīng)用到設(shè)計(jì)方案中，從而縮短整個(gè)研發(fā)和制造的時(shí)間。此外，相關(guān)人員還可以將樣機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入虛擬系統(tǒng)。該虛擬系統(tǒng)能夠按照建立的程序模擬飛機(jī)的維修操作，并在維修過程完成后對(duì)飛機(jī)的維修性進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，盡快指出飛機(jī)設(shè)計(jì)方案在未來維修過程中可能遇到的問題。將并行工程引入虛擬維修工程和維修性設(shè)計(jì)中。在設(shè)計(jì)階段，考慮了飛機(jī)全壽命周期的維修性問題，以節(jié)省研發(fā)成本，提高設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性。

關(guān)鍵詞：維修性;設(shè)備維護(hù);飛機(jī)

飛機(jī)的維修性是指通過維修恢復(fù)其適航性的難度。在設(shè)計(jì)中，它是根據(jù)各種組件的組合而形成的固有模式。其質(zhì)量的好壞將直接影響到后續(xù)飛機(jī)維修的難度，也影響到工作人員的狀態(tài)和相關(guān)補(bǔ)給品的消耗。如果飛機(jī)的維修性較差，會(huì)直接影響到后續(xù)維修的進(jìn)程和最終完成的質(zhì)量，進(jìn)而影響到飛機(jī)在工作狀態(tài)時(shí)安全性，穩(wěn)定性，所以為保證飛機(jī)能處于正常工作狀態(tài)，一般對(duì)于飛機(jī)的維修性都要求其能夠盡可能貼近現(xiàn)有技術(shù)條件，方便后續(xù)人員對(duì)其進(jìn)行維修保養(yǎng)。

一、虛擬維修的應(yīng)用場景和意義

維修性分析是為后續(xù)維修工作提供方向指導(dǎo)的重要基礎(chǔ)，它包含研制生產(chǎn)使用所涉及到維修性的所有工作，傳統(tǒng)的維修性分析工作，由于相關(guān)人員重視程度不夠，所以在相應(yīng)的資源投入上也存在欠缺，往往是由物理機(jī)械模型和全尺寸模型完成，這類模型，雖然能夠在參數(shù)上有一定的參照性，但是對(duì)這種模型基礎(chǔ)進(jìn)行深入研究分析是完全無法使用的。首先是由于這類模型較為粗糙，企業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與實(shí)際構(gòu)建結(jié)構(gòu)相比差異性非常明顯，對(duì)其進(jìn)行維修性分析判斷是完全不可取的，往往會(huì)與實(shí)際使用情況相差甚遠(yuǎn)。以此類模型為基礎(chǔ)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)工作，在設(shè)計(jì)初期就會(huì)由于缺乏準(zhǔn)確的樣機(jī)參數(shù)，導(dǎo)致一些維修性分析工作無法順利進(jìn)行，從而影響到維修性設(shè)計(jì)和產(chǎn)品其他方面設(shè)計(jì)工作。另一個(gè)影響到過去維修性分析工作質(zhì)量的原因是由于過去受限于設(shè)計(jì)時(shí)間，開發(fā)周期和相應(yīng)資源投入規(guī)模，往往發(fā)現(xiàn)問題之后未節(jié)省成本，也會(huì)采取較為保守低效的方式對(duì)其進(jìn)行解決或掩蓋，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行一定程度的修改，但無法徹底解決在設(shè)計(jì)階段暴露出的問題，導(dǎo)致這些問題仍然會(huì)存在于設(shè)計(jì)方案中并一直延續(xù)到實(shí)際開發(fā)使用。同時(shí)傳統(tǒng)的維修性設(shè)計(jì)分析技術(shù)，尤其是在對(duì)定性分析過程中，往往是采用手工方法計(jì)算的，由于缺乏自動(dòng)化技術(shù)的支持，所以整個(gè)分析過程非常緩慢，受制于參與人員的積極性和工作態(tài)度，往往也會(huì)在一些計(jì)算過程中出現(xiàn)問題，導(dǎo)致一些定性分析不準(zhǔn)確，與其他工程技術(shù)相比自動(dòng)化程度非常低，無法高效準(zhǔn)確的達(dá)成應(yīng)有的效果，不適用于現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)機(jī)制與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，不能形成良好的溝通和兼容，導(dǎo)致原有系統(tǒng)過于閉塞，難以達(dá)成信息交換，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)都處于一個(gè)閉環(huán)運(yùn)作的狀態(tài)，期間的設(shè)計(jì)資源無法得到有效利用，甚至還會(huì)出現(xiàn)資源的浪費(fèi)情況，不利于設(shè)計(jì)工作開展，也不利于整體優(yōu)化工作的改進(jìn)，對(duì)于整個(gè)設(shè)計(jì)工作而言是具有持久的影響作用的。

二、用于民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)的維修性設(shè)計(jì)

維修性是產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，按照規(guī)定的程序和方法進(jìn)行維修時(shí)，保持或恢復(fù)其規(guī)定狀態(tài)的能力。結(jié)構(gòu)的維修性設(shè)計(jì)要求的實(shí)現(xiàn)應(yīng)在民用飛機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)得到充分的考慮和保證，將維修性思想貫穿到民用飛機(jī)的設(shè)計(jì)中。對(duì)于民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，不僅要滿足其本身的功能設(shè)計(jì)要求，從全壽命周期設(shè)計(jì)和航空公司經(jīng)濟(jì)性考慮，還應(yīng)滿足維修性的相關(guān)準(zhǔn)則和要求。

1.可達(dá)性。拆裝各零部件之間留有足夠的維修空間;拆卸部件應(yīng)根據(jù)尺寸、質(zhì)量大小，合理安排空間位置;結(jié)構(gòu)易損件、常拆件要保證其拆換過程中的運(yùn)動(dòng)路徑通暢，拆卸路線平緩，拆卸運(yùn)動(dòng)軌跡簡單;運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的潤滑點(diǎn)便于接近，重要承力部位便于一些特殊檢查探測設(shè)備接近，并有足夠的空間方便檢查;維修通道在設(shè)計(jì)時(shí)，留有足夠的空間以便于在手臂或工具進(jìn)入后，維修操作能被觀察到。

2.標(biāo)準(zhǔn)件及互換性。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中盡可能使用標(biāo)準(zhǔn)件產(chǎn)品;在結(jié)構(gòu)連接件、緊固件的設(shè)計(jì)中盡可能選用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)件，以減少維修過程中對(duì)維修工具的數(shù)量要求;功能相同且對(duì)稱安裝的零部件盡可能設(shè)計(jì)成可以互換的;在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，結(jié)構(gòu)件盡可能設(shè)計(jì)成在不同位置互換、與不同機(jī)型的結(jié)構(gòu)件互換;不同位置、不同功能的結(jié)構(gòu)件及其附件應(yīng)盡可能采取等壽命設(shè)計(jì)，以減少維修任務(wù)。

3.人素要求和維修安全。要根據(jù)維修人員所處的位置、姿態(tài)和使用工具情況，根據(jù)人體度量提供適當(dāng)?shù)牟僮骺臻g;保證結(jié)構(gòu)件在維修過程，無論是故障狀態(tài)還是結(jié)構(gòu)分解狀態(tài)都不會(huì)對(duì)維修人員產(chǎn)生危險(xiǎn);在具有較大的彈性勢能、重力勢能的結(jié)構(gòu)件維修過程中，設(shè)計(jì)能量緩沖設(shè)備或必要的安全防護(hù);維修過程中的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)必要的防護(hù)裝置或標(biāo)識(shí)提醒;維修通道不能有尖銳的邊角，工作艙的開口或蓋板的邊緣應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角或有防護(hù)物。

4.防差錯(cuò)和維修標(biāo)識(shí)。設(shè)計(jì)醒目易識(shí)別的維修標(biāo)識(shí)，以提高維修效率;測試點(diǎn)、檢查點(diǎn)設(shè)計(jì)醒目的標(biāo)記以方便查找;在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的潤滑點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)或標(biāo)牌;對(duì)拆裝復(fù)雜的部位設(shè)計(jì)必要的拆裝順序和拆裝方向。

5.維修簡便。口蓋、蓋板等設(shè)計(jì)盡可能采用快卸式設(shè)計(jì)，如圖1所示;維修時(shí)需拆卸、移動(dòng)的結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)必要的把手，以方便維修;在較難接近的重要結(jié)構(gòu)承力件周圍設(shè)計(jì)自動(dòng)檢測和傳感裝置，進(jìn)行自動(dòng)檢測;在一些結(jié)構(gòu)易腐蝕、易疲勞、易發(fā)生偶然損傷和環(huán)境損傷的地方，采取優(yōu)化的可靠性方法和防護(hù)手段以減少這些地方的維修任務(wù)。

總之，在民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，充分考慮維修性設(shè)計(jì)，使得在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的初期就將維修性作為一種固有的屬性融入到民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)中，從而滿足結(jié)構(gòu)維修性設(shè)計(jì)要求。采用維修性思想和理念進(jìn)行結(jié)構(gòu)的維修性設(shè)計(jì)，將會(huì)對(duì)民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)的維修性設(shè)計(jì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉大朋.淺談民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)維修性設(shè)計(jì)研究.2020.

[2]陳紅萍.劉建平，等，飛機(jī)維修性缺陷分析方法.2019.

[3]民機(jī)駕駛艙顯示器維修性設(shè)計(jì)中的拆裝考慮[J].連超，章劍飛.?民

用飛機(jī)設(shè)計(jì)與研究.2019（03）

[4]民用飛機(jī)維修性工程[M].航空工業(yè)出版社 ，郭博智，2018

[5]維修性設(shè)計(jì)在民用飛機(jī)環(huán)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].閆旭東.?民用飛機(jī)設(shè)計(jì)與研究.2016（02）

[6]基于功能模型的航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)研究[D].糜頸松.吉林大學(xué)2005

[7]民機(jī)使用可靠性信息采集與分析技術(shù)研究[D].潘佑.南京航空航天大學(xué)2011