航空飛行器維修技術(shù)及發(fā)展

史禮學(xué)

（中航西安飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)股份有限公司，陜西西安 710089）

0 引言

航空飛行器是航空運(yùn)輸高效運(yùn)行的重要因素，一旦飛行器產(chǎn)生故障會(huì)影響航空運(yùn)輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性。我國(guó)現(xiàn)階段采用的維修技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中仍然存在一定的局限性，有必要展開更深層次的探究。

1 航空飛行器維修技術(shù)分析

1.1 定時(shí)維修

在當(dāng)前航空飛行器維修領(lǐng)域，定時(shí)維修是比較常見的維修方式。維修人員需要綜合考慮飛機(jī)的使用年限、飛行時(shí)間等相關(guān)因素確定具體的維修時(shí)間，定期組織維修工作，全方位落實(shí)潛在故障隱患的排查工作，從源頭上科學(xué)預(yù)防安全事故的發(fā)生。但飛機(jī)在飛行階段有著相對(duì)復(fù)雜的特點(diǎn)，飛行過(guò)程始終面臨多種不穩(wěn)定因素，導(dǎo)致航空飛行器故障的產(chǎn)生有一定的隨機(jī)性。定時(shí)維修工作存在嚴(yán)重的滯后性，無(wú)法高效預(yù)防潛在的事故隱患。同時(shí)，定時(shí)維修工作往往進(jìn)行局部的拆解工作，長(zhǎng)此以往勢(shì)必影響飛機(jī)結(jié)構(gòu)的精密度。尤其是針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)，該類設(shè)備有相對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，若是長(zhǎng)久使用定時(shí)維修的方式，對(duì)其正常的使用年限會(huì)造成負(fù)面影響。

1.2 視情維修

結(jié)合已有的飛行事故案例，不僅包含受到不穩(wěn)定因素影響的意外故障，還存在著諸多從一個(gè)安全隱患逐漸擴(kuò)大進(jìn)而爆發(fā)的故障。視情維修會(huì)在故障產(chǎn)生之前采取一系列的事前控制措施，從根本上降低故障出現(xiàn)的可能性，減少維修成本，為飛機(jī)的安全飛行提供充足保障。維修人員應(yīng)用各種特殊監(jiān)測(cè)儀器，針對(duì)線路、設(shè)備和零件呈現(xiàn)出的異常工況，及時(shí)發(fā)出預(yù)警信息。技術(shù)人員在預(yù)警信息的基礎(chǔ)上，針對(duì)信號(hào)來(lái)源和故障具體內(nèi)容等展開深層次的分析工作，精確定位其中的問(wèn)題。為技術(shù)人員更加高質(zhì)量地開展針對(duì)性的故障維修工作創(chuàng)造良好的條件，以免故障大范圍擴(kuò)大，對(duì)其他正常運(yùn)行的部位造成負(fù)面影響[1]。

近年來(lái)，研究人員在視情維修方案的基礎(chǔ)上進(jìn)一步更新、升級(jí)，充分結(jié)合可靠性理論優(yōu)化，制定了全新的航空飛行器維修方案，相對(duì)于固有的視情維修具有更高的成熟性和穩(wěn)定性，得到了大范圍的推廣和應(yīng)用。

AI 診斷技術(shù)、無(wú)線傳輸技術(shù)等新型技術(shù)的提出和完善，從技術(shù)層面為航空飛行器電氣系統(tǒng)的故障診斷和巡檢提供了保障。飛機(jī)電氣系統(tǒng)在不斷發(fā)展的過(guò)程中，對(duì)高精度微處理器和微型傳感器的應(yīng)用，進(jìn)一步加速了其朝著智能化、自動(dòng)化診斷方向發(fā)展的進(jìn)程。機(jī)載控制中心可以在任何狀態(tài)下實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地了解各項(xiàng)設(shè)備的使用情況，明確飛行參數(shù)，并參考標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行分析，若發(fā)現(xiàn)二者不匹配便第一時(shí)間發(fā)出警報(bào)，向相關(guān)人員告知異常工況。

1.3 基于飛機(jī)健康管理系統(tǒng)的維修

基于飛機(jī)健康管理系統(tǒng)的維修技術(shù)是當(dāng)前航空飛行器維修領(lǐng)域關(guān)注度比較高的技術(shù)之一，對(duì)于現(xiàn)階段的飛機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用，飛機(jī)故障預(yù)測(cè)和健康管理技術(shù)是其中比較關(guān)鍵的內(nèi)容。飛機(jī)健康管理系統(tǒng)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于該技術(shù)設(shè)計(jì)情況的全面預(yù)測(cè)、綜合測(cè)試和診斷（圖1）。

圖1 飛機(jī)健康管理系統(tǒng)組成

飛機(jī)健康管理系統(tǒng)使用當(dāng)前最先進(jìn)的傳感器技術(shù)，應(yīng)用相關(guān)算法和智能模型，針對(duì)飛機(jī)當(dāng)前的工作狀態(tài)展開實(shí)時(shí)的監(jiān)控、預(yù)測(cè)、診斷和管理。結(jié)合實(shí)踐中的應(yīng)用成效進(jìn)行分析，不僅能夠動(dòng)態(tài)化地落實(shí)對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和相關(guān)設(shè)備的監(jiān)測(cè)工作，還可以從視情維修理論出發(fā)，在具體的監(jiān)測(cè)結(jié)果和故障判斷的基礎(chǔ)上，自動(dòng)生成與實(shí)際情況相適應(yīng)的維修方案，合理使用發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)動(dòng)系統(tǒng)針對(duì)性地開展故障維修工作，確保飛機(jī)整體處在平穩(wěn)運(yùn)行的狀態(tài)。

我國(guó)大力發(fā)展無(wú)線通信技術(shù)，正迎來(lái)5G 時(shí)代，未來(lái)的航空飛行器呈現(xiàn)出遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)發(fā)展的趨勢(shì)。諸多的航空公司、科研院所開始聯(lián)合高校開展對(duì)航空飛行器遠(yuǎn)程故障診斷的探索，以南京航空航天大學(xué)為例，其在研究過(guò)程中提出一種遠(yuǎn)程診斷發(fā)動(dòng)機(jī)故障的技術(shù)，并在相關(guān)理論的基礎(chǔ)上構(gòu)建起了相對(duì)健全完善的體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)基于診斷設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)提出了協(xié)同診斷和專家系統(tǒng)遠(yuǎn)程故障診斷的新型技術(shù)方案。該方案在應(yīng)用過(guò)程中能夠充分展現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和COM（Component Object Model，組件對(duì)象模型）技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值，讓知識(shí)存儲(chǔ)在Web 服務(wù)器中，并展開集中統(tǒng)一的管理工作。

2 航空飛行器維修技術(shù)未來(lái)發(fā)展方向

2.1 基于維修導(dǎo)向的設(shè)計(jì)

未來(lái)航空飛行器維修技術(shù)的更新和升級(jí)勢(shì)必會(huì)朝著基于維修導(dǎo)向設(shè)計(jì)（Design For Maintenance，DMF）的方向發(fā)展，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初便始終從用戶的基本需求出發(fā)，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品壽命周期中所呈現(xiàn)出的特征展開全方位的評(píng)價(jià)和權(quán)衡，促進(jìn)產(chǎn)品本身測(cè)試性、保障性和可靠性的提升，在很大程度上保障產(chǎn)品本身的可維修性，一旦產(chǎn)生故障就可以最大限度降低設(shè)備、費(fèi)用、人力和時(shí)間等維修成本的投入。在飛機(jī)整個(gè)使用期限范圍內(nèi)都應(yīng)充分落實(shí)維護(hù)和修理工作，從問(wèn)題的根源著手解決涉及到的問(wèn)題，而不能沿用過(guò)去在完成飛機(jī)研制后再對(duì)其進(jìn)行改善的維修觀念[2]。

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修工作中展現(xiàn)出了基于維修導(dǎo)向的設(shè)計(jì)理念，早在開展設(shè)計(jì)工作時(shí)，相關(guān)工作人員需要針對(duì)其總體方案展開詳細(xì)全面的論證工作，明確其維修的普遍性特點(diǎn)。但當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)完成并定型，在飛機(jī)上進(jìn)行裝備后便會(huì)導(dǎo)致固有屬性被逐漸凍結(jié)，難以在后續(xù)使用中對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。近年來(lái)，我國(guó)已經(jīng)開始嘗試性地采用基于維修導(dǎo)向的設(shè)計(jì)方案，在新型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)之初便會(huì)安排專門的工程師，針對(duì)整機(jī)和相關(guān)零件展開相應(yīng)的設(shè)計(jì)工作，形成全面完善的設(shè)計(jì)方案，強(qiáng)化落實(shí)FMECA（Failure Mode，Effects and Criticality Analysis，故障模式、影響分析和危害性分析）和維修性驗(yàn)證，在此基礎(chǔ)上制定維修性計(jì)劃。為了充分展現(xiàn)出維修控制指標(biāo)，保障航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中體現(xiàn)可維修性，工程師應(yīng)當(dāng)結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)預(yù)測(cè)未來(lái)可能產(chǎn)生的故障。

2.2 強(qiáng)化過(guò)程管理和經(jīng)濟(jì)性控制

過(guò)程管理和經(jīng)濟(jì)性控制是當(dāng)前針對(duì)航空飛行器展開維修的重要手段，也是未來(lái)著重發(fā)展的方向之一。其中，針對(duì)維修過(guò)程所開展的管理工作主要是合理控制維修費(fèi)用的支出。飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)維修工作主要涉及維修技術(shù)、生產(chǎn)和質(zhì)量管理等內(nèi)容，以下兩方面會(huì)影響飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)維修保障所需的費(fèi)用：①在航空飛行器維修階段花費(fèi)在檢測(cè)、航材和維修等方面的費(fèi)用，屬于直接維修費(fèi)用；②與維修工作密切相關(guān)的人力資源、管理和庫(kù)存周轉(zhuǎn)等費(fèi)用，該類費(fèi)用屬于間接費(fèi)用。為了能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)航空飛行器維修效率和經(jīng)濟(jì)性的提升，勢(shì)必要在原有的基礎(chǔ)上綜合控制直接和間接費(fèi)用[3]。

結(jié)合當(dāng)前我國(guó)民航業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況，對(duì)航空飛行器所使用的維修技術(shù)與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比依然存在一定差距，需要在維修方面額外支出大量費(fèi)用，未能高質(zhì)量控制直接維修費(fèi)用。在民航業(yè)重組剛剛告一段落的現(xiàn)階段，內(nèi)部管理仍面臨諸多挑戰(zhàn)，企業(yè)整體的運(yùn)行效率遲遲無(wú)法穩(wěn)步提升，而在間接維修費(fèi)用控制方面則始終存在不足，整體存在著巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

航空器維修的維修費(fèi)用控制工作，不應(yīng)局限在微觀層面，如果僅是把控最優(yōu)更換和維修間隔，在短期時(shí)間內(nèi)雖然降低維修費(fèi)用，但無(wú)法提升長(zhǎng)期維修的經(jīng)濟(jì)性。所以，在設(shè)計(jì)工作初期就應(yīng)注重分析維修工作，以獲得最低的全生命周期成本。在開展維修管理工作的過(guò)程中，應(yīng)適當(dāng)強(qiáng)化對(duì)維修質(zhì)量的優(yōu)化把控。以往的工作忽視了對(duì)維修質(zhì)量的有效衡量和優(yōu)化改善，大多將精力放在結(jié)構(gòu)性的維修層面，沒(méi)有充分保障維修工作的全面性和實(shí)效性。

維修質(zhì)量的控制措施：①最大限度降低人為操作失誤引發(fā)的維修故障，在當(dāng)前的航空飛行器維修領(lǐng)域，人為操作失誤是客觀存在的，相關(guān)工作人員應(yīng)積極對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行分析、總結(jié)，避免人為錯(cuò)誤，并盡可能增強(qiáng)維修過(guò)程中的容錯(cuò)性；②制定維修方案，保障固定檢查點(diǎn)的全面性，在相應(yīng)位置上張貼醒目的標(biāo)簽；③實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地記錄維修過(guò)程以方便工程師查詢，繼而向維修人員提供正確、專業(yè)的指示。

針對(duì)維修過(guò)程實(shí)施管理需要合理把控效率，質(zhì)量、速度和成本之間有密不可分的聯(lián)系，而在現(xiàn)代社會(huì)迅速發(fā)展的過(guò)程中，速度有了更關(guān)鍵的作用。以往的航空公司側(cè)重從維修價(jià)格的角度選擇維修公司，現(xiàn)今則將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到了維修周轉(zhuǎn)時(shí)間層面。由此可見，未來(lái)航空飛行器維修技術(shù)的發(fā)展應(yīng)更加注重提升效率[4]。

3 結(jié)論

積極探究航空飛行器的維修技術(shù)，能夠充分發(fā)揮出現(xiàn)代科技的實(shí)質(zhì)性作用，進(jìn)一步支撐航空飛行器的高質(zhì)量運(yùn)行，對(duì)于飛機(jī)安全性和穩(wěn)定性的提高有著積極的促進(jìn)作用。早在設(shè)計(jì)階段便應(yīng)考慮維修的相關(guān)問(wèn)題，并持續(xù)加大對(duì)維修過(guò)程的控制力度，采取科學(xué)的措施提升其整體的經(jīng)濟(jì)性。