基于狀態(tài)的機(jī)械附件維修策略

季學(xué)強(qiáng)

(國營蕪湖機(jī)械廠，安徽 蕪湖 241007)

應(yīng)用傳感器和信息技術(shù)，及時獲取裝備疲勞、磨損、老化等信息，針對損傷狀態(tài)，提前采取修理措施，降低故障發(fā)生率。裝備損傷狀態(tài)信息檢測和分析是基于狀態(tài)維修的前提，需在機(jī)上大量布置損傷信息感知、采集設(shè)備?，F(xiàn)有飛機(jī)設(shè)計時只安裝了少量的系統(tǒng)參數(shù)傳感器，遠(yuǎn)不能滿足基于狀態(tài)修理的狀態(tài)檢測需要。傳統(tǒng)的定時大修模式，裝備停飛時間長，資源消耗量大，排除使用耗損的同時也增加了離位修理帶來的磨合故障，且對離散故障預(yù)防效果有限。所以，需針對現(xiàn)有飛機(jī)裝備條件，研究損傷規(guī)律，探索基于狀態(tài)維修應(yīng)用策略。本文通過對某型飛機(jī)使用故障和修理故檢信息統(tǒng)計、分析，按基于狀態(tài)修理思想，利用可靠性維修的決策方法，初步探索某型飛機(jī)機(jī)械附件基于狀態(tài)維修模式應(yīng)用策略。

1 使用故障統(tǒng)計分析

1.1 故障統(tǒng)計

選擇飛行大修飛機(jī)10架，依據(jù)飛機(jī)履歷本記載，統(tǒng)計機(jī)械系統(tǒng)故障信息。

1.2 故障時間分布規(guī)律

統(tǒng)計到故障信息291條，除去預(yù)期機(jī)械磨損故障62條，正常到壽信息41條，有分析價值的非預(yù)期故障188條，非預(yù)期故障隨飛行時間變化趨勢見圖1。

圖1 非預(yù)期故障隨飛行時間變化趨勢圖

隨著飛行時間增加，故障呈明顯增多趨勢，到設(shè)計規(guī)定的1000飛行小時大修前期，故障率最高，800～1000飛行小時區(qū)間，故障總數(shù)53次，是0～200飛行小時故障的13倍。通過延長首翻期特檢，故障減少，但仍明顯高于新機(jī)出廠狀態(tài)，特檢后到一次大修前，故障數(shù)又呈急劇增加趨勢。新機(jī)耗損期出現(xiàn)在交付后800～1000飛行小時，特檢飛機(jī)耗損期約在特檢后300～500飛行小時。

對2架專檢飛機(jī)故障統(tǒng)計分析，通過飛機(jī)全面離位分解大修，每100飛行小時單機(jī)機(jī)械附件故障數(shù)降低到接近新機(jī)出廠水平，機(jī)械附件可靠性得到有效恢復(fù)。

2 故障模式分析

2.1 故障原因分布

故障原因分布見圖2。電氣故障17次，無明顯時間分布規(guī)律，屬隨機(jī)故障。軟管接頭漏油12次，與接頭設(shè)計缺陷有關(guān)。污染故障18次，疲勞故障11次，磨損故障115次。

圖2 故障原因分布

2.2 疲勞故障分析

疲勞故障11次，其中座艙壓力調(diào)節(jié)器的內(nèi)部管路焊接結(jié)構(gòu)疲勞失效5次，冷氣瓶及其卡箍裂紋3次，機(jī)輪軸承故障2次。疲勞故障時間分布見圖3。故障主要發(fā)生1000飛行小時后，耗損期特性明顯，為降低故障風(fēng)險，根據(jù)故障影響后果，進(jìn)行預(yù)防性維修，到1000飛行小時，需對冷氣瓶.機(jī)輪軸承進(jìn)行探傷檢查。

圖3 疲勞故障時間分布曲線

2.3 磨損故障分析

磨損故障115次，故障產(chǎn)品分布見圖4，其中油泵等高速運(yùn)轉(zhuǎn)件磨損故障23次，作動筒密封圈磨損漏油28次，操縱鋼索磨損7次，艙蓋密封帶磨損漏氣7次，液壓油箱磨損故障3次。

圖4 磨損故障產(chǎn)品分布

1)高速轉(zhuǎn)動件磨損故障時間分布見圖5。故障規(guī)律符合浴盆曲線，(800～1000)飛行小時故障明顯增多。

圖5 高速轉(zhuǎn)動件磨損故障時間分布

2)作動筒類附件磨損故障，主要為起落架收放作動筒，艙蓋升降作動筒，減速板收放作動筒等長行程作動筒，占作動筒磨損故障的82%，主要為密封圈漏油，故障發(fā)生到產(chǎn)品失效有較長的故障發(fā)展期。作動筒磨損故障時間分布見圖6。

圖6 作動筒磨損故障時間分布

3)鋼索磨損或斷絲故障時間分布見圖7，前緣襟翼操縱鋼索磨損故障6次。故障主要發(fā)生在500飛行小時以后，其中發(fā)動機(jī)油門鋼索斷絲故障1次，因油門鋼索斷裂直接影響飛行安全，因此，外場維護(hù)加強(qiáng)檢查，特檢和大修時進(jìn)行對油門鋼索固定換新。

圖7 鋼索磨損或斷絲故障時間分布

4)由外場故障統(tǒng)計，液壓閥、液壓開關(guān)、操縱拉桿、搖臂等故障率非常低，除平尾舵機(jī)11次故障、前緣襟翼舵機(jī)3次故障外，其它分散性故障涉及7類產(chǎn)品，每類產(chǎn)品故障最多不超過2次，時間分布見圖8，故障原因主要為滲漏或污染卡滯，屬隨機(jī)故障。對此類故障，定時修理不能有效提高可靠性。

圖8 液壓開關(guān)類產(chǎn)品故障時間分布

3 基于大修故檢信息的液壓附件技術(shù)狀態(tài)分析

3.1 故障統(tǒng)計

按結(jié)構(gòu)、功能和使用環(huán)境，選擇兩用活門、減壓活門、電磁開關(guān)等6種典型液壓附件共50件產(chǎn)品進(jìn)行故檢信息統(tǒng)計，分析壽命期內(nèi)耗損規(guī)律及一次大修和二次大修技術(shù)狀態(tài)變化趨勢。

3.2 故障分析

統(tǒng)計到故檢故障信息共34次，一次大修故障18次，二次大修故障16次。配合尺寸超差是液壓附件主要故障形式，主要為制造原因。比較一次大修、二次大修故障數(shù)據(jù)，14條超差尺寸無明顯變化。深度小于0.1 mm表面輕微腐蝕1次，拋光除去腐蝕，二次大修時未再出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。50件附件未發(fā)現(xiàn)彈簧性能退化，密封件老化、磨損故障。

3.3 分析結(jié)論

在壽命周期內(nèi)，開關(guān)類液壓附件無明顯磨損、老化、疲勞等損傷，故障原因主要為制造超差，一次大修到二次大修，零件尺寸狀態(tài)無明顯磨損趨勢。綜合使用故障分析，一般液壓附件無耗損期，定期分解大修，對可靠性作用不大，反而增加裝配差錯和磨合故障。

4 某型飛機(jī)機(jī)械附件修理策略

4.1 邏輯分析

為降低故障后果對作戰(zhàn)訓(xùn)練的影響，充分利用裝備故障可靠性，減少裝備壽命期內(nèi)維護(hù)成本和資源消耗，按基于狀態(tài)修理思想，根據(jù)附件耗損規(guī)律和故障后果，確定維修保障模式。按故障前維修、定時維修、故障后維修的模式開展裝備保障，邏輯決斷流程見圖9。

1)有明顯耗損期產(chǎn)品，依據(jù)周期檢查，研究耗損發(fā)展規(guī)律，在故障前進(jìn)行修理，必要時結(jié)合定時大修，排除損傷，恢復(fù)可靠性。無明顯耗損期的故障，定時修理效果有限，以故障修理為主。

2)耗損發(fā)展到故障的容限期長短，無容限期或容限期較短的附件，現(xiàn)有裝備條件下，狀態(tài)監(jiān)測困難，不適用故障前維修模式。

3)耗損信息可檢測性，通過檢測耗損后的特特參數(shù)或觀察到耗損現(xiàn)象，在故障前開展維修。

4)故障后果，影響飛行安全或重要任務(wù)性能的附件，不易故障后維修，應(yīng)定時大修，結(jié)合可靠性增長措施，降低外場故障發(fā)生率，避免故障后果。

圖9 修理策略邏輯分析圖

4.2 修理策略

1)特檢、大修是重要保障模式

考慮到機(jī)體結(jié)構(gòu)疲勞、磨損修理需要，機(jī)械附件磨損、疲勞故障耗損期大多分布在(800～1000)飛行小時，特檢、大修是仍是現(xiàn)有裝備維持可靠性的重要保障模式。

2)附件修理方式

磨損故障主要分布在交付800飛行小時，有明顯耗損期，采用周期檢查，損傷后修理，定期特檢和大修方式進(jìn)行保障。

對油泵、恒速裝置等高速轉(zhuǎn)動件，檢查油濾污染狀況和污染物成分，記錄、分析系統(tǒng)工作壓力、空行程等特征參數(shù)，根據(jù)參數(shù)變化規(guī)律，分析附件磨損狀態(tài)，及時更換故障件。

作動筒、鋼索類附件定期外觀目視檢查，有漏油、磨損的，及時更換。

3)一般附件修理方式

以離散故障為主要特點，無明顯耗損期的附件，根據(jù)附件內(nèi)外部漏油量、啟動電流、響應(yīng)時間等判斷耗損狀態(tài)。主要采用故障后修理模式，飛機(jī)大修時進(jìn)行狀態(tài)檢測，開展針對性修理，排除損傷或故障。

拉桿、搖臂類附件，定期原位檢查，根據(jù)系統(tǒng)空行程、零件配合活動量、摩擦力等技術(shù)狀態(tài)判斷依據(jù)，有損耗，離位排除。

4.3 修理模式比較

降低故障影響和保障成本，保持可靠性，裝備現(xiàn)有條件下應(yīng)根據(jù)附件的具體故障規(guī)律開展基于狀態(tài)維修應(yīng)用研究，采用基于狀態(tài)維修、可靠性為中心維修、傳統(tǒng)定時維修的復(fù)合修理模式，其與傳統(tǒng)定時大修模式、可靠性為中心修理模式比較見表1。

表1 幾種修理模式比較

5 結(jié)論

1)現(xiàn)有裝備維修應(yīng)是按基于狀態(tài)維修思想，可靠性維修決策方法，結(jié)合定期大修的復(fù)合修理模式。

2)基于狀態(tài)修理按基于狀態(tài)維修思想，需研究利用系統(tǒng)可檢測參數(shù)分析機(jī)械附件損傷狀態(tài)，結(jié)合外觀損傷現(xiàn)象檢查，掌握附件技術(shù)狀態(tài)，提前修理，盡可能避免和減少故障發(fā)生。

3)研究機(jī)械附件損傷規(guī)律，利用以可靠性為中心的維修決策模型確定機(jī)械附件維修模式，提高維修科學(xué)性，降低裝備保障成本。

4)特檢、大修仍是三代裝備保持可靠性不可缺少的重要維修環(huán)節(jié)，針對使用中暴露的設(shè)計缺陷，開展可靠性增長工程研究。

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