MSG-3理論在教練機(jī)結(jié)構(gòu)維修分析中的應(yīng)用研究

周 恒，張改華，林振華

(中航工業(yè)洪都，江西 南昌330024)

0 引言

在飛機(jī)維修領(lǐng)域中， 為了以最少的資源消耗保持和恢復(fù)飛機(jī)固有的安全性和可靠性水平， 需要在相應(yīng)維修理論的指導(dǎo)下制定適用而有效的維修大綱。 對(duì)維修理論的理解和研究是推動(dòng)維修工作不斷向前發(fā)展的原動(dòng)力， 采用什么維修理論制定飛機(jī)的維修大綱，關(guān)系到維修大綱的科學(xué)性、適用性，關(guān)系到維修工作的有效性， 關(guān)系到能否經(jīng)濟(jì)地保持飛機(jī)的適航性[1－2]。

縱觀近百年的航空維修發(fā)展史，維修理論從“單一定時(shí)”維修(HTM)，經(jīng)過(guò)“以可靠性為中心”的維修(RCM)，發(fā)展到當(dāng)代最新的，同時(shí)也被各國(guó)航空管理當(dāng)局共同認(rèn)可和使用的MSG-3 (Maintenance Steering Group-3)理念。 MSG-3是面向任務(wù)的維修理論，其包含的核心觀點(diǎn)有[3]：

1) 飛機(jī)的可靠性與安全性是由設(shè)計(jì)制造賦予的固有特性，有效的維修只能保持而不能提高。 假如飛機(jī)的固有可靠性和安全性水平滿(mǎn)足不了使用要求，只有修改設(shè)計(jì)和提高制造水平；

2) 應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品故障規(guī)律、影響及后果的不同性，采取不同的對(duì)策和預(yù)定維修工作，不做無(wú)效勞動(dòng)；

3) 產(chǎn)品的預(yù)定維修工作類(lèi)型，其消耗資源、費(fèi)用和難度是不同的，可加以排序控制。 應(yīng)根據(jù)不同產(chǎn)品的需要選擇適用而有效的工作類(lèi)型， 從而在保證可靠性的前提下，節(jié)省資源與費(fèi)用。 有數(shù)據(jù)[4]顯示國(guó)外相關(guān)飛機(jī)在使用MSG-3維修大綱開(kāi)展維修工作后，維修費(fèi)用可節(jié)省25%以上。 而國(guó)內(nèi)某軍用運(yùn)輸機(jī)[3]在執(zhí)行相應(yīng)維修大綱后，D檢（4500飛行小時(shí)/10年）的停場(chǎng)維修時(shí)間由131天減少到90天，維修工作總量下降約三分之一，航材消耗明顯降低，備件庫(kù)存量減少，飛機(jī)出勤率達(dá)到95%以上，每架飛機(jī)年節(jié)約維修費(fèi)用600萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

機(jī)體結(jié)構(gòu)維修是飛機(jī)維修工作中的重要組成部分，其主要任務(wù)就是在飛機(jī)整個(gè)使用壽命中，用最經(jīng)濟(jì)的方法保持飛機(jī)結(jié)構(gòu)的完整性和固有的適航性，而有效開(kāi)展結(jié)構(gòu)維修工作的關(guān)鍵在于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)維修分析。 結(jié)構(gòu)維修分析的結(jié)果為飛機(jī)結(jié)構(gòu)指定檢查深度不同的結(jié)構(gòu)檢查工作， 確定檢查工作的等級(jí)和方法應(yīng)該充分考慮在不影響結(jié)構(gòu)安全/完整性的前提下， 以最小的成本完成針對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)所規(guī)定的維修要求[5]。 本文結(jié)合某型教練機(jī)維修大綱的編寫(xiě)，對(duì)MSG-3理論在教練機(jī)結(jié)構(gòu)維修分析中的應(yīng)用開(kāi)展了相關(guān)研究工作。

1 教練機(jī)典型結(jié)構(gòu)組件維修分析

教練機(jī)結(jié)構(gòu)維修分析有如下特點(diǎn)[3]：

1)作預(yù)防性維修工作的面要寬；

2)適用的預(yù)定維修工作類(lèi)型比較單一；

3) 飛機(jī)結(jié)構(gòu)具有隱蔽性， 必須將預(yù)定維修工作與未暴露的結(jié)構(gòu)損傷后果相關(guān)聯(lián)；

4) 制定結(jié)構(gòu)維修大綱時(shí)的重點(diǎn)不在于確定適用的工作類(lèi)型， 而是在于確定恰當(dāng)?shù)臋z查等級(jí)及其相應(yīng)的檢查間隔期；

5)通過(guò)進(jìn)行維修分析，可以暴露那些安全性和可靠性不滿(mǎn)足要求的產(chǎn)品， 從而提供必要的設(shè)計(jì)改進(jìn)所需的信息。

某型教練機(jī)1-6框下壁板結(jié)構(gòu)由蒙皮、設(shè)備艙地板、框板、1-6框下大梁構(gòu)成，為典型金屬結(jié)構(gòu)組件，均屬于“安全壽命”結(jié)構(gòu)，如圖1所示。 本節(jié)內(nèi)容將依據(jù)MSG-3理論中的結(jié)構(gòu)分析流程對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修分析，并制定出相應(yīng)的維修任務(wù)。

1.1 結(jié)構(gòu)項(xiàng)劃分

根據(jù)結(jié)構(gòu)件失效后對(duì)飛機(jī)安全性造成的后果，可將結(jié)構(gòu)件劃分為兩類(lèi)項(xiàng)目[6]：

圖1 某型教練機(jī)1-6框下壁板結(jié)構(gòu)

1) 重要結(jié)構(gòu)項(xiàng)目（SSI），是指承受飛行、地面載荷、 氣密壓力或操縱載荷等有重要作用的任何結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)、結(jié)構(gòu)元件或結(jié)構(gòu)組件，它們的破損將影響飛機(jī)安全性所必須的結(jié)構(gòu)完整性；

2) 非重要結(jié)構(gòu)項(xiàng)目（NSSI），除重要結(jié)構(gòu)項(xiàng)目之外的結(jié)構(gòu)即判斷為非重要的結(jié)構(gòu)項(xiàng)目。

依據(jù)結(jié)構(gòu)項(xiàng)劃分定義， 通過(guò)分析可知下壁板結(jié)構(gòu)組件中的1-6框下大梁屬傳遞總體載荷的重要結(jié)構(gòu)項(xiàng)目，而其余結(jié)構(gòu)屬于非重要結(jié)構(gòu)項(xiàng)目。

1.2 重要結(jié)構(gòu)項(xiàng)分析

從飛機(jī)檢查角度來(lái)說(shuō)， 將不需打開(kāi)或拆卸飛機(jī)上的任何部件即直接可見(jiàn)的結(jié)構(gòu)； 打開(kāi)快卸口蓋即可直接可見(jiàn)的結(jié)構(gòu)； 打開(kāi)艙門(mén)即直接可見(jiàn)的結(jié)構(gòu)定義為外部結(jié)構(gòu)。 因而，1-6框下大梁屬于“安全壽命”的外部SSI， 根據(jù)MSG-3理論需要對(duì)其確定偶然損傷等級(jí)（ADR）和環(huán)境損傷等級(jí)（EDR）。這些等級(jí)考慮了對(duì)損傷的可探測(cè)性和敏感性，同時(shí)也對(duì)該SSI 確定了基本結(jié)構(gòu)檢查要求。

1.2.1 偶然損傷分析

偶然損傷是隨機(jī)發(fā)生的離散事件， 它可能會(huì)降低結(jié)構(gòu)固有的剩余強(qiáng)度水平， 其在飛機(jī)全壽命期內(nèi)出現(xiàn)的概率是不變的。 偶然損傷的來(lái)源包括來(lái)自地面和貨艙操作設(shè)備、外來(lái)物、雨水、冰雹、雷擊、跑道碎片、液體濺灑、結(jié)凍、解凍等造成的侵蝕；以及航空器的制造、使用、維護(hù)過(guò)程中發(fā)生的人為差錯(cuò)事件造成的損傷。 根據(jù)該機(jī)型MSG-3理論維修大綱制定政策中的偶然損傷分析邏輯決斷標(biāo)準(zhǔn)確定出各指標(biāo)值，并將其填入偶然損傷分析表（表1）進(jìn)行分析。

偶然損傷分析邏輯決斷過(guò)程：

1)可見(jiàn)性，V1=2（具有較大的維護(hù)口蓋）；V2=2（維護(hù)人員可近距離檢查1-6框下大梁）；V3=2（設(shè)備稠密度低）；

2)損傷尺寸的敏感性，S1=0（1-6框下大梁作為承扭閉室的縱向組件，參與承受機(jī)身總體彎矩，應(yīng)力水平較高）；S2=2（1-6框下大梁材料為L(zhǎng)Y12-M-δ1.2，斷裂韌性高）；

3) 損傷后的剩余強(qiáng)度，RS=1（損傷后的剩余強(qiáng)度等級(jí)中）；

4)偶然損傷的可能性等級(jí)，大為0，中為1，小為2。

1.2.2 環(huán)境損傷分析

環(huán)境損傷是指結(jié)構(gòu)因與環(huán)境或大氣發(fā)生化學(xué)、物理、生物等作用而引起的損傷，金屬結(jié)構(gòu)的環(huán)境損傷是一般腐蝕和應(yīng)力腐蝕。 根據(jù)機(jī)型MSG-3理論維修大綱制定政策中的環(huán)境損傷分析邏輯決斷標(biāo)準(zhǔn)確定出各指標(biāo)值，并填入環(huán)境損傷分析表（表2）進(jìn)行分析。

表1 偶然損傷分析表

表2 環(huán)境損傷分析表

環(huán)境損傷分析邏輯決斷過(guò)程：

1)可見(jiàn)性，V1=2（具有較大的維護(hù)口蓋）；V2=2（維護(hù)人員可近距離檢查1-6框下大梁）；V3=2（設(shè)備稠密度低）；

2) 損傷尺寸的敏感性，S=2 （1-6框下大梁材料LY12-M-δ1.2， 對(duì)應(yīng)力腐蝕不敏感）；C=2 （有防護(hù)涂層，不易產(chǎn)生腐蝕）；

3)環(huán)境防護(hù)，P=2（有防護(hù)涂層，不易產(chǎn)生腐蝕）；

4)有害環(huán)境暴露的影響等級(jí)，大為0，中為1，小為2。

1.2.3 基本結(jié)構(gòu)檢查要求

偶然損傷和環(huán)境損傷的檢查通常采用一般目視檢查、詳細(xì)檢查或特殊詳細(xì)檢查。 檢查等級(jí)依據(jù)結(jié)構(gòu)項(xiàng)目材料的預(yù)期腐蝕類(lèi)型來(lái)選擇， 還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)項(xiàng)目可接近狀況和尺寸以及在其他機(jī)型相似材料和位置的服役經(jīng)驗(yàn)，1-6框下大梁結(jié)構(gòu)屬于均勻腐蝕類(lèi)型， 故采用一般目視檢查。 前述內(nèi)容分析得出了ADR、EDR的總級(jí)號(hào)，總級(jí)號(hào)越小，檢查周期越短。 該SSI既是偶然損傷分析項(xiàng)目又是環(huán)境損失分析項(xiàng)目，則按照取總級(jí)號(hào)最小的方法確定該項(xiàng)目的總級(jí)號(hào)為5。確定了總級(jí)號(hào)后，按照表3確定相應(yīng)的檢查周期。 由此可以得出1-6框下大梁重要結(jié)構(gòu)項(xiàng)的基本檢查要求為：檢查周期，2C；檢查等級(jí)，一般目視檢查（GVI）；同時(shí)按實(shí)際維修大綱制定要求在D檢時(shí)進(jìn)行詳細(xì)檢查(DET)。

表3 檢查周期

1.3 區(qū)域分析與維修任務(wù)的制定

區(qū)域分析是MSG-3理論首創(chuàng)的概念， 區(qū)域檢查工作的目的是確保所檢查的區(qū)域內(nèi)所有系統(tǒng)項(xiàng)目和可視結(jié)構(gòu)部分的安裝是否牢靠、 探測(cè)是否存在由于任何失效或損傷導(dǎo)致的相鄰結(jié)構(gòu)的二次損傷、 區(qū)域內(nèi)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)項(xiàng)目的一般情況等[5]。 由于很多的系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)維修要求與區(qū)域分析邏輯產(chǎn)生的維修工作具有相同的接近方式和類(lèi)似的檢查間隔，因此，區(qū)域檢查可以接受結(jié)構(gòu)部分轉(zhuǎn)移來(lái)的項(xiàng)目， 這些項(xiàng)目的區(qū)域檢查間隔應(yīng)滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)任務(wù)所要求的最小間隔。 區(qū)域檢查能夠?qū)γ恳粎^(qū)域中結(jié)構(gòu)的正常狀態(tài)進(jìn)行GVI檢查，這里包含對(duì)非重要結(jié)構(gòu)項(xiàng)的檢查，同時(shí)也包含SSI分析得出的GVI任務(wù)。 1-6框下壁板結(jié)構(gòu)所在區(qū)域的分析結(jié)果提出對(duì)結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行間隔為2A的GVI檢查，因而可以將1-6框下大梁基本結(jié)構(gòu)檢查要求中的GVI檢查項(xiàng)轉(zhuǎn)移至區(qū)域檢查中。

通過(guò)本節(jié)內(nèi)容分析可以制定出1-6框下壁板結(jié)構(gòu)組件的維修任務(wù)：D檢（2500飛行小時(shí)）時(shí)對(duì)1-6框下大梁進(jìn)行詳細(xì)檢查(DET)，在相應(yīng)區(qū)域檢查（間隔為2A/250飛行小時(shí)）時(shí)對(duì)包含1-6框下大梁在內(nèi)的所有結(jié)構(gòu)項(xiàng)做GVI檢查。 顯而易見(jiàn)，利用MSG-3理論分析制定的維修任務(wù)相比以往型號(hào)類(lèi)似結(jié)構(gòu)進(jìn)行 “單一定時(shí)”維修檢查而言，能夠保證該型教練機(jī)具有維修間隔長(zhǎng)、維修工作量少、飛機(jī)出勤率高等顯著優(yōu)勢(shì)。

2 結(jié)語(yǔ)

本文運(yùn)用MSG-3理論邏輯決斷分析流程對(duì)某型教練機(jī)典型下壁板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了維修分析研究， 制定出保持飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性和適航性的維修任務(wù)，降低了該型飛機(jī)結(jié)構(gòu)維修工作成本， 具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

此外，還有幾點(diǎn)體會(huì)以供相關(guān)從業(yè)人員參考：

1)MSG-3理論在維修領(lǐng)域中能否發(fā)揮其潛在巨大的經(jīng)濟(jì)效益不僅在于設(shè)計(jì)人員進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治觯?更在于維修管理和實(shí)施人員對(duì)維修理念的更新能力；

2) 維修分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并行開(kāi)展以及在飛機(jī)投入使用后，根據(jù)真實(shí)使用情況進(jìn)行維修間隔期探索，以確定需調(diào)整的維修工作和間隔期， 將更加有助于降低飛機(jī)結(jié)構(gòu)全壽命周期成本；

3) 國(guó)內(nèi)航空業(yè)界在消化吸收國(guó)外先進(jìn)維修理論的基礎(chǔ)上，要結(jié)合工程實(shí)踐積極開(kāi)展理論創(chuàng)新，以爭(zhēng)取今后在國(guó)際上該領(lǐng)域的話(huà)語(yǔ)權(quán)。

[1]常士基.現(xiàn)代民用航空維修工程管理[M].太原：山西科學(xué)技術(shù)出版社，2002.

[2]王偉，孫有朝. 從庫(kù)恩范式理論談民用飛機(jī)維修理念的變遷[J]. 南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，10(3)：49-52.

[3]××飛機(jī)維修大綱制定政策和程序?qū)嵤┲改蟍R].陜西飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限公司，2012，2.

[4]肖宏.MSG-3維修原理淺談[J]. 航空工程與維修，1999，2：43-44.

[5]韓文軍.MSG-3維修理念在維修工程管理中的應(yīng)用（中）[J].航空維修與工程，2005，4：19-22.

[6]××飛機(jī)維修大綱制定政策和程序手冊(cè)[R]. 中航工業(yè)洪都飛機(jī)設(shè)計(jì)所，2012，5.