民用航空器發(fā)動機(jī)可靠性分析和應(yīng)用

于旭亮

摘 要：隨著我國航空事業(yè)的發(fā)展，人們越來越關(guān)注飛機(jī)的安全性問題，飛機(jī)發(fā)動機(jī)安全是衡量飛機(jī)質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，是決定飛行安全和飛行效能的重要影響因素，飛機(jī)發(fā)動機(jī)的系統(tǒng)可靠性是由各個部件的可靠性共同決定的。當(dāng)前，由于飛機(jī)組成部件的復(fù)雜性和運(yùn)行環(huán)境的復(fù)雜，這些都對飛機(jī)發(fā)動機(jī)的安全性提出更高的要求，在提高飛機(jī)發(fā)動機(jī)可靠性的同時，還需要提高運(yùn)行效率和質(zhì)量。本文通過通過總結(jié)可靠性分析方法，并對東航CFM56型發(fā)動機(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的系統(tǒng)和附件故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對維修方式進(jìn)行合理確定探討，另外利用MINITAB軟件對發(fā)動機(jī)的附件進(jìn)行可靠性分析，給出備件數(shù)，從而降低維修成本，希望能給相關(guān)工作人員提供幫助。

關(guān)鍵詞：民用航空器；發(fā)動機(jī)；可靠性分析；

21世紀(jì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，民用航空事業(yè)也取得了進(jìn)步，我國的三大航空公司在國內(nèi)的發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大，航線總數(shù)也在擴(kuò)張，在運(yùn)輸總量快速增長的同時，我國民用航空局制定了一系列的管理規(guī)章致力于提升我國的航空安全水平?，F(xiàn)行的監(jiān)督管理制度使我國的航空安全管理趨于標(biāo)準(zhǔn)化，科學(xué)化，而且使得事故大大降低，但由于我國民用航空發(fā)展比較滯后，與西方發(fā)達(dá)的航空國家相比仍存在一定的差距。國家十五期間，通過加強(qiáng)安全管理力度使得民用航空嚴(yán)重事故發(fā)生率有明顯降低，但是我國的航空安全水平為0.29，世界發(fā)達(dá)國家航空安全水平為0.15，相比起來仍高出了一倍左右。因此，民用航空器的安全是比較重要的重，加強(qiáng)發(fā)動機(jī)的可靠性分析對于保障飛機(jī)飛行安全起著重要的作用。

一、民用航空發(fā)動機(jī)可靠性分析

可靠性顧名思義是產(chǎn)品在基于一定的環(huán)境下，在一定時間范圍內(nèi)能夠完成一定功能的能力大小，而這種產(chǎn)品可以是零部件，也可以是完整的運(yùn)行系統(tǒng)，一定條件是指長時間的運(yùn)行環(huán)境和使用條件時間是廣義的時間及產(chǎn)品的運(yùn)行時間和使用次數(shù)，有了可靠性的定義才能準(zhǔn)確判斷產(chǎn)品在某種條件下多長時間內(nèi)可以做到無故障運(yùn)行，多大程度發(fā)揮實際作用，因此產(chǎn)品的可靠性是具有概率和隨機(jī)性質(zhì)的。產(chǎn)品可靠性的特點(diǎn)：一， 可靠性與行業(yè)技術(shù)相關(guān)，要想提高產(chǎn)品的可靠性需要將專業(yè)和管理技術(shù)進(jìn)行有機(jī)融合；二，可靠性是與故障成對立統(tǒng)一的關(guān)系，如果產(chǎn)品的故障少，則可靠度高，提高可靠性的方法是減少和排除故障，而排除故障是一種高要求的專業(yè)技術(shù)工作；三，可靠性水平與使用的條件相關(guān)，除此之外，可靠性還與人機(jī)工程因素有關(guān)。常見的幾種可靠性特征量以及相互之間的關(guān)系：可靠度是產(chǎn)品在一定條件和時間內(nèi)使用完成規(guī)定的功能的概率，其次失效概率是一定條件的時間內(nèi)失效的概率，也稱為不可靠度，失效率是某一時刻未發(fā)生故障的產(chǎn)品，而在這一時刻之后仍然故障的概率，概率密度也稱為失效密度，是累積失效概率的導(dǎo)函數(shù)，平均無故障工作時間是不可重新修復(fù)的基本可靠性參數(shù)，通常表示不可重復(fù)修復(fù)的產(chǎn)品在故障前的平均工作時間，平均故障間隔時間是表示可修復(fù)產(chǎn)品的基本可靠性參數(shù)，通常是可修復(fù)產(chǎn)品在相鄰兩次故障間的平均工作時間。以上六種可靠性特征量中可靠度，累積失效概率，概率密度，失效率，這四個函數(shù)，只要獲得到其中一個，其余的變量函數(shù)均可求出。

二、東航航空器發(fā)動機(jī)可靠性分析

民航發(fā)動機(jī)本身的可靠性水平受到多種因素的影響，比如環(huán)境和使用條件，因此產(chǎn)生故障也會存在差異，建立有效的故障，監(jiān)管和維修體系是十分重要的。有效的可靠性管理提供了監(jiān)控主要故障，認(rèn)識維修的缺陷，并通過有效控制來糾正缺陷，是一種閉環(huán)控制。具體的流程包括收集數(shù)據(jù)，調(diào)查分析確定，數(shù)據(jù)真實性后實施糾正措施，重新回到第一個步驟循環(huán)監(jiān)控措施實施的有效性，這種方法是東航飛機(jī)目前采用的維修可靠性的管理方案。具體來看在收集發(fā)動機(jī)故障信息的過程中，這一環(huán)節(jié)是可靠性管理的前提，盡量收集大量的故障信息數(shù)據(jù)是做好預(yù)防可靠性維修的重要前提，如果故障數(shù)據(jù)不能有效進(jìn)行整理和收集，也就無法展開發(fā)動機(jī)的可靠性分析工作，進(jìn)而無法及時檢測故障點(diǎn)，使得發(fā)動機(jī)在運(yùn)行過程中存在安全隱患，最終導(dǎo)致安全事故的發(fā)生?？煽啃苑治龊驼{(diào)查時可靠性管理的核心部分，利用可靠性分析技術(shù)對收集來的信息進(jìn)行分析并得出結(jié)論，通過分析來指導(dǎo)可靠性管理工作，這一環(huán)節(jié)能夠及時反映發(fā)動機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀，直接影響民用航空發(fā)動機(jī)的可靠性分析管理最終決策和效果。因此在選擇可靠性分析方法時要綜合多種因素，以獲得可靠的分析結(jié)果，定期需要將發(fā)動機(jī)的性能和規(guī)定的警告指示比較判斷，是否存在系統(tǒng)和附件警告，以便采取有效的糾正措施。

三、民用航空機(jī)發(fā)動機(jī)附件可靠性分析

我們對東航公司發(fā)動機(jī)進(jìn)行可靠性分析過程中，收集了CFM56型發(fā)動機(jī)不同附件的實際維護(hù)故障數(shù)據(jù)，首先，對發(fā)動機(jī)的附件故障數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和收集，利用MINITAB軟件進(jìn)行可靠性分析，該軟件具有三種功能：基本統(tǒng)計，質(zhì)量分析，基本假設(shè)檢驗。首先收集飛機(jī)附件的故障數(shù)據(jù)，是利用東航飛機(jī)維修管理系統(tǒng)中維修人員錄入的故障信息，如下圖所示。

錄的數(shù)可以從發(fā)動機(jī)每日的技術(shù)運(yùn)行情況下載，技術(shù)狀況是由維護(hù)人員按照有關(guān)規(guī)定錄入的，監(jiān)控工程師成整理歸納之后完成數(shù)據(jù)上傳，這個數(shù)據(jù)包括故障代碼，故障發(fā)生的時間序號，部件號，維修單位，修理報告，是否故障，維修工換的零部件數(shù)據(jù)等。其次，對發(fā)動機(jī)滑油系統(tǒng)主控制器進(jìn)行可行性分析，將同種型號的發(fā)動機(jī)滑油系統(tǒng)主控制器的數(shù)據(jù)故障進(jìn)行收集整理，具體的維護(hù)數(shù)據(jù)如下所示。

利用MINITAB軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行故障分析，使用最小二乘法對所有失效分布模型進(jìn)行擬合，。并采用不同方法對故障數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合優(yōu)化選擇，利用軟件中的生存概要圖功能生成分布圖，通過分布圖與直觀的形式在特定圖形中用不同的數(shù)據(jù)方式查看系統(tǒng)壽命，利用p值進(jìn)行假設(shè)檢驗，選擇0.95作為置信區(qū)間，利用該軟件計算p值，可得到三參數(shù)對數(shù)正態(tài)分布圖，最后進(jìn)行實際模型分布檢驗。

四、可靠性分析的基本應(yīng)用

一般飛機(jī)在運(yùn)行過程中需要儲備大量的附件，航材和發(fā)動機(jī)部件，然而航材價格較高，航材的儲備會占用公司絕大部分的流動資金，提高航空公司的成本，但如果航材準(zhǔn)備過少，又會出現(xiàn)缺件的問題，嚴(yán)重的情況下需要從國外購買進(jìn)行故障排除，這些都會影響排除故障的順利進(jìn)行，給航班運(yùn)行造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此可以通過對發(fā)動機(jī)的附件進(jìn)行可靠性分析，為航空公司提供科學(xué)合理的建議，給航材儲備提供較好的經(jīng)濟(jì)效益，利用民用航空發(fā)動機(jī)的兩個重要附件即滑油系統(tǒng)主控制器和燃油泵的可靠性，并且通過MINITAB軟件進(jìn)行可靠性的分析，對可靠性預(yù)計進(jìn)行假設(shè)檢驗，可靠性分析中累計失效模型的確定能夠預(yù)測出該附件的一定時間內(nèi)的失效輸出，從而為發(fā)動機(jī)附件的儲備量提供重要的參考依據(jù)。

小結(jié)

本文通過對民用航空器發(fā)動機(jī)的重要附件進(jìn)行可靠性分析，并且提出要想實現(xiàn)為民用航空器發(fā)動機(jī)的可靠性提供參考，需要進(jìn)行大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集處理工作，針對所有的發(fā)動機(jī)部件和使用環(huán)境進(jìn)行下一步研究，這種工作量是比較大的。發(fā)展民用航空器發(fā)動機(jī)可靠性分析，對于我國民用航空事業(yè)的發(fā)展有著至關(guān)重要的影響，借助我國民航發(fā)展快車與飛機(jī)有關(guān)的產(chǎn)業(yè)與飛機(jī)有關(guān)的產(chǎn)業(yè)也會快速發(fā)展起來。

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