提高B737NG飛機機載氣象雷達可靠性方法研究

涂用軍

摘 要：本文通過結合氣象雷達系統(tǒng)原理與B737NG飛機氣象雷達系統(tǒng)實際維護經(jīng)驗，分析了機載氣象雷達系統(tǒng)的發(fā)展過程、系統(tǒng)原理、系統(tǒng)結構、部件性能以及系統(tǒng)工作狀態(tài)，利用管理學中的PDCA循環(huán)理論，研究如何提高737NG飛機機載氣象雷達系統(tǒng)可靠性，在機隊進行實踐。研究過程中，對氣象雷達系統(tǒng)原理進行分析，再結合B737NG機隊的可靠性數(shù)據(jù)，提出影響氣象雷達正常工作性能的各項因素，在實際工作中進行應用并通過可靠性數(shù)據(jù)進行跟蹤，最后對采取措施的效果進行評估。通過本次研究，在不顯著增加維護工作量和維修成本的情況下，通過相應維護工作的實施，切實提高B737NG飛機氣象雷達系統(tǒng)的可靠性，降低其對航班正常性的影響。

關鍵詞：B737NG；飛機；氣象雷達；PDCA；可靠性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.004

1 論文研究理論基礎：PDCA循環(huán)理論簡介

PDCA循環(huán)是能使任何一項活動有效進行的一種合乎邏輯的工作程序，特別是在質量管理中得到了廣泛的應用。P、D、C、A四個英文字母所代表的意義如下：

P（Plan）——計劃。包括方針和目標的確定以及活動計劃的制定；

D（DO）——執(zhí)行。執(zhí)行就是具體運作，實現(xiàn)計劃中的內容；

C（Check）——檢查。就是要總結執(zhí)行計劃的結果，分清哪些對了，哪些錯了，明確效果，找出問題；

A（Action）——行動（或處理）。對總結檢查的結果進行處理，成功的經(jīng)驗加以肯定，并予以標準化，或制定作業(yè)指導書，便于以后工作時遵循；對于失敗的教訓也要總結，以免重現(xiàn)。對于沒有解決的問題，應提交給下一個PDCA循環(huán)中去解決。

2 機載氣象雷達系統(tǒng)可靠性的現(xiàn)狀

為了分析氣象雷達的可靠性現(xiàn)狀，從可靠性管理中心收集了近三年來B737NG機隊的氣象雷達系統(tǒng)的可靠性數(shù)據(jù)，并進行了分析。

從B737NG機隊可靠性數(shù)據(jù)來看，在所有故障中，最后判明故障原因的故障件，氣象雷達收發(fā)組故障占全部故障部件的75.72%，占了絕大多數(shù)，遠高于其他部件發(fā)生故障的概率。另外，散熱風扇、天線驅動組件、控制面板故障比率大約各占整個雷達系統(tǒng)故障部件的10%左右。

本文下一節(jié)就運用標準的全面質量管理（PDCA循環(huán)）理論對機載氣象雷達的可靠性進行研究分析，找到提高機載氣象雷達可靠性的方法。

3 運用“PDCA”循環(huán)提高機載氣象雷達系統(tǒng)可靠性

對氣象雷達系統(tǒng)可靠性數(shù)據(jù)進行分析：氣象雷達系統(tǒng)的故障率在逐年提高，并且故障主要集中在4-8月的梅雨季節(jié)，且主要故障件為氣象雷達收發(fā)機。

3.1 提高氣象雷達系統(tǒng)可靠性方法在實際工作中的應用

從前期理論分析可知，在不改變B737NG飛機氣象雷達系統(tǒng)設計的情況下，航線維護、定檢維護可以從改善氣象雷達收發(fā)組的工作環(huán)境來提高其可靠性。

按照全面質量管理PDCA循環(huán)理論，雷達收發(fā)組的故障率降低就是影響氣象雷達系統(tǒng)可靠性的關鍵所在。

3.2 計劃階段（PLAN）

基于以上的分析，可以看出，隨著飛機使用年限的增長和大氣環(huán)境的改變，飛機部件的可靠性也在發(fā)生著變化。按照標準的PDCA循環(huán)理論，制定詳細周密的整體計劃，如圖1所示。

PLAN（計劃）--制定計劃、明確目標。通過人、機、料、法、環(huán)各種原因的排列分析，將所有可能影響氣象雷達散熱條件全部羅列出來。

將此項目的目標定為將氣象雷達系統(tǒng)故障率降低30%，提高氣象雷達系統(tǒng)的可靠性，降低氣象雷達的維護成本。最后，參照此目標，對參與人員進行了細致的分工，制定了工作計劃。

3.3 對策實施（DO）階段

對策實施（DO）：對散熱風扇機器濾網(wǎng)的維護方案進行必要的小幅調整，在維修方案中雷達收發(fā)組散熱風扇濾網(wǎng)清潔工作維護方案為2A（時間間隔為600H）執(zhí)行一次。鑒于目前國內大氣污染嚴重，大氣中顆粒物比較多，因此，將清潔風扇濾網(wǎng)的時間間隔從2A（600H間隔）調整為1A（300H間隔）執(zhí)行。同時，發(fā)現(xiàn)了當風扇濾網(wǎng)嚴重堵塞時，可以使用高壓氮氣瓶以及清潔液吹洗，發(fā)現(xiàn)破損則采用視情更換。原工作程序中并未提出散熱風扇的檢查步驟，實際維護工作中發(fā)現(xiàn)有個別散熱風扇轉速下降、甚至失效的情況，增加檢查散熱風扇工作狀況（轉速）的步驟，檢查發(fā)現(xiàn)散熱風扇卡阻的情況，必須更換。

在維護工作單中加入檢查風扇工作狀況（轉速檢查）的步驟，無論散熱風扇轉速是否正常都要進行散熱風扇葉片的離位清潔工作。同時根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)氣象雷達收發(fā)組的安裝架濾網(wǎng)/風扇組件在15000小時后易發(fā)生故障。對安裝支架濾網(wǎng)/風扇組件定于工作25000小時進行預防性更換提高了散熱風扇工作的可靠性。

3.4 檢查效果（CHECK）階段

檢查效果（CHECK）。對執(zhí)行新方案的工作程序后的效果進行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計，將5天、10天、15天、20天、25天的間隔周期后，機隊中的氣象雷達收發(fā)組散熱風扇濾網(wǎng)堵塞情況以及散熱風扇檢查情況記入表格。對比執(zhí)行新工作程序之前，氣象雷達系統(tǒng)故障率呈現(xiàn)逐年上升的趨勢來看，成果非常明顯。由數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖表可以看出執(zhí)行新舊工作程序的效果：8月之后直到12月，隨著氣溫的下降以及雨季結束，機隊就未再出現(xiàn)氣象雷達的故障了。完全符合所制定的目標。通過8月以后的可靠性統(tǒng)計，B737NG機隊發(fā)生氣象雷達故障的次數(shù)會大大降低至全年不超過3次），計劃制定的目標圓滿達成。

3.5 固化成果（ACTION）階段

固化成果（ACTION）。12月在會議中進行交流研討時，關于提高B737NG機載氣象雷達可靠性的項目被會議確定納入B737NG 機隊維修方案，并且進行推廣：（1）將現(xiàn)有維修方案中的氣象雷達散熱風扇濾網(wǎng)清潔工作程序檢查時間間隔由2A（600H間隔）調整為1A（300H），并通過檢查濾網(wǎng)的損傷情況視情進行更換。（2）對維護工作單進行修訂并規(guī)范雷達濾網(wǎng)清潔程序和標準，加入關于氣象雷達散熱風扇狀況檢查步驟以及檢查標準，要求對雷達散熱風扇進行離位清潔。（3）關于雷達風扇支架/風扇組件，各分子公司依照實際情況可以定為時壽件控制。采用了新的維修方案后，從可靠性中心獲得的2014年氣象雷達系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在整個B737NG機隊進行推廣后，2014年全年機載氣象雷達系統(tǒng)故障31起，除去兩起新引進飛機氣象雷達收發(fā)機故障，實際可納入比較的為29起，相比較2012年的49起下降40.8%，相比較2013年的44起下降34%，由此可以看出，整個機隊氣象雷達故障率下降30%的目標已經(jīng)達到。

對本次PDCA循環(huán)中發(fā)現(xiàn)的問題以及需要改進的問題進行總結，并計劃納入下一個PDCA循環(huán)進行改善、解決。

3.6 下個PDCA循環(huán)需要解決的問題

關于本次PDCA循環(huán)中還未得到解決一些問題有：

（1）因過熱引起的雷達收發(fā)組故障數(shù)據(jù)不全。（2）對于氣象雷達系統(tǒng)其它部件關注不夠，為實現(xiàn)下個目標，制定了下個PDCA循環(huán)的計劃：驅動組件、控制面板故障誘因分析，健全氣象雷達系統(tǒng)預防性維修方案。（3）從維護的經(jīng)濟性來看，降低氣象雷達的維護成本也是下個PDCA循環(huán)的目標之一。比對調整方案前后的總費用，從而達到降低維護成本的目的。

以上3點問題都是我們在本次PDCA循環(huán)過程中發(fā)現(xiàn)需要完善和改進的問題，將根據(jù)實際情況以及可操作性在以后的PDCA循環(huán)中解決。

4 PDCA循環(huán)過程遇到的困難及解決方案

在本次PDCA循環(huán)過程中，我們也遇到了一些困難，如下：（1）營運時間長的老飛機采集數(shù)據(jù)不全，無法進行數(shù)據(jù)對比分析。我們采用人工采集數(shù)據(jù)的方法，按照飛機的注冊號進行分工、制表，要求數(shù)據(jù)精確、全面。確保數(shù)據(jù)的真實、有效。（2）本次課題涉及的部門、人員較多，難以協(xié)調組織以及培訓。首先，我們從各部門抽出專人成立了課題小組，各部門的領導也是各個項目的負責人，形成了組織保障。然后利用業(yè)余時間對小組成員進行了培訓，明確責任，統(tǒng)一標準。新維護方案制定后，馬上組織培訓，保證實施過程的一致性。最后，確定了所有數(shù)據(jù)及時上傳到一個服務器中，便于統(tǒng)一保存和備份。

5 總結與展望

5.1 總結

本文通過對裝配在B737NG飛機上的氣象雷達系統(tǒng)工作原理介紹以及對在實際使用中的故障信息進行統(tǒng)計、分析，找出氣象雷達系統(tǒng)在維護過程中存在的薄弱環(huán)節(jié)，加以改進、完善。在可靠性增長過程中通過按照PDCA循環(huán)理論方法進行分析、可靠性預計、故障模式總結、影響分析及可靠性鑒定試驗驗證等手段證實機載氣象雷達收發(fā)組工作環(huán)境改善后，其系統(tǒng)可靠性增長，并在南航整個機隊進行推廣，大大提升了南航B737NG機隊機載氣象雷達系統(tǒng)的可靠性。

總結整個PDCA循環(huán)過程：

（1）計劃（PLAN）是做好課題的前提，整個過程需要一個實際可行的目標。這個目標必須建立在對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析的基礎之上。依照目標制定完善的計劃并對參與人員進行分工，制定了嚴格的工作程序和工作標準。

（2）同時在執(zhí)行（DO）的過程中，嚴格紀律也是必要的，如果在執(zhí)行的過程中出現(xiàn)偏差就可能帶來統(tǒng)計數(shù)據(jù)上的偏差，可能會導致不能達成目標。

（3）達到預期的目標后，將工作程序化、標準化，對流程固化從而帶來整個系統(tǒng)可靠性的全面提升。對于在PDCA循環(huán)中成功的經(jīng)驗進行了總結，也對需要完善和今后哪里的方向提出了建議和改進措施。

5.2 展望

本論文為提高了機載氣象雷達的可靠性提供了一種思路，在不明顯增加人工工時的條件下，通過改善氣象雷達的工作環(huán)境，提高了機隊機載氣象雷達的可靠性，節(jié)約了人力成本以及維護成本。

期待在今后的工作中解決以下兩個問題：

（1）還需要更長時間的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。驗證本次PDCA循環(huán)效果的同時，為下次PDCA循環(huán)打下基礎。

（2）對機載氣象雷達其他部件的關注不夠，其他部件可靠性也是影響雷達系統(tǒng)可靠性的因素，需要有方法提高這些部件的可靠性。

參考文獻：

[1]曲磊.擬建比鄰建筑對既有隧道的技術影響分析[D].青島理工學，2013.

[2]王文豐.某型機載氣象雷達天線方位掃描伺服系統(tǒng)設計[D].南京航空航天大學，2011.

[3]韓斌.危險天氣區(qū)域下的航班改航路徑規(guī)劃[J].卷宗，2013 （03）：75-76.

[4]黃軍玲.機載氣象雷達故障診斷研究[J].電子世界，2014（22）.

[5]趙雪明，曲紹軍.長春新一代天氣雷達發(fā)射機冷卻系統(tǒng)故障分析[J].吉林氣象，2010（03）：38-39.

[6]張宏智.機載氣象雷達系統(tǒng)的數(shù)字仿真實現(xiàn)方法[J].中國民用航空，2014（09）：110-112.

[7]蔡成仁.雷達原理與氣象雷達系統(tǒng)[M].北京：兵器工業(yè)出版社，

2001：8-12.