民用飛機(jī)襟翼下沉鉸鏈機(jī)構(gòu)維護(hù)成本分析研究

馮成慧，王乾平，劉育斌，唐家強(qiáng)，劉佳奇

（1.航空工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究所，西安 710089）（2.西北工業(yè)大學(xué) 航空學(xué)院，西安 710072）

0 引言

民用飛機(jī)襟翼下沉鉸鏈機(jī)構(gòu)由支臂雙耳、搖臂單耳和銷軸等結(jié)構(gòu)組成，可實(shí)現(xiàn)襟翼的運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)功能，并擔(dān)負(fù)襟翼表面氣動(dòng)載荷傳遞到機(jī)體結(jié)構(gòu)的任務(wù)。依據(jù)CCAR-25-R4，該機(jī)構(gòu)屬于民用飛機(jī)主要結(jié)構(gòu)件（Principal Structural Element，簡(jiǎn)稱PSE），在維護(hù)結(jié)構(gòu)中鉸鏈機(jī)構(gòu)也屬于重要維護(hù) 項(xiàng) 目（Structure Significant Item，簡(jiǎn) 稱SSI）。通常，直接維護(hù)成本（DMC）在飛機(jī)直接運(yùn)營(yíng)成本所占比例達(dá)10%～20%，這部分成本可控裕度較大，具有很大的壓縮空間。因此研究DMC的構(gòu)成要素和預(yù)計(jì)方法對(duì)成本的分析與控制具有重要意義。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究者圍繞飛機(jī)維護(hù)成本的預(yù)計(jì)開展了大量研究，提出了許多成本預(yù)計(jì)方法和模型。C.Sriram等提出了維修計(jì)劃的決策公式和解決問題的啟發(fā)式方法，通過合理安排飛機(jī)維修計(jì)劃，最大限度地減少維護(hù)成本和將飛機(jī)重新分配到航段期間產(chǎn)生的成本，可用于中型航空公司降低維護(hù)成本；M.Fioriti等提出了一種民用飛機(jī)維護(hù)費(fèi)用的估算方法，針對(duì)每個(gè)飛機(jī)部件的維護(hù)成本影響因素存在差異的情況，通過對(duì)子系統(tǒng)級(jí)別的維修成本進(jìn)行評(píng)估，來(lái)量化每個(gè)飛機(jī)部件對(duì)總維修成本的有效影響，實(shí)現(xiàn)更精確的維護(hù)成本預(yù)計(jì)，其預(yù)計(jì)結(jié)果與國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)提供的 參 考 值 具 有 良 好 的 一 致 性；M.Lee等采 用AEA（Association of European Airlines）方法對(duì)客機(jī)的營(yíng)運(yùn)成本進(jìn)行了系統(tǒng)分析，對(duì)維護(hù)成本等要素進(jìn)行了評(píng)估，同時(shí)以香港國(guó)際機(jī)場(chǎng)為背景，考慮了多個(gè)實(shí)際的飛行情景，確定了成本效益最佳的機(jī)型；J.Long等提出了一種基于無(wú)維護(hù)運(yùn)行期理念以可靠性為中心的維護(hù)策略優(yōu)化方法，可在滿足預(yù)定可靠性要求的情況下實(shí)現(xiàn)維護(hù)成本最小化，并通過一個(gè)基于在線可更換單元的實(shí)例，驗(yàn)證了 所 提 出 的 維 護(hù) 策 略 優(yōu) 化 方 法；Cai J等根 據(jù)MSG-3分析法，考慮門檻值和重復(fù)間隔提出了一種成本預(yù)測(cè)方法，用于優(yōu)化檢查等級(jí)、門檻值和重復(fù)檢查間隔，同時(shí)通過該方法建立了飛機(jī)結(jié)構(gòu)的最佳檢查模型，在滿足預(yù)定可靠性要求的情況下實(shí)現(xiàn)了維護(hù)成本最小化；吳靜敏等針對(duì)DMC的預(yù)計(jì)方法精度較低、存在需要大量專家知識(shí)的問題，提出了一種基于案例推理（Case-based Reasoning，簡(jiǎn)稱CBR）的DMC估計(jì)方法，并通過案例驗(yàn)證了該方法預(yù)計(jì)精度比其他方法提高了10%以上；Wang H W等基于模糊支持向量機(jī)提出了一種預(yù)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了民用飛機(jī)設(shè)計(jì)階段動(dòng)態(tài)矩陣的定量預(yù)測(cè)，同時(shí)闡述了所提DMC預(yù)計(jì)方法的分析與建模過程，并將提出的DMC預(yù)測(cè)模型應(yīng)用于新研制的飛機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證；劉余等基于DMC預(yù)計(jì)模型提出了結(jié)構(gòu)修理恢復(fù)成本的計(jì)算方法，同時(shí)通過前中機(jī)身蒙皮壁板非計(jì)劃維修的案例驗(yàn)證所提方法的有效性。然而，現(xiàn)有的DMC預(yù)計(jì)方法多是針對(duì)整機(jī)或者飛機(jī)系統(tǒng)部件在服役期內(nèi)的維護(hù)成本進(jìn)行預(yù)計(jì)，對(duì)飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)的維護(hù)成本預(yù)計(jì)方法的研究并不充分。同時(shí)，現(xiàn)有的DMC預(yù)計(jì)方法通常沒有考慮非計(jì)劃維護(hù)任務(wù)所產(chǎn)生的維護(hù)成本，實(shí)際上這部分費(fèi)用在飛機(jī)實(shí)際運(yùn)營(yíng)過程中是不能忽略的。

針對(duì)以上問題，根據(jù)民用飛機(jī)襟翼下沉鉸鏈機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，本文以損傷容限分析結(jié)果為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，基于MSG-3分析法提出一種民用飛機(jī)下沉鉸鏈機(jī)構(gòu)維護(hù)成本預(yù)計(jì)方法。該方法通過制定MSG-3分析的等級(jí)對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)，量化各項(xiàng)評(píng)定指標(biāo)的模糊性，建立非計(jì)劃維護(hù)的DMC模型，預(yù)計(jì)對(duì)應(yīng)任務(wù)所產(chǎn)生的維護(hù)成本；通過具體機(jī)型襟翼下沉鉸鏈機(jī)構(gòu)的維護(hù)成本對(duì)所提方法的可行性和有效性進(jìn)行驗(yàn)證。

1 維護(hù)成本分析方法

1.1 基于量化指標(biāo)的MSG-3分析法

MSG-3分析法是在工程實(shí)踐中常用的方法，是針對(duì)維護(hù)工作的分析邏輯法，其分析結(jié)果是為系統(tǒng)/分系統(tǒng)指定具體的維護(hù)任務(wù)。對(duì)于飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)，MSG-3中的結(jié)構(gòu)邏輯分析法能做到更直接地評(píng)定結(jié)構(gòu)的惡化程度，該分析法根據(jù)結(jié)構(gòu)項(xiàng)目及持續(xù)性適航的重要性將結(jié)構(gòu)分為SSI和一般結(jié)構(gòu)項(xiàng)目。根據(jù)MSG-3結(jié)構(gòu)邏輯分析，SSI結(jié)構(gòu)維護(hù)任務(wù)的來(lái)源包括環(huán)境退化（Environmental Deterioration，簡(jiǎn)稱ED）、偶然損傷（Accidental Damage，簡(jiǎn)稱AD）、腐蝕預(yù)防和控制（Corrosion Prevention and Control Program，簡(jiǎn)稱CPCP）。此外，針對(duì)損傷容限項(xiàng)目由損傷容限分析（Damage Tolerance Analysis，簡(jiǎn)稱DTA）對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞損傷（Fatigue Damage，簡(jiǎn)稱FD）分析，確定具體的維護(hù)任務(wù)。

確定ED和AD的檢查等級(jí)及檢查間隔需要根據(jù)維護(hù)任務(wù)的驅(qū)動(dòng)因素，評(píng)估環(huán)境退化率（Environmental Deterioration Rating，簡(jiǎn)稱EDR）和偶然損傷率（Accidental Damage Rating，簡(jiǎn)稱ADR），同時(shí) 通 過ED分 析 考 慮CPCP的 任 務(wù) 需 求。EDR包含惡劣環(huán)境暴露等級(jí)、材料的防護(hù)等級(jí)、腐蝕的敏感度等級(jí)和可檢度等級(jí)的綜合評(píng)估；ADR包含偶然損傷可能性等級(jí)、對(duì)損傷擴(kuò)展的敏感等級(jí)、剩余強(qiáng)度等級(jí)和可見性等級(jí)的綜合評(píng)估。在制定維護(hù)任務(wù)的過程中，針對(duì)上述評(píng)估項(xiàng)目會(huì)受到設(shè)計(jì)構(gòu)型、裂紋可檢度和環(huán)境等因素模糊性干擾的問題，為保證分析過程的系統(tǒng)化和一致性，本文通過制定相應(yīng)的評(píng)估等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)量化各因素對(duì)維護(hù)任務(wù)的影響。具體的量化標(biāo)準(zhǔn)如表1所示，EDR和ADR等于各項(xiàng)評(píng)定等級(jí)之和，各項(xiàng)評(píng)定等級(jí)取值均為0/1/2。

表1 評(píng)定等級(jí)對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Comparison standard of rating

此外，F(xiàn)D是在交變載荷的作用下產(chǎn)生裂紋并持續(xù)擴(kuò)展的結(jié)果，同時(shí)也受到飛機(jī)使用時(shí)間的影響，因此確定FD的維護(hù)任務(wù)需要基于裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析，并滿足CCAR25部對(duì)于疲勞和損傷容限評(píng)估的要求。可見，根據(jù)MSG-3進(jìn)行FD分析與結(jié)構(gòu)的DTA是一個(gè)統(tǒng)一的過程，可按照MSG-3的分析邏輯和流程，結(jié)合DTA的結(jié)果，制訂關(guān)于FD的維護(hù)任務(wù)和要求。

民用飛機(jī)襟翼下沉鉸鏈機(jī)構(gòu)屬于SSI項(xiàng)目，結(jié)構(gòu)性能的退化具有時(shí)間延遲的特征，屬于損傷容限項(xiàng)目，其邏輯分析決斷過程如圖1所示。

圖1 MSG-3分析邏輯決斷圖Fig.1 Logic decision diagram of MSG-3 analysis

1.2 基于MSG-3的DMC預(yù)計(jì)模型

分析MSG-3中維護(hù)任務(wù)的來(lái)源和性質(zhì)發(fā)現(xiàn)，ED和FD分析所確定的維護(hù)任務(wù)是周期性的，而AD是離散性事件，經(jīng)AD分析所確定的維護(hù)任務(wù)檢查時(shí)間并不固定，因此需要建立適用于計(jì)劃維護(hù)和非計(jì)劃維護(hù)的DMC預(yù)計(jì)模型。相對(duì)傳統(tǒng)的預(yù)計(jì)方法，基于MSG-3的DMC預(yù)計(jì)模型避免了只考慮計(jì)劃維護(hù)產(chǎn)生的費(fèi)用導(dǎo)致與實(shí)際運(yùn)營(yíng)偏差較大的問題，通過建立適用性不同的DMC預(yù)計(jì)模型，考慮了飛機(jī)結(jié)構(gòu)檢查產(chǎn)生的全部費(fèi)用。

（1）計(jì)劃維修

機(jī)體結(jié)構(gòu)的計(jì)劃維修任務(wù)一般來(lái)源于FD和ED，其門檻值、檢查間隔決定了在飛機(jī)服役期內(nèi)的檢查頻次，檢查方法決定了人工成本和材料費(fèi)用?；陲w機(jī)結(jié)構(gòu)計(jì)劃維護(hù)DMC的構(gòu)成要素和影響因素，建立結(jié)構(gòu)計(jì)劃維護(hù)項(xiàng)目的DMC預(yù)計(jì)模型：

式中：F為頻次矩陣；Q為數(shù)量矩陣；H為人工成本矩陣；M為材料成本矩陣。

式（1）中的各矩陣由下列公式求解：

式中：i為任務(wù)序號(hào)；n為任務(wù)數(shù)量；N為每個(gè)任務(wù)在服役期間的任務(wù)次數(shù)；L為每個(gè)任務(wù)對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的生命周期；N為每個(gè)任務(wù)涉及的項(xiàng)目在飛機(jī)上的安 裝數(shù)量；R為人工工時(shí)費(fèi)率；T為 每個(gè)任 務(wù) 的 接 近 時(shí) 間；T為 維 修 時(shí) 間；C為 材 料成本。

（2）非計(jì)劃維修

相對(duì)于計(jì)劃維護(hù)任務(wù)，非計(jì)劃維護(hù)任務(wù)呈現(xiàn)出明顯的離散性，缺少固定的門檻值和檢查間隔，導(dǎo)致非計(jì)劃維護(hù)成本難以預(yù)計(jì)。分析非計(jì)劃維護(hù)的觸發(fā)條件發(fā)現(xiàn)，只有出現(xiàn)偶然事件時(shí)，才會(huì)執(zhí)行非計(jì)劃維護(hù)任務(wù)。同時(shí)，在不同機(jī)體部位出現(xiàn)偶然事件，所執(zhí)行的非計(jì)劃維護(hù)任務(wù)是不同的，例如：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生鳥擊時(shí)，并不需要執(zhí)行檢查雷達(dá)罩的維護(hù)任務(wù)。因此，可以通過大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)偶然事件的發(fā)生概率以及偶然事件對(duì)不同機(jī)體結(jié)構(gòu)的影響程度，計(jì)算在服役期內(nèi)的維護(hù)頻次，從而實(shí)現(xiàn)非計(jì)劃維護(hù)成本的預(yù)計(jì)。

為解決飛機(jī)結(jié)構(gòu)非計(jì)劃維護(hù)成本預(yù)計(jì)困難的問題，在計(jì)劃維護(hù)模型的基礎(chǔ)上引入概率系數(shù)矩陣、改進(jìn)維護(hù)頻次的計(jì)算方法，用以衡量在飛機(jī)服役期內(nèi)每飛行小時(shí)的平均非計(jì)劃維護(hù)頻次。以此建立非計(jì)劃維護(hù)項(xiàng)目的DMC預(yù)計(jì)模型：

式中：K為概率系數(shù)矩陣；F為頻次矩陣；Q為數(shù)量矩陣；H為人工成本矩陣；M為材料成本矩陣。

式（6）中的各矩陣由下列公式求解：

式中：q為偶然事件對(duì)所研究對(duì)象的影響程度；P為每個(gè)偶然事件的發(fā)生概率；U為飛機(jī)在服役期間飛行循環(huán)與飛行小時(shí)的比值。

1.3 DMC預(yù)計(jì)模型的數(shù)據(jù)流

基于MSG-3的計(jì)劃維護(hù)DMC預(yù)計(jì)模型的數(shù)據(jù)傳遞過程如圖2所示，非計(jì)劃維護(hù)DMC預(yù)計(jì)模型的數(shù)據(jù)傳遞過程如圖3所示。

圖2 計(jì)劃維護(hù)DMC預(yù)計(jì)模型數(shù)據(jù)流Fig.2 Data flow of scheduled maintenance DMC model

圖3 非計(jì)劃維護(hù)DMC預(yù)計(jì)模型數(shù)據(jù)流Fig.3 Data flow of unscheduled maintenance DMC model

計(jì)劃維護(hù)DMC預(yù)計(jì)模型的主要輸入為MSG-3中的FD分析和ED分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)。該模型通過門檻值、檢查間隔和飛機(jī)利用率計(jì)算在服役期內(nèi)的維護(hù)頻次，并根據(jù)檢查方法開展維護(hù) 任 務(wù) 分 析（Maintenance Task Analysis，簡(jiǎn) 稱MTA），計(jì)算當(dāng)前市場(chǎng)情況下產(chǎn)生的材料費(fèi)（可沒有）和工時(shí)費(fèi)；根據(jù)各輸入?yún)?shù)，采用式（1）計(jì)算計(jì)劃維護(hù)的DMC。

相對(duì)計(jì)劃維護(hù)，非計(jì)劃維護(hù)DMC預(yù)計(jì)模型輸入較多，主要為偶然事件統(tǒng)計(jì)概率、AD分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)。其中，概率系數(shù)矩陣直接由偶然事件對(duì)部件的影響程度確定，在服役期內(nèi)的維護(hù)頻次根據(jù)偶然事件的發(fā)生概率和飛行循環(huán)與飛行小時(shí)的比值進(jìn)行計(jì)算，其余參數(shù)計(jì)算過程與計(jì)劃維護(hù)一致。

2 襟翼下沉鉸鏈機(jī)構(gòu)維護(hù)成本分析流程

本文預(yù)計(jì)方法包括損傷容限分析、MSG-3分析和維護(hù)成本預(yù)計(jì)3個(gè)部分，如圖4所示。首先，根據(jù)結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)和材料屬性進(jìn)行DTA，為后續(xù)分析提供裂紋擴(kuò)展數(shù)據(jù)和檢查維護(hù)要求。然后，基于DTA提供的裂紋擴(kuò)展壽命和裂紋擴(kuò)展路徑開展MSG-3分析，通過疲勞損傷分析、環(huán)境退化分析和偶然損傷分析制定滿足DTA門檻值要求和檢查間隔要求的維護(hù)方案，同時(shí)由MTA報(bào)告將門檻值、檢查間隔和維護(hù)時(shí)間等數(shù)據(jù)輸入到DMC預(yù)計(jì)模型。最后，考慮在市場(chǎng)情況下的人工成本和材料費(fèi)用，根據(jù)維護(hù)任務(wù)的不同應(yīng)用DMC預(yù)計(jì)模型實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的維護(hù)成本預(yù)計(jì)。

圖4 襟翼下沉鉸鏈機(jī)構(gòu)維護(hù)成本分析流程Fig.4 Maintenance cost analysis process of flap sinking hinge mechanism

3 案例分析

根據(jù)損傷容限分析結(jié)果，通過具體機(jī)型襟翼下沉鉸鏈機(jī)構(gòu)在服役期內(nèi)的維護(hù)成本預(yù)計(jì)，驗(yàn)證所提方法的可行性和有效性。具體機(jī)型的襟翼下沉鉸鏈機(jī)構(gòu)如圖5所示，由支臂雙耳、搖臂單耳和銷軸結(jié)構(gòu)組成。當(dāng)前下沉鉸鏈的軸承一般選用自潤(rùn)滑軸承，本文不對(duì)其維護(hù)成本進(jìn)行討論。搖臂單耳結(jié)構(gòu)為鋁合金，耳片材料采用7050-T7451；支臂雙耳結(jié)構(gòu)為鈦合金，耳片材料采用Ti-6Al-4V；銷軸結(jié)構(gòu)采用PH13-8Mo。

圖5 襟翼下沉鉸鏈機(jī)構(gòu)Fig.5 Flap sinking hinge mechanism

3.1 損傷容限結(jié)果

基于襟翼下沉鉸鏈機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料屬性，通過Abaqus聯(lián)合Franc3D的損傷容限仿真分析，得到襟翼下沉鉸鏈機(jī)構(gòu)各結(jié)構(gòu)的裂紋擴(kuò)展壽命，如圖6所示，其中FC為飛行循環(huán)數(shù)。

圖6 各結(jié)構(gòu)的裂紋擴(kuò)展壽命Fig.6 Crack growth life of each structure

支臂雙耳裂紋擴(kuò)展壽命為3 811 709 FC，搖臂單耳裂紋擴(kuò)展壽命為4 528 327 FC，銷軸結(jié)構(gòu)裂紋擴(kuò)展壽命為1 168 804 FC。為保證機(jī)體結(jié)構(gòu)安全，在滿足結(jié)構(gòu)安全系數(shù)為2的情況下，確定各結(jié)構(gòu)檢查的門檻值和檢查間隔要求，如表2所示。

表2 門檻值和檢查間隔要求Table 2 Threshold and interval requirements

3.2 襟翼下沉鉸鏈機(jī)構(gòu)的MSG-3分析

表2中給出了門檻值和檢查間隔的安全限制邊界，經(jīng)MSG-3分析確定的門檻值和檢查間隔都不能超過該限制。根據(jù)1.2節(jié)闡述的MSG-3分析法，確定襟翼下沉鉸鏈機(jī)構(gòu)FD、ED和AD的維護(hù)任務(wù)具體要求。

基于各結(jié)構(gòu)的裂紋擴(kuò)展壽命，結(jié)合該機(jī)型的C檢4 800 FC、D檢24 000 FC，確定FD檢查的門檻值為D檢，檢查間隔為3C檢（14 400 FC）。裂紋擴(kuò)展路徑如圖7所示。

圖7 裂紋擴(kuò)展路徑Fig.7 Crack growth path

從圖7可以看出：裂紋（在圖7中用紅色進(jìn)行標(biāo)注）會(huì)被結(jié)構(gòu)遮擋導(dǎo)致無(wú)法直接通過目視觀察到。為確保裂紋在規(guī)定的剩余強(qiáng)度范圍內(nèi)可被檢出，所有結(jié)構(gòu)均采用特別詳細(xì)檢查（Special Detailed Inspection，簡(jiǎn) 稱SDI），即 離 位 的 滲 透 檢查法。

分析襟翼下沉鉸鏈機(jī)構(gòu)的工作環(huán)境和所在位置發(fā)現(xiàn)，該機(jī)構(gòu)位于機(jī)翼后緣部位，屬于偶然事件頻發(fā)區(qū)域，受腐蝕、環(huán)境的影響很小，因此襟翼下沉鉸鏈機(jī)構(gòu)只需要在發(fā)生偶然事件時(shí)進(jìn)行AD檢查，忽略ED造成的影響。根據(jù)MSG-3進(jìn)行ADR評(píng)估，確定各結(jié)構(gòu)的檢查任務(wù)，具體分析過程如表3所示，其中GVI（General Visual Inspection）為一般目視檢查，DET（Detail Inspection）為詳細(xì)目視檢查，從表3可以看出：支臂雙耳和搖臂單耳ADR為6，可見性較好，采用GVI進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢查；而銷軸結(jié)構(gòu)被耳片結(jié)構(gòu)遮擋導(dǎo)致GVI不適用，采用DET進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢查。然而，AD的隨機(jī)性和概率性導(dǎo)致檢查的周期和頻次并不固定，使得維護(hù)成本也難以精確預(yù)計(jì)。為解決該問題，本文提出非計(jì)劃維護(hù)任務(wù)的DMC預(yù)計(jì)模型，通過建立偶然事件與檢查頻次之間的聯(lián)系，衡量在飛機(jī)服役期內(nèi)的檢查頻次。非計(jì)劃維護(hù)任務(wù)的DMC預(yù)計(jì)模型的數(shù)據(jù)輸入如表4所示，其中，偶然事件發(fā)生次數(shù)和發(fā)生概率來(lái)自2015年《中國(guó)民用航空安全信息統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告》；影響程度按該偶然事件影響部位統(tǒng)計(jì)結(jié)果給出，例如鳥擊的影響程度來(lái)自2015年《鳥擊航空器信息分析報(bào)告》。

表3 MSG-3分析過程Table 3 Analysis process of MSG-3

表4 偶然事件的發(fā)生概率和影響程度Table 4 Occurrence probability and influence degree of accidental events

3.3 DMC預(yù)計(jì)

根據(jù)上述對(duì)襟翼下沉鉸鏈機(jī)構(gòu)維護(hù)任務(wù)的分析，整理匯總得到MTA報(bào)告，如表5所示，其中，接近時(shí)間和檢查時(shí)間參考相關(guān)機(jī)型AMM（Aircraft Maintenance Manual）的操作程序和工程實(shí)踐確定。同時(shí)，考慮到不同的檢查任務(wù)間有著重復(fù)的接近時(shí)間，對(duì)能夠同時(shí)接近的檢查任務(wù)進(jìn)行整合，以符合工程實(shí)際。

表5 結(jié)構(gòu)檢查任務(wù)匯總表Table 5 Summary of structural inspection tasks

基于表5給出的詳細(xì)信息，襟翼下沉鉸鏈機(jī)構(gòu)的DMC按照式（1）～式（8），結(jié)合飛機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。DMC預(yù)計(jì)結(jié)果匯總?cè)绫?所示，在本案例中，只計(jì)算一個(gè)襟翼下沉鉸鏈機(jī)構(gòu)的維護(hù)成本。根據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)慣例，取SDI人工工時(shí)費(fèi)率為80美元/小時(shí)，材料費(fèi)取20美元；GVI和DET的費(fèi)率為60美元/小時(shí)，原位維修不消耗材料。

表6 維護(hù)成本預(yù)計(jì)結(jié)果匯總Table 6 Summary of maintenance cost prediction

飛機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)：

（1）在服役期間，飛機(jī)的年利用率為3 000飛行小時(shí)/年；

（2）飛行循環(huán)和飛行小時(shí)比為1∶1；

（3）飛機(jī)設(shè)計(jì)生命周期為60 000 FC。

從表6可以看出：AD檢查的維護(hù)成本費(fèi)用已經(jīng)占到了總費(fèi)用的14.21%。顯然，在實(shí)際運(yùn)營(yíng)過程中，不能忽略AD檢查產(chǎn)生的維護(hù)成本。

采用本文所建立的基于MSG-3的DMC模型進(jìn)行預(yù)計(jì)，得到的預(yù)計(jì)結(jié)果對(duì)比如圖8所示。預(yù)計(jì)結(jié)果與文獻(xiàn)［25］中提出的改進(jìn)Liebeck模型以及實(shí)際值進(jìn)行對(duì)比，從圖8可以看出：采用本文所提方法的模型預(yù)計(jì)準(zhǔn)確度提高了24.69%，證明該方法更加貼近運(yùn)營(yíng)實(shí)際。

圖8 預(yù)計(jì)結(jié)果對(duì)比Fig.8 Comparison of prediction results

4 結(jié)論

（1）針對(duì)民用飛機(jī)襟翼下沉鉸鏈機(jī)構(gòu)維護(hù)成本預(yù)計(jì)與實(shí)際運(yùn)營(yíng)差距較大的情況，本文基于MSG-3分析法提出了一種針對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)維護(hù)成本的預(yù)計(jì)方法，相對(duì)其他方法更加方便快捷、更加貼近運(yùn)營(yíng)實(shí)際。

（2）在實(shí)際運(yùn)營(yíng)過程中，非計(jì)劃維護(hù)成本在DMC中占據(jù)一定比例，尤其是對(duì)于機(jī)翼、尾翼和雷達(dá)罩等結(jié)構(gòu)，非計(jì)劃維護(hù)成本甚至成為DMC的主要部分。因此，能否忽略非計(jì)劃維護(hù)成本需要分析離散性損傷源的發(fā)生概率及其對(duì)研究對(duì)象的影響程度。

（3）針對(duì)非計(jì)劃維護(hù)成本被忽略的情況，本文制定了ADR和EDR等級(jí)評(píng)定的量化標(biāo)準(zhǔn)，引入概率系數(shù)矩陣并改進(jìn)了頻次矩陣的計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)了計(jì)劃維護(hù)成本和非計(jì)劃維護(hù)成本的客戶化預(yù)計(jì)。

（4）本文提供了一種在缺少維護(hù)方案的情況下，以損傷容限分析結(jié)果為基礎(chǔ)，應(yīng)用MSG-3分析法為維護(hù)成本分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的思路。