基于場(chǎng)景分析的航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修性評(píng)估方法研究

顧海健 邵傳金

摘要：以某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇進(jìn)氣錐前段為例，結(jié)合具體的維修對(duì)象介紹維修性評(píng)估的全過(guò)程。通過(guò)確定航空發(fā)動(dòng)機(jī)各部件系統(tǒng)相關(guān)維修對(duì)象和維修場(chǎng)景，分析維修步驟，建立維修流程，進(jìn)行維修性定量和定性要求評(píng)估，制定出一套基于場(chǎng)景分析的航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修性評(píng)估方法。

關(guān)鍵詞：維修對(duì)象；維修場(chǎng)景；維修流程；維修性評(píng)估

Keywords： maintenance object；maintenance scenarios；maintenance process；maintainability evaluation

0 引言

維修性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進(jìn)行維修時(shí)保持或恢復(fù)到規(guī)定狀態(tài)的能力[1]。航空發(fā)動(dòng)機(jī)是工業(yè)皇冠上的明珠，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)中保證其功能、性能、強(qiáng)度、適航達(dá)標(biāo)是研制過(guò)程中的最低要求，同時(shí)，維修性的好壞將直接影響到客戶的選擇進(jìn)而影響到航空發(fā)動(dòng)機(jī)的商業(yè)成功[2]。因此，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制過(guò)程中需要開(kāi)展維修性設(shè)計(jì)，同時(shí)開(kāi)展維修性的分析評(píng)估，并在整個(gè)研發(fā)中不斷地設(shè)計(jì)優(yōu)化，最終達(dá)到維修性的最優(yōu)化，保障航空發(fā)動(dòng)機(jī)的順暢運(yùn)營(yíng)。

本文以某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇進(jìn)氣錐前段的維修性評(píng)估過(guò)程為例，闡述發(fā)動(dòng)機(jī)各部件系統(tǒng)維修對(duì)象、相關(guān)維修對(duì)象的維修場(chǎng)景、相應(yīng)維修場(chǎng)景下維修對(duì)象的維修步驟以及維修流程的確定方法和建立過(guò)程，制定一套基于場(chǎng)景分析的航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修性評(píng)估方法。圖1為基于場(chǎng)景分析的發(fā)動(dòng)機(jī)維修性評(píng)估流程示意圖。

1 確定維修對(duì)象

航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修對(duì)象的確定應(yīng)遵循以下4個(gè)步驟。

1）確定維修對(duì)象需求

參考目前主流的相似機(jī)型，梳理手冊(cè)（ESM）中的每一項(xiàng)維修任務(wù)，確定維修對(duì)象，按ATA章節(jié)號(hào)進(jìn)行分類(lèi)，形成參考機(jī)型各部件系統(tǒng)維修清單。維修對(duì)象的層級(jí)細(xì)化到ATA的第6位，如71-11-01左風(fēng)扇罩。

2）分析組件明細(xì)表

零組件明細(xì)表列出了組件的下一級(jí)零組件清單以及相應(yīng)的裝配數(shù)量。根據(jù)零件目錄、工程圖紙和零組件明細(xì)表進(jìn)行分析，確定各部件系統(tǒng)組件明細(xì)表中承擔(dān)部件系統(tǒng)功能的零組件。

3）確定航線可更換單元（LRU）清單

參考國(guó)內(nèi)外相似機(jī)型LRU制定經(jīng)驗(yàn)和某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)方案，再依據(jù)LRU的基本劃分原則，包括是否限壽件、傳感器、冗余、故障率等方面，最終形成某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的LRU清單。

4）形成維修對(duì)象清單

參考成熟機(jī)型的維修對(duì)象清單，依據(jù)某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件系統(tǒng)的組件明細(xì)表以及LRU清單，確定各部件系統(tǒng)維修對(duì)象清單，維修對(duì)象清單應(yīng)涵蓋計(jì)劃維修任務(wù)和非計(jì)劃維修任務(wù)。

以某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇增壓級(jí)為例，其維修對(duì)象清單如表1所示。

2 確定維修場(chǎng)景

航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修場(chǎng)景的確定應(yīng)包括以下3個(gè)步驟。

1）確定維修任務(wù)需求

梳理相似機(jī)型手冊(cè)（ESM）中的維修任務(wù)，包括拆卸安裝、檢查、勤務(wù)、測(cè)試、恢復(fù)等。按相應(yīng)的維修對(duì)象整理對(duì)應(yīng)的維修任務(wù)，最后形成相似機(jī)型各部件系統(tǒng)維修任務(wù)清單。

2）確定維修任務(wù)

參考并梳理維修工程分析出的計(jì)劃維修任務(wù)和非計(jì)劃維修任務(wù)，包括潤(rùn)滑或勤務(wù)、使用/目視檢查、檢查/功能檢查、恢復(fù)、報(bào)廢等。同時(shí)，梳理某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)各部件系統(tǒng)裝配工藝文件，形成裝配工藝文件清單。各部件系統(tǒng)維修任務(wù)應(yīng)包含以上兩部分內(nèi)容。

3）形成相關(guān)維修對(duì)象的維修場(chǎng)景

結(jié)合相似機(jī)型的維修任務(wù)及某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件系統(tǒng)的維修任務(wù)，結(jié)合航線維修及車(chē)間維修的實(shí)際情況，確定某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)各部件系統(tǒng)最大維修任務(wù)清單，并明確相應(yīng)維修對(duì)象的維修場(chǎng)景。

根據(jù)表1中風(fēng)扇增壓級(jí)維修清單涉及的維修對(duì)象，維修場(chǎng)景可按表2所示進(jìn)行劃分。

3 確定相關(guān)維修場(chǎng)景下的維修流程

航空發(fā)動(dòng)機(jī)各部件系統(tǒng)維修對(duì)象相關(guān)維修場(chǎng)景下的維修流程應(yīng)包括以下3個(gè)步驟。

1）確定維修步驟需求

梳理維修任務(wù)清單中相似機(jī)型維修任務(wù)的主要維修步驟，包括維修步驟中涉及的維修工具、地面支援設(shè)備、消耗品、人員姿勢(shì)、維修時(shí)間等。

2）分析裝配工藝

梳理維修任務(wù)清單中各部件系統(tǒng)裝配的主要工藝步驟，包括裝配工藝中涉及的工具工裝、消耗品、人員姿勢(shì)、人工時(shí)等。

3）建立維修對(duì)象在相關(guān)維修場(chǎng)景下的維修流程

參考類(lèi)似機(jī)型維修任務(wù)步驟及某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)各部件系統(tǒng)裝配工藝，結(jié)合航線維修及車(chē)間維修的實(shí)際情況，建立各部件系統(tǒng)維修對(duì)象在XX維修場(chǎng)景下的維修流程。

以表2中拆卸/安裝場(chǎng)景下的風(fēng)扇進(jìn)氣錐前段為例，建立的維修流程如表3所示。

4 維修性定量分析

4.1 定量設(shè)計(jì)要求

航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修性相關(guān)的定量設(shè)計(jì)要求為航線可更換單元（LRU）的平均更換時(shí)間，所對(duì)應(yīng)維修對(duì)象為發(fā)動(dòng)機(jī)LRU，維修場(chǎng)景為拆卸/安裝。針對(duì)整機(jī)提出的維修性定量設(shè)計(jì)要求，經(jīng)維修性建模分配后得到各部件系統(tǒng)相關(guān)LRU在拆裝場(chǎng)景下的平均更換時(shí)間，例如，風(fēng)扇進(jìn)氣錐前端在拆卸/安裝場(chǎng)景下的平均更換時(shí)間為21min。

維修對(duì)象中非LRU件暫不進(jìn)行定量分析。

4.2 維修性定量分析

以表3中建立的拆卸/安裝場(chǎng)景下風(fēng)扇進(jìn)氣錐前段的維修流程為例，參考美軍標(biāo)MIL-HDBK-470A[3]并結(jié)合工程實(shí)踐，給出每個(gè)維修步驟的實(shí)際維修時(shí)間，如表4所示。

進(jìn)氣錐前段的維修性定量分析表明，進(jìn)氣錐前段拆卸/安裝時(shí)間共計(jì)17min，滿足“風(fēng)扇進(jìn)氣錐前端在拆卸/安裝場(chǎng)景下的平均更換時(shí)間不大于21min”的維修性要求。

5 維修性定性分析

5.1 定性設(shè)計(jì)要求

維修性相關(guān)的定性設(shè)計(jì)要求可分為可達(dá)性、可操作性、標(biāo)準(zhǔn)化、互換性、模塊化、防差錯(cuò)、標(biāo)記標(biāo)識(shí)、維修安全性、人機(jī)工程及可修復(fù)性，適用于第2節(jié)中確定的所有維修對(duì)象，也適用于第3節(jié)確定的所有維修場(chǎng)景。換言之，各部件系統(tǒng)維修對(duì)象在相關(guān)維修場(chǎng)景下應(yīng)滿足維修可達(dá)性、可操作性、標(biāo)準(zhǔn)化、互換性、模塊化、防差錯(cuò)、標(biāo)記標(biāo)識(shí)、維修安全性、人機(jī)工程及可修復(fù)性等要求，如風(fēng)扇葉片在拆卸安裝時(shí)應(yīng)滿足互換性要求。

5.2 維修性定性分析

以表3中建立的拆卸/安裝場(chǎng)景下風(fēng)扇進(jìn)氣錐前段的維修流程為例，結(jié)合實(shí)際工程設(shè)計(jì)情況，給出進(jìn)氣錐前段維修性設(shè)計(jì)要求的符合性說(shuō)明，如表5所示。

進(jìn)氣錐前段的維修性定性分析表明，進(jìn)氣錐前段的設(shè)計(jì)基本滿足可達(dá)性設(shè)計(jì)要求、可操作性設(shè)計(jì)要求、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)要求、標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)要求和維修安全性設(shè)計(jì)要求，維修性水平良好。

6 結(jié)論

建立了基于場(chǎng)景分析的航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修性評(píng)估方法，并結(jié)合具體維修對(duì)象風(fēng)扇進(jìn)氣錐前段進(jìn)行了維修性定量及定性分析評(píng)估后，得出以下結(jié)論：

1）基于建立的發(fā)動(dòng)機(jī)維修性評(píng)估方法，經(jīng)維修性定量分析，拆卸/安裝場(chǎng)景下的風(fēng)扇進(jìn)氣錐前段的平均更換時(shí)間為17min，滿足維修性定量設(shè)計(jì)要求。

2）基于建立的發(fā)動(dòng)機(jī)維修性評(píng)估方法，經(jīng)維修性定性分析，拆卸/安裝場(chǎng)景下的風(fēng)扇進(jìn)氣錐前段的設(shè)計(jì)基本滿足可達(dá)性設(shè)計(jì)要求、可操作性設(shè)計(jì)要求、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)要求、標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)要求和維修安全性設(shè)計(jì)要求，維修性水平良好。

3）風(fēng)扇進(jìn)氣錐前段的維修性分析結(jié)果表明，建立的基于場(chǎng)景分析的航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修性評(píng)估方法適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)階段的維修性評(píng)估工作，并可擴(kuò)展應(yīng)用于其他維修對(duì)象各種維修場(chǎng)景下的維修性水平分析，為后續(xù)維修性設(shè)計(jì)更新迭代提供反饋。

參考文獻(xiàn)

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[3] MIL-HDBK-470A，Designing and Developing Maintainable Products And Systems [S].