提高B737NG飞机机载气象雷达可靠性方法研究

    涂用军

    摘 要：本文通过结合气象雷达系统原理与B737NG飞机气象雷达系统实际维护经验，分析了机载气象雷达系统的发展过程、系统原理、系统结构、部件性能以及系统工作状态，利用管理学中的PDCA循环理论，研究如何提高737NG飞机机载气象雷达系统可靠性，在机队进行实践。研究过程中，对气象雷达系统原理进行分析，再结合B737NG机队的可靠性数据，提出影响气象雷达正常工作性能的各项因素，在实际工作中进行应用并通过可靠性数据进行跟踪，最后对采取措施的效果进行评估。通过本次研究，在不显著增加维护工作量和维修成本的情况下，通过相应维护工作的实施，切实提高B737NG飞机气象雷达系统的可靠性，降低其对航班正常性的影响。

    关键词：B737NG；飞机；气象雷达；PDCA；可靠性

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

    1 论文研究理论基础：PDCA循环理论简介

    PDCA循环是能使任何一项活动有效进行的一种合乎逻辑的工作程序，特别是在质量管理中得到了广泛的应用。P、D、C、A四个英文字母所代表的意义如下：

    P（Plan）——计划。包括方针和目标的确定以及活动计划的制定；

    D（DO）——执行。执行就是具体运作，实现计划中的内容；

    C（Check）——检查。就是要总结执行计划的结果，分清哪些对了，哪些错了，明确效果，找出问题；

    A（Action）——行动（或处理）。对总结检查的结果进行处理，成功的经验加以肯定，并予以标准化，或制定作业指导书，便于以后工作时遵循；对于失败的教训也要总结，以免重现。对于没有解决的问题，应提交给下一个PDCA循环中去解决。

    2 机载气象雷达系统可靠性的现状

    为了分析气象雷达的可靠性现状，从可靠性管理中心收集了近三年来B737NG机队的气象雷达系统的可靠性数据，并进行了分析。

    从B737NG机队可靠性数据来看，在所有故障中，最后判明故障原因的故障件，气象雷达收发组故障占全部故障部件的75.72%，占了绝大多数，远高于其他部件发生故障的概率。另外，散热风扇、天线驱动组件、控制面板故障比率大约各占整个雷达系统故障部件的10%左右。

    本文下一节就运用标准的全面质量管理（PDCA循环）理论对机载气象雷达的可靠性进行研究分析，找到提高机载气象雷达可靠性的方法。

    3 运用“PDCA”循环提高机载气象雷达系统可靠性

    对气象雷达系统可靠性数据进行分析：气象雷达系统的故障率在逐年提高，并且故障主要集中在4-8月的梅雨季节，且主要故障件为气象雷达收发机。

    3.1 提高气象雷达系统可靠性方法在实际工作中的应用

    从前期理论分析可知，在不改变B737NG飞机气象雷达系统设计的情况下，航线维护、定检维护可以从改善气象雷达收发组的工作环境来提高其可靠性。

    按照全面质量管理PDCA循環理论，雷达收发组的故障率降低就是影响气象雷达系统可靠性的关键所在。

    3.2 计划阶段（PLAN）

    基于以上的分析，可以看出，随着飞机使用年限的增长和大气环境的改变，飞机部件的可靠性也在发生着变化。按照标准的PDCA循环理论，制定详细周密的整体计划，如图1所示。

    PLAN（计划）--制定计划、明确目标。通过人、机、料、法、环各种原因的排列分析，将所有可能影响气象雷达散热条件全部罗列出来。

    将此项目的目标定为将气象雷达系统故障率降低30%，提高气象雷达系统的可靠性，降低气象雷达的维护成本。最后，参照此目标，对参与人员进行了细致的分工，制定了工作计划。

    3.3 对策实施（DO）阶段

    对策实施（DO）：对散热风扇机器滤网的维护方案进行必要的小幅调整，在维修方案中雷达收发组散热风扇滤网清洁工作维护方案为2A（时间间隔为600H）执行一次。鉴于目前国内大气污染严重，大气中颗粒物比较多，因此，将清洁风扇滤网的时间间隔从2A（600H间隔）调整为1A（300H间隔）执行。同时，发现了当风扇滤网严重堵塞时，可以使用高压氮气瓶以及清洁液吹洗，发现破损则采用视情更换。原工作程序中并未提出散热风扇的检查步骤，实际维护工作中发现有个别散热风扇转速下降、甚至失效的情况，增加检查散热风扇工作状况（转速）的步骤，检查发现散热风扇卡阻的情况，必须更换。

    在维护工作单中加入检查风扇工作状况（转速检查）的步骤，无论散热风扇转速是否正常都要进行散热风扇叶片的离位清洁工作。同时根据数据统计发现气象雷达收发组的安装架滤网/风扇组件在15000小时后易发生故障。对安装支架滤网/风扇组件定于工作25000小时进行预防性更换提高了散热风扇工作的可靠性。

    3.4 检查效果（CHECK）阶段

    检查效果（CHECK）。对执行新方案的工作程序后的效果进行了数据统计，将5天、10天、15天、20天、25天的间隔周期后，机队中的气象雷达收发组散热风扇滤网堵塞情况以及散热风扇检查情况记入表格。对比执行新工作程序之前，气象雷达系统故障率呈现逐年上升的趋势来看，成果非常明显。由数据统计图表可以看出执行新旧工作程序的效果：8月之后直到12月，随着气温的下降以及雨季结束，机队就未再出现气象雷达的故障了。完全符合所制定的目标。通过8月以后的可靠性统计，B737NG机队发生气象雷达故障的次数会大大降低至全年不超过3次），计划制定的目标圆满达成。

    3.5 固化成果（ACTION）阶段

    固化成果（ACTION）。12月在会议中进行交流研讨时，关于提高B737NG机载气象雷达可靠性的项目被会议确定纳入B737NG 机队维修方案，并且进行推广：（1）将现有维修方案中的气象雷达散热风扇滤网清洁工作程序检查时间间隔由2A（600H间隔）调整为1A（300H），并通过检查滤网的损伤情况视情进行更换。（2）对维护工作单进行修订并规范雷达滤网清洁程序和标准，加入关于气象雷达散热风扇状况检查步骤以及检查标准，要求对雷达散热风扇进行离位清洁。（3）关于雷达风扇支架/风扇组件，各分子公司依照实际情况可以定为时寿件控制。采用了新的维修方案后，从可靠性中心获得的2014年气象雷达系统故障数据统计，在整个B737NG机队进行推广后，2014年全年机载气象雷达系统故障31起，除去两起新引进飞机气象雷达收发机故障，实际可纳入比较的为29起，相比较2012年的49起下降40.8%，相比较2013年的44起下降34%，由此可以看出，整个机队气象雷达故障率下降30%的目标已经达到。

    对本次PDCA循环中发现的问题以及需要改进的问题进行总结，并计划纳入下一个PDCA循环进行改善、解决。

    3.6 下个PDCA循环需要解决的问题

    关于本次PDCA循环中还未得到解决一些问题有：

    （1）因过热引起的雷达收发组故障数据不全。（2）对于气象雷达系统其它部件关注不够，为实现下个目标，制定了下个PDCA循环的计划：驱动组件、控制面板故障诱因分析，健全气象雷达系统预防性维修方案。（3）从维护的经济性来看，降低气象雷达的维护成本也是下个PDCA循环的目标之一。比对调整方案前后的总费用，从而达到降低维护成本的目的。

    以上3点问题都是我们在本次PDCA循环过程中发现需要完善和改进的问题，将根据实际情况以及可操作性在以后的PDCA循环中解决。

    4 PDCA循环过程遇到的困难及解决方案

    在本次PDCA循环过程中，我们也遇到了一些困难，如下：（1）营运时间长的老飞机采集数据不全，无法进行数据对比分析。我们采用人工采集数据的方法，按照飞机的注册号进行分工、制表，要求数据精确、全面。确保数据的真实、有效。（2）本次课题涉及的部门、人员较多，难以协调组织以及培训。首先，我们从各部门抽出专人成立了课题小组，各部门的领导也是各个项目的负责人，形成了组织保障。然后利用业余时间对小组成员进行了培训，明确责任，统一标准。新维护方案制定后，马上组织培训，保证实施过程的一致性。最后，确定了所有数据及时上传到一个服务器中，便于统一保存和备份。

    5 总结与展望

    5.1 总结

    本文通过对装配在B737NG飞机上的气象雷达系统工作原理介绍以及对在实际使用中的故障信息进行统计、分析，找出气象雷达系统在维护过程中存在的薄弱环节，加以改进、完善。在可靠性增长过程中通过按照PDCA循环理论方法进行分析、可靠性预计、故障模式总结、影响分析及可靠性鉴定试验验证等手段证实机载气象雷达收发组工作环境改善后，其系统可靠性增长，并在南航整个机队进行推广，大大提升了南航B737NG机队机载气象雷达系统的可靠性。

    总结整个PDCA循环过程：

    （1）计划（PLAN）是做好课题的前提，整个过程需要一个实际可行的目标。这个目标必须建立在对数据的统计和分析的基础之上。依照目标制定完善的计划并对参与人员进行分工，制定了严格的工作程序和工作标准。

    （2）同时在执行（DO）的过程中，严格纪律也是必要的，如果在执行的过程中出现偏差就可能带来统计数据上的偏差，可能会导致不能达成目标。

    （3）达到预期的目标后，将工作程序化、标准化，对流程固化从而带来整个系统可靠性的全面提升。对于在PDCA循环中成功的经验进行了总结，也对需要完善和今后哪里的方向提出了建议和改进措施。

    5.2 展望

    本论文为提高了机载气象雷达的可靠性提供了一种思路，在不明显增加人工工时的条件下，通过改善气象雷达的工作环境，提高了机队机载气象雷达的可靠性，节约了人力成本以及维护成本。

    期待在今后的工作中解决以下两个问题：

    （1）还需要更长时间的数据统计分析。验证本次PDCA循环效果的同时，为下次PDCA循环打下基础。

    （2）对机载气象雷达其他部件的关注不够，其他部件可靠性也是影响雷达系统可靠性的因素，需要有方法提高这些部件的可靠性。

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