| 标题 | 国内航空涡轴发动机维修保障的若干思考 |
| 范文 | 陈杰 袁亮 摘? 要：随着国内航空涡轴发动机装备数量持续增长和深入使用，维修保障工作重要性日益突出。国内航空涡轴发动机维修保障应从构建完善的综合服务保障体系、发展数字化维修与保障、建立通用化维修保障设计规范、重视外场数据库建立和应用等方面着手，提升维修保障设计水平，转变维修保障模式。 关键词：维修保障;数字化;外场数据库 中图分类号：TK441? ? ? ? ? ? 文献标志码：A 随着航空装备技术水平不断提升，航空发动机的维修保障策略从20世纪50年代以前的“事后维修”，到60年代的“定期维修”，再到80年代的“视情维修”持续[1]。目前，美国已经建立了相对完善的航空发动机维修保障体制，从传统的三级维修逐渐转到两级维修[2]。美国具备了较强的维修性和保障性设计能力，建立了虚拟维修、远程维修等先进方法，已在第四代战机中推广应用[3]。 国内航空涡轴发动机维修模式主要借鉴早期苏联的计划预修体制，仍采用“定期维修”策略。同时由于自主设计经验的缺乏，国内涡轴发动机在维修性、保障性设计方面尚不成熟，缺乏系统的体系牵引和具体的方法指导。为了适应军队作战需求、作战思想和科学技术的发展，缩短与国外的差距，必须提升维修保障设计能力，转变维修保障模式。 1 维修保障现状 国内航空涡轴发动机早期以测仿为主，真正自主设计从20世纪80年代开始，起步相对较晚。相比欧美航空大国，我国自主设计经验匮乏，主要体现在4点。1）维修性、保障性设计理念和规范不足。2）缺少先进设计方法指导。3）外场数据积累不足，未建立完备的故障数据库。4）“厂所分离”导致设计与制造、保障的脱节，设计人员缺乏开展维修性、保障性设计的内在驱动力。同时，国内航空涡轴发动机采用“定期维修”维修保障模式，基于零部件的寿命即可靠性规律而采取的预防性策略， 并按照固定的修理周期结构安排维修工作。这种维修模式较少考虑发动机的实际负载、外在因素以及任务情况，容易导致维修过度和不足[4]。 2 维修保障的思考 针对国内航空涡轴发动机维修保障存在的问题，借鉴国外维修保障体系建设的成熟经验，发展适合国情的维修保障体系和方法。 2.1 构建完善的服务保障体系 为了规范开展航空涡轴发动机全生命周期服务保障工作，实现各项业务管理程序化，需要建立相应完善的组织机构，构建完善的服务保障体系。为了适应现阶段“厂所分离”的现状，应建立厂所一体化保障机制，共同制定相关的体系文件。借鉴欧洲宇航和防务协会发布的S系列等国际先进的综合保障标准规范编制一套规范化、制度化、标准化的体系文件。 2.2 发展数字化维修保障 为了配合航空涡轴发动机的数字化发展趋势，维修与保障的数字化已经成为不可逆的潮流。目前，美国在数字化维修方面领先全球，发展了包括虚拟维修、故障预测与状态管理（PHM）等先进设计技术，并采用了交互式电子技术手册（IETM）、便携式维修辅助装置（PMA）和远程维修系统等维护保障措施，大大地减轻了维修负担，降低了使用和保障费用，提高了保障效果。 在国内的涡轴发动机维修与保障方面，数字化工程仍处于起步阶段，需要深入开展研究。虚拟维修设计方面国内开展了初步研究，但仍未在涡轴发动机设计中应用，可结合直升机短舱结构，从发动机布局设计、维修安全、可视性、可达性、维修空间和人素工程6个因素进行分析，提升维修性设计能力;故障预测与状态管理技术仍在逐步摸索，需要与涡轴发動机健康管理系统结合开展研究，以涡轴发动机实时性能计算模型为基础，辅以部件性能衰减模型和故障诊断模型，建立故障诊断和趋势预测方法，实现视情维修和预测维修;IETM将内容繁杂的操作手册、维修手册等信息有机管理，以最优的方式（文字、表格、图像或者动画等）展示出来，提高维修技术人员精确获取信息速度，加速装备维修和保障，相对技术需求较低，正结合型号特点推广应用;便携式维修辅助装置已在外场应用，但是功能不全，无法实现快速读取和处理数据，首先需要开发外场数据快速处理分析的软件，实现多架次、多台份批量飞参/发参数据的同步读取、分析，及时发现故障隐患，构建数字履历，实现状态监控和寿命管理，后续逐渐纳入故障预测、趋势分析和远程数据传输等功能，实现方便快捷的维修保障;远程维修目前主要在民用航空（如中国南方航空集团的飞机远程诊断实时跟踪系统[5]）应用，直升机方面暂未应用，随着新一代直升机高可靠性和维修性需求，远程维修也将成为涡轴发动机维修技术发展途径之一。 2.3 开展维修保障设计研究 针对目前涡轴发动机本身的维修性、保障性不足，制定维修性、保障性设计相关的规范，指导和约束研制过程中开展维修性、保障性设计。1）通用化设计规范，包括：设备接口的通用化设计、外部管路的通用化设计、监视窗口和检查设备的通用化设计、基础零配件的通用化设计和维修工具通用化设计。2）单元体/LRU设计规范，明确单元体/LRU的结构、数量、拆装时间等设计要求。 建立通用化设计规范，对维修人员进行统一的培训，可以避免每种型号规范不一造成重复性培训;同时维修人员在维修过程中使用通用的工具和零配件，不用考虑零匹配性问题，不仅大大降低人工成本，同时也提高工作效率。 2.4 外场数据库的建立和应用 外场使用数据是航空发动机研制最宝贵的财富，为总结研制经验、提高设计水平提供了最有力的支持。目前，国内涡轴发动机的外场使用数据仍未建立统一的数据库，在信息收集和应用方面存在较大不足。一方面各型涡轴发动机没有使用统一的参数记录规范，难以实现大批量数据综合读取应用;另一方面未建立涡轴发动机数据处理中心，无法实现外场使用数据有效地分析处理。 因此，外场数据库的建立应从最基础的参数符号标准着手，规范各型号的数据存储，可通过便携辅助维修设备收集数据传输到基地级数据中心，从而发送到涡轴发动机中央数据库，逐步搭建数据库建立框架。未来可瞄准空地数据传输和健康管理等技术发展，实现涡轴发动机数据实施传输，实现在线监控。流程图如图1所示。 3 维修保障需重点突破的关键技术 为加快与国际接轨，面对国内涡轴发动机维修与保障发展实情，梳理需重点突破的关键技术。 3.1 外场数据快速收集处理技术 外场数据快速收集、处理技术用于提升外场数据处理效率，减轻保障人员工作负担，同时也作为外场数据库的一部分，实现快速读取、批量传输到基地数据中心的功能。该技术包含数据读取、数据管理、数据处理、交互界面、数据传输等方面，通过集成故障评定准则，可扩展外场发动机故障筛查功能。 3.2 虚拟维修技术 虛拟维修以数字样机技术为基本技术手段，由多个相互联系的功能模块构成，主要关键点有人体模型的本土化、面向维修级别的可扩展维修资源管理、面向维修品质设计的维修任务流程管理、维修时间估算和维修性综合评估。 3.3 健康管理技术 健康管理是实现发动机在线健康监控的基础技术，通过获取直升机、涡轴发动机相关数据，采用机载和地面健康管理算法，实现状态监视、故障诊断及预测、趋势分析、寿命管理等功能。该技术主要难点在涡轴发动机故障评定准则和寿命预测，需加强相关数据库建设和算法研究。 3.4 数据在线传输技术 该技术实时采集涡轴发动机性能参数和工作状态参数，通过空地数据传输形式实现涡轴发动机状态在线监测，是未来在线预测维修的基础技术之一。 3.5 通用化维修保障设计技术 提高涡轴发动机维修保障性能的技术途径之一，通过规范发动机接口、维护工具等减少外场使用、维护保障难度，提高维护保障效率。 4 结语 该文通过分析目前国内航空涡轴发动机维修保障存在的不足，提出国内航空涡轴发动机维修保障重点发展方向，并指出了需重点突破的关键技术。 参考文献 [1]张卓，高鹰，李宝鹏.浅谈航空装备维修策略的发展[J]. 装备制造技术，2009（5）：145-146，159. [2]李晓峰，屈轶.美国空军航空装备维修保障体制现状及启示[J]. 航空维修与工程， 2010（2）：38-40. [3]谢斌，蔡忠春，贾明，等.航空装备维修发展过程研究[J].科技视界，2012（12）：167-168. [4]杨宜林，王德功，张磊，等.航空装备维修保障模式改革的机遇和挑战[J].装备制造技术， 2012（2）：122-123，126. [5]翟庆刚，童中翔，陈新，等.数字化维修关键技术研究[J].中国科技信息， 2005（24A）：14. |
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