國內航空渦軸發動機維修保障的若干思考

陳杰 袁亮

摘? 要：隨著國內航空渦軸發動機裝備數量持續增長和深入使用，維修保障工作重要性日益突出。國內航空渦軸發動機維修保障應從構建完善的綜合服務保障體系、發展數字化維修與保障、建立通用化維修保障設計規范、重視外場數據庫建立和應用等方面著手，提升維修保障設計水平，轉變維修保障模式。

關鍵詞：維修保障;數字化;外場數據庫

中圖分類號：TK441? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

隨著航空裝備技術水平不斷提升，航空發動機的維修保障策略從20世紀50年代以前的“事后維修”，到60年代的“定期維修”，再到80年代的“視情維修”持續[1]。目前，美國已經建立了相對完善的航空發動機維修保障體制，從傳統的三級維修逐漸轉到兩級維修[2]。美國具備了較強的維修性和保障性設計能力，建立了虛擬維修、遠程維修等先進方法，已在第四代戰機中推廣應用[3]。

國內航空渦軸發動機維修模式主要借鑒早期蘇聯的計劃預修體制，仍采用“定期維修”策略。同時由于自主設計經驗的缺乏，國內渦軸發動機在維修性、保障性設計方面尚不成熟，缺乏系統的體系牽引和具體的方法指導。為了適應軍隊作戰需求、作戰思想和科學技術的發展，縮短與國外的差距，必須提升維修保障設計能力，轉變維修保障模式。

1 維修保障現狀

國內航空渦軸發動機早期以測仿為主，真正自主設計從20世紀80年代開始，起步相對較晚。相比歐美航空大國，我國自主設計經驗匱乏，主要體現在4點。1）維修性、保障性設計理念和規范不足。2）缺少先進設計方法指導。3）外場數據積累不足，未建立完備的故障數據庫。4）“廠所分離”導致設計與制造、保障的脫節，設計人員缺乏開展維修性、保障性設計的內在驅動力。同時，國內航空渦軸發動機采用“定期維修”維修保障模式，基于零部件的壽命即可靠性規律而采取的預防性策略， 并按照固定的修理周期結構安排維修工作。這種維修模式較少考慮發動機的實際負載、外在因素以及任務情況，容易導致維修過度和不足[4]。

2 維修保障的思考

針對國內航空渦軸發動機維修保障存在的問題，借鑒國外維修保障體系建設的成熟經驗，發展適合國情的維修保障體系和方法。

2.1 構建完善的服務保障體系

為了規范開展航空渦軸發動機全生命周期服務保障工作，實現各項業務管理程序化，需要建立相應完善的組織機構，構建完善的服務保障體系。為了適應現階段“廠所分離”的現狀，應建立廠所一體化保障機制，共同制定相關的體系文件。借鑒歐洲宇航和防務協會發布的S系列等國際先進的綜合保障標準規范編制一套規范化、制度化、標準化的體系文件。

2.2 發展數字化維修保障

為了配合航空渦軸發動機的數字化發展趨勢，維修與保障的數字化已經成為不可逆的潮流。目前，美國在數字化維修方面領先全球，發展了包括虛擬維修、故障預測與狀態管理（PHM）等先進設計技術，并采用了交互式電子技術手冊（IETM）、便攜式維修輔助裝置（PMA）和遠程維修系統等維護保障措施，大大地減輕了維修負擔，降低了使用和保障費用，提高了保障效果。

在國內的渦軸發動機維修與保障方面，數字化工程仍處于起步階段，需要深入開展研究。虛擬維修設計方面國內開展了初步研究，但仍未在渦軸發動機設計中應用，可結合直升機短艙結構，從發動機布局設計、維修安全、可視性、可達性、維修空間和人素工程6個因素進行分析，提升維修性設計能力;故障預測與狀態管理技術仍在逐步摸索，需要與渦軸發動機健康管理系統結合開展研究，以渦軸發動機實時性能計算模型為基礎，輔以部件性能衰減模型和故障診斷模型，建立故障診斷和趨勢預測方法，實現視情維修和預測維修;IETM將內容繁雜的操作手冊、維修手冊等信息有機管理，以最優的方式（文字、表格、圖像或者動畫等）展示出來，提高維修技術人員精確獲取信息速度，加速裝備維修和保障，相對技術需求較低，正結合型號特點推廣應用;便攜式維修輔助裝置已在外場應用，但是功能不全，無法實現快速讀取和處理數據，首先需要開發外場數據快速處理分析的軟件，實現多架次、多臺份批量飛參/發參數據的同步讀取、分析，及時發現故障隱患，構建數字履歷，實現狀態監控和壽命管理，后續逐漸納入故障預測、趨勢分析和遠程數據傳輸等功能，實現方便快捷的維修保障;遠程維修目前主要在民用航空（如中國南方航空集團的飛機遠程診斷實時跟蹤系統[5]）應用，直升機方面暫未應用，隨著新一代直升機高可靠性和維修性需求，遠程維修也將成為渦軸發動機維修技術發展途徑之一。

2.3 開展維修保障設計研究

針對目前渦軸發動機本身的維修性、保障性不足，制定維修性、保障性設計相關的規范，指導和約束研制過程中開展維修性、保障性設計。1）通用化設計規范，包括：設備接口的通用化設計、外部管路的通用化設計、監視窗口和檢查設備的通用化設計、基礎零配件的通用化設計和維修工具通用化設計。2）單元體/LRU設計規范，明確單元體/LRU的結構、數量、拆裝時間等設計要求。

建立通用化設計規范，對維修人員進行統一的培訓，可以避免每種型號規范不一造成重復性培訓;同時維修人員在維修過程中使用通用的工具和零配件，不用考慮零匹配性問題，不僅大大降低人工成本，同時也提高工作效率。

2.4 外場數據庫的建立和應用

外場使用數據是航空發動機研制最寶貴的財富，為總結研制經驗、提高設計水平提供了最有力的支持。目前，國內渦軸發動機的外場使用數據仍未建立統一的數據庫，在信息收集和應用方面存在較大不足。一方面各型渦軸發動機沒有使用統一的參數記錄規范，難以實現大批量數據綜合讀取應用;另一方面未建立渦軸發動機數據處理中心，無法實現外場使用數據有效地分析處理。

因此，外場數據庫的建立應從最基礎的參數符號標準著手，規范各型號的數據存儲，可通過便攜輔助維修設備收集數據傳輸到基地級數據中心，從而發送到渦軸發動機中央數據庫，逐步搭建數據庫建立框架。未來可瞄準空地數據傳輸和健康管理等技術發展，實現渦軸發動機數據實施傳輸，實現在線監控。流程圖如圖1所示。

3 維修保障需重點突破的關鍵技術

為加快與國際接軌，面對國內渦軸發動機維修與保障發展實情，梳理需重點突破的關鍵技術。

3.1 外場數據快速收集處理技術

外場數據快速收集、處理技術用于提升外場數據處理效率，減輕保障人員工作負擔，同時也作為外場數據庫的一部分，實現快速讀取、批量傳輸到基地數據中心的功能。該技術包含數據讀取、數據管理、數據處理、交互界面、數據傳輸等方面，通過集成故障評定準則，可擴展外場發動機故障篩查功能。

3.2 虛擬維修技術

虛擬維修以數字樣機技術為基本技術手段，由多個相互聯系的功能模塊構成，主要關鍵點有人體模型的本土化、面向維修級別的可擴展維修資源管理、面向維修品質設計的維修任務流程管理、維修時間估算和維修性綜合評估。

3.3 健康管理技術

健康管理是實現發動機在線健康監控的基礎技術，通過獲取直升機、渦軸發動機相關數據，采用機載和地面健康管理算法，實現狀態監視、故障診斷及預測、趨勢分析、壽命管理等功能。該技術主要難點在渦軸發動機故障評定準則和壽命預測，需加強相關數據庫建設和算法研究。

3.4 數據在線傳輸技術

該技術實時采集渦軸發動機性能參數和工作狀態參數，通過空地數據傳輸形式實現渦軸發動機狀態在線監測，是未來在線預測維修的基礎技術之一。

3.5 通用化維修保障設計技術

提高渦軸發動機維修保障性能的技術途徑之一，通過規范發動機接口、維護工具等減少外場使用、維護保障難度，提高維護保障效率。

4 結語

該文通過分析目前國內航空渦軸發動機維修保障存在的不足，提出國內航空渦軸發動機維修保障重點發展方向，并指出了需重點突破的關鍵技術。

參考文獻

[1]張卓，高鷹，李寶鵬.淺談航空裝備維修策略的發展[J]. 裝備制造技術，2009（5）：145-146，159.

[2]李曉峰，屈軼.美國空軍航空裝備維修保障體制現狀及啟示[J]. 航空維修與工程， 2010（2）：38-40.

[3]謝斌，蔡忠春，賈明，等.航空裝備維修發展過程研究[J].科技視界，2012（12）：167-168.

[4]楊宜林，王德功，張磊，等.航空裝備維修保障模式改革的機遇和挑戰[J].裝備制造技術， 2012（2）：122-123，126.

[5]翟慶剛，童中翔，陳新，等.數字化維修關鍵技術研究[J].中國科技信息， 2005（24A）：14.