淺析航空發動機視情維修在MRO的應用

■ 薛成/珠海摩天宇航空發動機維修有限公司

“以可靠性為中心”是當今航空維修的基礎思想，視情維修的概念自誕生以來就備受民航維修業的關注，航空器的維修方案也從定期維修逐漸轉變為視情維修。發動機作為民航飛機中最為精密的部件，近年來也越來越多地采用了視情維修的思想進行維修工作范圍的制定。本文通過介紹小工作范圍發動機的進廠維修，簡述了視情維修在MRO 中的應用。

現代航空發動機的維修不僅注重維修后發動機的可靠性和適航性，還十分看重每次進廠維修的經濟性和維修時長。“以可靠性為中心”的維修理論是當今航空發動機維修中采用的主流思想，發動機的可靠性在設計制造的初始階段就留有一定的余度，直接影響飛行安全，具有強制使用壽命的零件只是一小部分。通過不斷的實踐證明，保持航空發動機的整體可靠性與固定的維修間隔并無直接關聯。通過持續監控并根據具體情況決定維修方案的視情維修越來越廣泛的應用到了航空發動機維修中。

1 維修方案的決策邏輯

基于“以可靠性為中心”的理論，航空發動機維修中常見的維修計劃制定邏輯主要有視情維修、定期維修和狀態監控三種。

1.1 定期維修

定期維修是基于“設備使用就會有損耗，損耗累積就會導致故障，出現故障就要維修”的基本理念，根據設備已知的特性，制定維修間隔，定期維修設備以降低設備故障率，保障設備安全可靠的運行。但定期維修的理論依據是浴盆曲線，更適用于功能性單一的機械或電氣元件。在航空發動機上，一些功能簡單的機械零部件會采用這種維修模式，但航空發動機整體是一個復雜的機械與電氣結合的系統，定期維修的模式會導致不經濟維修和故障率偏高等問題。

1.2 視情維修

圖1 浴盆曲線

相對于定期維修，視情維修則更為靈活。視情維修是根據持續觀察和監控設備的狀態，不斷更新對設備可靠性的預測，及時發現問題并采取相應對策。視情維修是基于P-F 曲線理論，如圖2所示。不同的零部件可靠性下降曲線不同，發生故障的頻率也不同，為了保障設備的可靠性，根據圖2 的P-F 曲線可以得出，設備的維修應該在功能故障點F 之前；同時為了讓設備發揮最大的經濟效益，設備的維修應該在潛在故障點P 之后。依靠先進的檢測手段和發動機本身優越可靠性，視情維修大大降低了故障率的同時保證了維修的經濟性，在發動機維修領域獲得越來越廣泛的應用。

圖2 P-F 曲線

1.3 狀態監控

狀態監控的維修方案多用于對飛行安全無直接影響的零部件，可在故障被檢測到后再制定維修方案。長期不斷的實踐證明，試圖通過各種預防措施防止一切故障的發生是不可能的，通過有效的監控及時發現并處理故障，可以保持較高的可靠性。

2 視情維修在MRO 中的應用

2.1 視情維修的基本方法

視情維修的基本方法是通過對零部件的檢查確定維修方案，一旦發現的損傷超出了可用的標準就要進行修理或更換。航線維護發動機使用的是航空器維修手 冊（Aircraft Maintenance Manual,AMM）標準，而發動機修理廠維修發動機使用的是發動機車間手冊（Engine Shop Manual, ESM）標準或部件維修手 冊（Component Maintenance Manual,CMM）。一般來講，ESM/CMM 的標準要比AMM 的標準更為嚴格。對于同樣的損傷，會出現在航線維護時按照AMM 標準可以直接放行，而一旦下發到發動機修理廠則必須進行修理或更換新件的情況。因此，確定使用哪種檢查標準是決定制定哪種部件維修方案的關鍵。

2.2 持續性發動機維修在MRO 中的應用

通常來講，發動機需要進廠大修的原因主要有壽命件到期、進行性能恢復、高壓渦輪葉片更換、執行適航指令或服務通告、退租等。由于大修周期很長，費用很高，航空公司都會選擇盡量減少進廠修理的次數，保持盡量長的大修間隔。因此，發動機大修廠被授權使用比AMM 手冊標準要求更嚴格的ESM/CMM 手冊標準來對于發動機的部件進行檢查和修理，力求盡可能的提高可靠性，盡量延長下一次的進廠修理時間間隔。在所難免的是，發動機雖然還沒到達計劃的進廠修理時間，但由于某些原因不得不下發送到大修廠進行某些修理工作以保證發動機的持續適航性。比如LEAP-1B 發動機因為傳動齒輪箱（Transfer Gearbox, TGB）的徑向傳動軸（Radial Drive Shaft, RDS）的潤滑原因，需要大批量的下發到大修廠執行服務通告更換徑向傳動軸組件。這種非計劃下發是很難預測的，如果進廠按照ESM的標準進行修理會額外增加修理費用和修理周期，這是航空公司十分不愿看到的，也違背了視情維修的理念。針對這種情況，CFMI 在2014 年提出了持續性發動機維修的理念。

持續性發動機維修（Continued Time Engine Maintenance, CTEM）是基于視情維修的理念延伸而來的，其核心在于對非計劃下發進行修理的發動機，在不改變發動機下一次計劃進廠時間的前提下，使用更為靈活的標準放行發動機，既符合了視情維修的理念，又保證了發動機的持續適航性。在確定發動機按照持續性發動機維修的工作范圍進廠維修前，要注意以下兩點：

1）確定發動機的性能趨勢良好，并有能支撐持續運行的性能裕度；

2）確定發動機壽命件的剩余壽命在進行完持續性發動機維修后不發生改變；

根據定義，包括但不限于下列發動機進廠維修工作范圍可認為是持續性發動機維修：

1）風扇機匣的更換；

2）高壓壓氣機葉片的更換；

3）高壓渦輪葉片的更換；

4）燃燒室的更換；

持續性發動機維修明確了以下使用規則：

規則1. 暴露的或為了接近其他部件而拆下的軸承、壽命件需按照ESM 手冊標準進行可用性檢查；

規則2. 發動機機匣和承力框架上的裂紋如果在AMM 中有相關的檢查標準則按AMM 標準執行檢查，AMM 中沒有檢查標準的按照ESM 標準執行檢查；

規則3. 除上述第1 和第2 條規則外，其他暴露的或為了接近其他部件而拆下的發動機零部件均可按照AMM 的標準檢查放行。如果AMM 沒有列出損傷的相關標準，而ESM/CMM 里面有相關標準的描述，則可以接受。如果AMM 和ESM/CMM 里都沒有損傷的相關標準，則需要報告給CFMI 做個案分析；

規則4. 采用持續性發動機維修標準放行的零部件只能裝回原本拆下的發動機上，不能裝在別的發動機上。

通過持續性發動機維修的規則我們可以看出，除了關鍵的承力部件和壽命件不能使用更為寬松的AMM 標準放行外，發動機上大部分的零部件都可以在持續性發動機維修的規則下使用更寬松的AMM 標準放行，即使AMM 中沒有相關標準描述，只要在ESM 中有描述，則可認為是常見損傷而選擇放行。

圖3 持續性發動機維修的規則

以LEAP-1B 徑向傳動軸組件的更換為例，由于某些批次的RDS 潤滑出現問題嚴重影響飛行安全，CFMI 發布了服務通告對受影響的RDS 進行更換。LEAP-1B RDS 的更換需要將風扇主單元體與核心機分離，所以只能在發動機大修廠完成。對于航空公司來說，這種非計劃下發修理用時越快越好，如果不采用持續性發動機維修工作范圍進廠，則所有拆下的零部件和暴露的區域都要按照ESM 標準進行檢查，這很可能使原本在航線可以用AMM 接受的損傷變得不可接受，需要進行修理或者報廢，大大增加了非計劃維修的成本和時間。根據持續性發動機維修的規則，更換RDS 組件并不會影響發動機壽命件的剩余壽命，進而不改變下一次計劃下發時間，滿足使用持續性發動機維修工作范圍進廠的要求，除了上述提到的軸承，壽命件和機匣及承力框架這特殊的三類零部件外，為了接近RDS 組件而拆下來的零部件和暴露區域都可以按照AMM 手冊的標準檢查放行，這樣使得廠內維修的檢查標準和航線一致，節省了非計劃維修的成本和時間，真正符合了視情維修的定義和內涵。

基于持續性發動機維修的理念，CFMI 在2021 年進一步提出了針對于主單元體的持續性維修，稱之為持續性單元體維修（Continued Time Module Maintenance, CTMM）。CTMM 結合了發動機的模塊化設計概念，將風扇主單元體、核心機主單元體、低壓渦輪主單元體分別看成互不干擾的整體，認為針對其中一個主單元體的大修并不影響其他主單元體的持續適航性。因此，CFMI 允許非大修主單元體按照更靈活的標準檢查，大修的主單元體則按照ESM 標準檢查。假如某航空公司機隊里有一批發動機低壓渦輪的壽命件即將到壽，需要下發進廠更換低壓渦輪單元體壽命件，而風扇主單元體和核心機主單元體的壽命件還有較長的剩余壽命，這種情況是按照既定的維修計劃（維修計劃制定的主要參考因素是壽命件的使用狀況）下發更換壽命件，因此無法應用CTEM 工作范圍，必須按照正常發動機大修制定工作范圍，使用ESM 標準對所有單元體和零部件進行檢查。但CTMM 規則允許航空公司只將低壓渦輪主單元體按照ESM 標準進行檢查，而風扇主單元體和核心機主單元體因為本次進廠沒有大修需求，除特殊零部件外，所有拆下的零件和暴露的區域都可按照AMM 標準進行檢查。相比于持續性發動機維修來說，CTMM 將視情維修深入貫徹到單元體級別，使發動機維修的工作范圍的制定更為靈活，滿足了不同航空公司的多樣化的發動機計劃維修方案。

與CFMI 公司類似，IAE 對航空發動機維修也有類似的工作范圍指導。Project Visit 工作范圍是為了執行某一特定的維修工作，對于目標工作區域需按照特定的文件要求進行檢查修理，對于目標工作區域以外的其他區域采取最小化分解和檢查。某些情況下，發動機可以整體按照Project Visit 工作范圍維修，只針對下發原因執行特定區域的維修工作。例如由于滑油滲漏，高壓壓氣機葉片損傷，風扇機匣面板分離等原因下發的發動機都可以采用Project Visit 的發動機維修工作范圍。不同之處在于，IAE 并沒有給出具體的使用規則，一旦發動機是以Project Visit 的工作范圍進廠修理，目標工作區域之外損傷的零部件需要工程師根據經驗做出是否可用和如何修理的判斷。Project Visit 進廠工作范圍的發布極大地增加了V2500 發動機下發的靈活性，工程師在對具體的問題的處理上也更為多樣，能有效地提高維修效率，節省維修成本。

3 視情維修的未來發展

隨著民航維修行業的發展，市場競爭也越來越激烈，航空公司對MRO 的要求也越來越高，MRO 能否合理運用視情維修的理念達到客戶的要求將變得越來越重要。為了應對即將而來的挑戰和機遇，MRO 應該在不斷的實踐中總結經驗，對于OEM 提供的維修規則完備的機型，要合理和熟練的運用OEM的要求，對于維修規則比較靈活的OEM，要結合工程經驗和自身能力做出正確的評估，確保發動機的可靠性。