關于民航發動機維修時機優化方法及其應用

朱聰

摘要：隨著我國經濟全球化的不斷深入，航空領域的發展速度越來越快，其中影響民航運行的關鍵要素就是發動機。為了能夠保證民航發動機始終保持正常運轉，并降低發動機的維修成本，有必要針對民航發動機維修時機優化方法及其應用展開相應的論述。

關鍵詞：民航發動機；維修時機；優化方法；應用

引言：

民航發動機為飛機提供推力的同時，也為液壓系統增壓，空調引氣提供能量來源，單臺發動機價值一般占飛機總價的五分之一以上。作為飛機上最高價值的系統，發動機的維護成本占飛機運營成本中很大一部分。而壽命件作為發動機的高價值部件，其修理和更換成本占發動機修理費70%左右。故通過對發動機壽命件維修經濟性與送修時機等方面，實施了綜合性、全面性的考慮與研究，修后發動機每一次運行與維護受到上一次維修的影響。因此，需要站在民航發動機全壽命的角度來進行維修時機優化方法及應用的探討。

1.針對民航發動機壽命件的維修時機優化

對民航發動機在全壽命周期內維修時機的優化時，應將優化的目標設置為總成本消耗的最小化。在對民航發動機實施維修的過程中，產生成本支出最重要環節就是對壽命件進行更換時產生的成本支出，例如：B-737NG飛機所安裝的CFM56-7B發動機如更換整套壽命件，所需要修理費約為650萬美元。每一個壽命件剩余循環壽命的計算方式都會隨著發動機構型與使用推力級別變化，而產生相應轉變。比如CFM56-7B發動機壽命件中HPC前軸與風扇盤，其在22K磅推力級別下中HPC前軸為2萬飛行循環，風扇盤為3萬飛行循環，兩者之間相差了1萬飛行循環。如果僅僅只對達到壽命限制的壽命件實施相應修理或更換，那么勢必會對發動機實施較多次數的進廠修理工作，那么維修成本自然會隨著的維修次數增加而增加。如果一次性對發動機的全部壽命件實施相應的更換，勢必會有很多沒有達到壽命限制的壽命件也被更換下來，造成大量壽命件的大量浪費，從而產生較大的經濟損失。對發動機即將到壽的壽命件進行更換，對于飛行安全至關重要，也是民航法規的基本要求。因此，需要對壽命件的更換時機實施科學合理性的安排，以保證發動機能夠始終保持安全運行狀態的同時，還能夠有效地控制并降低相應的維修成本。

2.針對民航發動機性能衰退的維修時機優化

在針對民航發動機在性能衰退方面的維修與優化時，最重要的工作就是能夠對該發動機進行性能衰退模式方面的確定。民航發動機的性能衰退現象主要體現在與其性能相關的參數變化。其中能夠直接體現發動機性能衰退的參數為排氣溫度裕度（EGT Margin），裕度降低越快，性能衰退越明顯。而發動機振動值，滑油消耗率也能反映當前發動機運行狀態。當其產生明顯波動時，須通過詳細目視檢查、孔探檢查、試車等手段，判斷是發動機本體關系或監控參數誤報警。因此，不能忽視發動機監控中性能參數變化，這樣才能對發動機性能衰退模式進一步挖掘。此外，發動機在運行的過程中，成本會受到發動機性能狀態的影響。如果民航所使用的發動機性能偏低，那么在其運行的時候產生的成本相對就會較高，同時維修的難度及成本也比較高。

3.民航發動機維修時機影響因素的優化分析

3.1民航發動機的硬件損傷因素

民航發動機本體部件損傷是非常常見的，而造成部件損傷的大多原因都具有復雜性。主要有以下幾種類型：吸入外來物造成損傷、金屬疲勞以及熱應力等。發動機各個部件功能各不相同，在不同運行環境中所呈現出來的損傷類型也是不同的。比如在壓氣機中常見的損傷類型有裂紋、材料缺失等；燃燒室中常見的損傷類型有變形、燒蝕等。風扇機匣常見的損傷類型有凹坑、腐蝕等。在當前的技術領域中，針對發動機各個部位的關鍵零部件實施參數監控時，主要通過溫度、壓力等傳感器將信號輸送至電子發動機控制組件（EEC）進行處理，監控參數波動。發現參數異常后，采用孔探檢查模式能夠清晰地觀察到發動機內部的實際情況，通過圖像將零部件的損傷類型、損傷尺寸等各個信息進行獲取。當工程師掌握了這些信息之后，就能夠準確的對發動機內部關鍵部件存在實際損傷情況進行判斷分析。國內各航空公司經常會采用數據庫分析方式來進行損傷趨勢分析。由于國內各種飛機機型較多，新型號發動機累積運行時間不足等因素這種方式在實際應用中，所取得的預測效果實際上并不是非常的理想。在發動機出現本體損傷時，工程師一般會針對實際損傷類型、損傷尺寸等參數，進行判斷分析，確定損傷原因及損傷是否超限。

3.2關于民航發動機維修時機綜合優化的方法

相對于發動機在局部優化的思想，在維修時機實施綜合優化模式，主要是針對于多種因素下對于民航發動機所實施的維修時機優化方法。這種綜合優化的方法主要實施步驟如下。?基于壽命件在維修時機優化下所呈現的結果，來針對發動機在全壽命周期方面所實施維修等級劃分，通過劃分將會使其呈現出若干個不同的階段。然后基于掌握發動機性能實際衰退情況的基礎下，提出4種針對于維修時機的調整方案，每種方案都擁有與之相對應計算成本的方法；由于發動機處于不同的階段，所呈現出來的性能衰退情況也存在著一定的差異性，所以應根據每個階段所呈現出來的實際衰退情況來進行最佳調整方案的選擇，這一點在實際維修實際優化中是極為有必要的。

結束語：

總而言之，由于國內飛機引進較快、機隊整體較新等因素，國內很多航空公司在進行民航發動機維修時機的確定時，都沒有站在全壽命周期的角度下進行問題的分析和研究，這對于民航發動機的維修工作發展是極為不利的。因而應該基于發動機的壽命件、性能衰退等方面，來實施全壽命周期角度下的民航發動機維修時機優化，并對相應的優化方法實施研究，以促進國內航空公司在發動機維修時機優化工作中工程技術成熟、穩步發展。

（作者單位：東方航空技術有限公司）