航空裝備維修發(fā)展過(guò)程研究

謝 斌 蔡忠春 賈 明 李曉明

（中國(guó)人民解放軍空軍航空大學(xué)航空機(jī)械工程系 吉林 長(zhǎng)春 130022）

0 引言

航空裝備是指以飛機(jī)為主體的作戰(zhàn)、保障器具的統(tǒng)稱(chēng)。航空裝備是現(xiàn)代航空兵作戰(zhàn)制勝的重要法寶，尤其是在在噴氣式飛機(jī)誕生之后，以其快速出動(dòng)、遠(yuǎn)程打擊的特點(diǎn)得到了快速發(fā)展和廣泛使用。影響航空裝備戰(zhàn)斗力最大的因素莫過(guò)于保障的能力大小，以色列空軍在屢次中東戰(zhàn)爭(zhēng)中以少勝多、以弱勝?gòu)?qiáng)的經(jīng)典戰(zhàn)例就是最好的證明，強(qiáng)大的保障維修能力，是彌補(bǔ)裝備數(shù)量不足的最有效方法。

1 航空維修的發(fā)展歷程

航空裝備的維修保障與航空裝備本身的發(fā)展一樣，也經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的積累和發(fā)展過(guò)程。自飛機(jī)誕生以來(lái)，航空維修主要經(jīng)歷了4個(gè)發(fā)展階段[1]。

第一階段飛機(jī)誕生初期。該時(shí)期飛機(jī)的制造工藝簡(jiǎn)單、機(jī)械化程度不高，維修的任務(wù)也比較簡(jiǎn)單，主要進(jìn)行螺絲的加固、潤(rùn)滑油脂的添加等，通常不再需要進(jìn)行其他專(zhuān)業(yè)化的維修，針對(duì)這些特點(diǎn)，當(dāng)時(shí)的飛機(jī)都采用了“隨壞隨修”的修復(fù)性維修，而且沒(méi)有設(shè)置專(zhuān)門(mén)的維修保障人員，這項(xiàng)工作由飛行員兼任。第二階段從二戰(zhàn)后開(kāi)始。此時(shí)，噴氣式飛機(jī)成為主流，飛機(jī)不在是簡(jiǎn)單的機(jī)械累加，故障率有了大幅度上升，采用“不壞不修，壞了才修”的維修明顯不能滿足要求。此時(shí)，針對(duì)部件故障的周期性，采用了在故障出現(xiàn)前更換部件的預(yù)防性維修，這種維修方式到現(xiàn)在依然是維修的主流。第三階段從20世紀(jì)70年代末開(kāi)始。這一時(shí)期，飛機(jī)已經(jīng)向機(jī)電一體化的方向發(fā)展，依靠單一的維修模式不能滿足要求。因此，開(kāi)始采用視情維修、預(yù)防性維修、修復(fù)性維修或改進(jìn)性維修等多種形式相結(jié)合的維修方式。第四階段從20世紀(jì)末開(kāi)始。這個(gè)時(shí)期的主要特點(diǎn)是電子技術(shù)、信息化技術(shù)得到飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，對(duì)航空裝備故障的判斷、處理有了更加客觀的依據(jù)，尤其是一些人達(dá)不到的部件，比如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子等。現(xiàn)代信息化、快速、精確的維修技術(shù)的進(jìn)步不斷促使預(yù)測(cè)性維修逐漸走向成熟。

2 現(xiàn)代維修發(fā)展的重點(diǎn)

維修的理論與技術(shù)跟其他事物的發(fā)展一樣，也是一個(gè)不斷探索、進(jìn)步的過(guò)程。而理論作為技術(shù)的先導(dǎo)，具有引領(lǐng)性的作用。現(xiàn)代維修理論發(fā)展主要體現(xiàn)以下幾個(gè)方面。

2.1 虛擬維修

虛擬維修的誕生主要是由于飛機(jī)系統(tǒng)越來(lái)越龐大、復(fù)雜，故障的出現(xiàn)難以預(yù)料和假設(shè)，并且實(shí)物演練代價(jià)高昂，現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展為解決這一問(wèn)題提供了可能。西方國(guó)家早在20世紀(jì)80年代就已經(jīng)把這一技術(shù)應(yīng)用在飛行模擬訓(xùn)練上，而后逐步拓展到后勤維修保障訓(xùn)練，并且取得了較好的效益。

虛擬維修至今沒(méi)有統(tǒng)一的定義，參考相關(guān)文獻(xiàn)[2][3]，可以給出這樣的定義：虛擬維修是利用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)通過(guò)建模來(lái)仿真維修的時(shí)機(jī)、動(dòng)作，并進(jìn)行評(píng)價(jià)的維修方式。目前，虛擬維修的研究只是在具體的維修操作上，如起落架的拆卸、油路故障的快速排除等，對(duì)全過(guò)程的維修虛擬和產(chǎn)品虛擬維修過(guò)程的仿真調(diào)度與控制研究?jī)蓚€(gè)方面缺乏拓展性研究。可以預(yù)見(jiàn)，下一步發(fā)展的重點(diǎn)將實(shí)現(xiàn)從局限的虛擬到維修全過(guò)程細(xì)節(jié)的仿真。

國(guó)外虛擬維修已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化階段，如美國(guó)Sheppard空軍基地363中隊(duì)的機(jī)務(wù)士官學(xué)校的GOSE（操作訓(xùn)練）系統(tǒng)，雖然不是特別完善，但是驗(yàn)證了這一維修方式的可行性、證明了其良好的軍事和經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)在虛擬維修方面也已取得階段性成果，國(guó)防科技大學(xué)聯(lián)合其他高校及兵器工業(yè)系統(tǒng)總體部開(kāi)發(fā)的虛擬維修性分析及評(píng)價(jià)系統(tǒng)，是國(guó)內(nèi)比較成熟的虛擬系統(tǒng)。

虛擬維修最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以以最小的成本達(dá)到預(yù)期的訓(xùn)練、培訓(xùn)目的，這對(duì)降低當(dāng)前急劇上漲的飛機(jī)維護(hù)費(fèi)用有非常明顯的作用，這也是當(dāng)前大力推行這一維修的主要原因。

2.2 基于狀態(tài)的維修

CBM是基于狀態(tài)維修的英文縮略，CBM是一種先進(jìn)的維修方式,它通過(guò)對(duì)裝備狀態(tài)進(jìn)行在線或離線監(jiān)測(cè),診斷裝備的故障機(jī)理并準(zhǔn)確預(yù)測(cè)裝備的剩余壽命,進(jìn)而判斷設(shè)備的維修需求[4]。狀態(tài)維修是在檢測(cè)技術(shù)、信號(hào)分析處理和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，以及航空裝備故障診斷技術(shù)和維修分析決策技術(shù)充分發(fā)展的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的維修方式。基于狀態(tài)的維修的基礎(chǔ)是新型號(hào)飛機(jī)信息化程度大幅度提高，具有狀態(tài)診斷的軟硬件配置，如美國(guó)的第四代戰(zhàn)機(jī)F22和F35機(jī)體內(nèi)裝載有大量高性能傳感器，很大程度上具有自診斷能力。

在CBM的基礎(chǔ)上，充分引入新的維修技術(shù)、維修方法發(fā)展成CBM+，即增強(qiáng)性基于狀態(tài)的維修，CBM+相比CBM更加注重實(shí)時(shí)狀態(tài)的監(jiān)控、故障的快速精確診斷。

作為預(yù)防性維修的一種先進(jìn)手段,狀態(tài)維修能有效克服定期維修造成裝備維修過(guò)度或維修不足的問(wèn)題,產(chǎn)生了巨大的軍事效益和經(jīng)濟(jì)效益。要充分發(fā)揮CBM在維修中的作用，需要進(jìn)一步加強(qiáng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)的研究,以及根據(jù)故障快速制定維修策略的能力。

2.3 遠(yuǎn)程維修

遠(yuǎn)程維修服務(wù)是維修決策支持與現(xiàn)代通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和故障診斷技術(shù)等相結(jié)合的新型維修技術(shù)。遠(yuǎn)程維修得到快速的發(fā)展根本原因是現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造的飛機(jī)信息化程度高、機(jī)構(gòu)復(fù)雜、功能聯(lián)系緊密，遠(yuǎn)程維修充分利用了電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等先進(jìn)現(xiàn)代化手段。運(yùn)用基于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程維修服務(wù)系統(tǒng)，可以對(duì)航空裝備的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在故障發(fā)生前，或故障發(fā)生后的最短時(shí)間內(nèi)做出快速反應(yīng)，并采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防或應(yīng)對(duì)措施，最大可能地減少損失。

遠(yuǎn)程維修是以計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)為依托，采用各種新興技術(shù)，如分布運(yùn)算、管理、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘等，利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)故障分析、資源管理、策略制定等一般維修將維修決策支持的范圍擴(kuò)大到整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)資源共享、開(kāi)放和數(shù)據(jù)等傳統(tǒng)方式不具備的功用[5]。

美軍在第四代戰(zhàn)機(jī)上大力推廣、應(yīng)用了這一維修方式，戰(zhàn)機(jī)在海外基地出現(xiàn)的復(fù)雜故障可以通過(guò)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)由遠(yuǎn)在千里之外的專(zhuān)家診斷，可以通過(guò)航材供給網(wǎng)最快速度調(diào)撥缺乏的航材。

可以以最快的速度、最好的維修質(zhì)量遠(yuǎn)程保障飛機(jī)持久的戰(zhàn)斗力，遠(yuǎn)程維修是解決飛機(jī)遠(yuǎn)離駐地執(zhí)行任務(wù)，維修保障人力、航材不足的必然選擇。遠(yuǎn)程維修能力也是現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)必須具備的能力之一。

3 未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)

航空裝備維修經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從粗放到精細(xì)的過(guò)程，現(xiàn)代航空裝備的維修保障理論已經(jīng)趨于成熟，但對(duì)維修理論、維修技術(shù)的探索卻始終沒(méi)有停止過(guò)，未來(lái)航空裝備的保障將會(huì)向快速化、精準(zhǔn)化、集約化方向發(fā)展。

［1］栗琳,朱斌,陳龍.國(guó)外維修保障理念的最新發(fā)展[J].航空制造技術(shù),2010,53(20):40-43.

［2］周棟,霍琳,王美慧.虛擬維修技術(shù)研究與應(yīng)用[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào),2011,37(2):231-236.

［3］焦玉民,張琦,屈宏偉.虛擬維修技術(shù)研究與展望[J].中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào),2011,9(3):359-366.

［4］張偉,康建設(shè).基于信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)維修[J].儀器儀表學(xué)報(bào),2005,26(8):617-619

［5］尚偉昌,李執(zhí)力,傅鵬程.武器裝備遠(yuǎn)程維修服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].國(guó)防技術(shù)基礎(chǔ),2008,37(1):50-54.