民用飛機氧氣系統MSG-3分析研究

蔡 坤

（上海飛機設計研究院 環控氧氣系統設計研究部，中國 上海201210）

0 引言

當民用飛機在高空失壓時，氧氣系統對于保證飛機上乘客的生命安全起著非常重要的作用， 對飛機運行的安全性有著十分重要的影響。通過MSG-3 的方法對民用飛機氧氣系統進行分析，制定合理的預定維修任務，可以滿足航空公司對于安全性、可靠性和經濟性的要求。因此，對氧氣系統進行MSG-3 分析是非常必要的，這可以為航空公司提供可靠的維修方案，保證飛機的正常飛行、保證乘客的安全，并降低飛行航班的延誤率。

1 民用飛機氧氣系統介紹

典型的民用飛機氧氣系統主要包括下列子系統： 機組氧氣系統、旅客氧氣系統、便攜式氧氣設備。

機組氧氣系統可在座艙失壓、有煙霧和著火時為駕駛艙機組成員提供應急用氧，并可為提高夜航視力或消除疲勞提供補充用氧。

旅客氧氣系統在座艙失壓或需要時為旅客及乘務員提供呼吸用氧氣。

便攜式氧氣設備由防護呼吸裝置（PBE）和便攜式氧氣瓶組件組成。 防護呼吸裝置可在機上滅火排煙時為使用者提供防護呼吸用氧；便攜式氧氣瓶組件可為個別旅客提供醫療急救用氧以及在座艙失壓時為乘務員提供應急機動呼吸用氧。

2 MSG-3 介紹

2.1 MSG 的產生過程

MSG-3 又稱“航空公司/制造廠維修大綱制定文件”，是針對維修工作的分析邏輯[1]。

1968 年，幾家航空公司的代表編寫了《應用決斷圖表制訂維修大綱的邏輯分析方法》，即MSG-1 的基本框架。

1970 年，MSG-2《航空公司/制造廠維修大綱計劃文件》發表，美國聯邦航空局把MSG-2 作為制訂新飛機維修大綱的指導性文件。

1979 年，美國航空運輸協會（ATA）對MSG-2 進行了評審，針對MSG-2 進行了改進和補充，在這個背景下產生了MSG-3。

2.2 MSG-3 應用介紹

MSG-3 是制訂民用運輸類飛機維修大綱的指導性文件。 按照新的咨詢通告CAAC 的AC-121AA-02R1 和FAA 的AC121-22A 的要求，應將最新MSG 邏輯程序應用在新飛機的維修大綱制訂中。MSG-3被廣泛運用于制訂新型飛機和/或發動機的初始預定維修任務和間隔，保證飛機的固有安全性和可靠性水平，以及為固有可靠性差的項目實施設計改進提供必要的信息，并降低維修費用。

圖1 MSG-3 邏輯決斷圖

MSG-3 主要是通過邏輯決斷來制訂維修大綱， 綜合考慮故障影響類別和維修工作的有效性來選擇合理的維修任務。 選擇MSG-3 邏輯決斷分析的方法能使飛機各個部分系統設備在喪失工作能力之前預先被發現，并指導對潛在的故障進行翻修、換件等處理，保持或恢復良好狀態。

3 氧氣系統MSG-3 分析

3.1 確定重要維修項目（MSI）

在對項目進行具體的MSG-3 邏輯分析之前， 必須確定飛機的MSI（重要維修項目）。 重要維修項目是指會影響飛機空中或地面安全性、對空勤人員來說具有隱蔽功能、有經濟性影響、影響飛機運行性的重要項目[2]。 MSG-3 通過“自上而下”的方法來進行MSI 的選擇，直至找出最高可管理層，從而得出MSI。

當下列項目的問題回答只要有一個是肯定答案即可定為MSI 項目：

a）故障影響安全性（地面或空中）嗎？

b）在正常職責范圍內，故障對空勤人員來說是無法發現或不易察覺的？

c）故障有無重要的運營性影響？

d）故障有無明顯的經濟性影響？

對氧氣系統的三個子系統按照以上四個問題分析， 以子系統-旅客氧氣系統為例，可以得出如下答案：當客艙失壓時乘客不能得到供氧將導致危險，故影響安全性；旅客氧氣系統沒有指示，所以對空勤人員來說是不易察覺的；故障影響派遣，故影響運營性；同時，也影響到了經濟性。

如果上述項目的四個回答都是否定的， 那么就不需要再進行MSG-3 分析，也不需要進行該項目的更低層次MSI 選擇分析工作。

3.2 MSG-3 分析邏輯決斷（圖1）

3.3 氧氣系統的功能故障分析

在MSI 的選擇確定后，需對MSI 進行功能、功能故障、故障影響和故障原因的分析。功能、功能故障、故障影響和故障原因的定義如下所示。

a）功能：即一個項目或者系統的正常工作特性；

b）功能故障：指系統功能故障的表現形式，一般包括了功能全部喪失、部分喪失等；

c）故障影響：指功能故障的后果，即系統功能故障對整機、機組或者旅客的影響；

d）故障原因：指功能故障發生的可能原因，需要考慮與故障相關的所有系統或設備。

表1 旅客氧氣系統的功能、功能故障、故障影響和故障原因分析

由于氧氣系統部件較多，各子系統實現的功能不同，本文以子系統-旅客氧氣系統為例，對其功能、功能故障、故障影響和故障原因分析結果如表1 所示。

從表1 可以看出， 對旅客氧氣系統的2 個功能及其功能故障、故障影響和可能的故障原因做了詳細的分析。

3.4 MSG-3 系統分析邏輯

MSG-3 分析邏輯決斷圖如圖1 所示， 該邏輯決斷圖分為兩層來確定系統維修大綱，兩層分別為上層分析和下層分析。

上層分析主要是考慮功能故障和它們的后果，來確定每一個功能的故障影響類別。 下層分析是在上層分析的基礎上，考慮故障影響類別、故障原因、以及對每項工作的適用性和有效性來確定合適的維修工作。 上層分析邏輯圖如圖2 所示。 下層分析邏輯圖如圖3 所示。

圖2 上層分析邏輯圖

圖3 下層分析邏輯圖

每個功能故障和故障原因都要按照邏輯圖進行分析，以便對工作的必要性做出判斷，如果一個工作是必要的，必須確定該項工作的時間間隔。

MSG-3 的兩層分析邏輯如表2 所示。

表2 MSG-3 的兩層分析邏輯

3.5 氧氣系統上層邏輯分析

對旅客氧氣系統2 個功能下的6 個功能故障及其故障影響均按照圖2 進行上層分析，對于問題1“功能故障的發生對在履行正常職責的空勤組來說是明顯的嗎？”，由于旅客氧氣系統屬于不常使用的設備，屬于隱蔽的故障 因此2 個功能下的6 個功能故障對于問題1 的回答均為“否”。 按照流程圖轉入問題3的回答，對于問題3“一個隱蔽的功能故障和另一個相關的系統或者備用功能的故障之綜合對運行安全有直接有害的影響嗎？”，也按照上述邏輯圖進行分析， 經過分析6 個功能故障影響1A1，1B1，1C1，1D1，1E1，2A1的故障影響類別均為“8 類”，即“隱蔽安全性”。

3.6 氧氣系統下層邏輯分析

根據表1 的分析內容， 旅客氧氣系統2 個功能下共有10 個故障原因(1A1a、1A1b、1B1a、1C1a、1D1a、1D1b、1E1a、1E1b、2A1a、2A1b)，按照圖3 下層分析邏輯流程分別對10 個故障原因來選擇維修工作。

表3 旅客氧氣系統維修任務

旅客氧氣系統按照圖3 經過分析后共確定的4 個維修任務如表3 所示，對應的維修間隔可以參考制造商的相關資料來確定。 經過評審后的維修任務可以作為維修大綱的一部分，提供給航空運營人作為維修方案的一部分。

4 結束語

本文運用MSG-3 方法對民用飛機氧氣系統進行了維修性分析，并以旅客氧氣系統為例展示了分析過程及結果，確定了有效的維修任務， 為氧氣系統的維修大綱的制訂提供了必要的輸入， 充分表明了MSG-3 在制訂飛機初始預定維修大綱中的重要作用[3]。 同時，從國內外機型的實踐經驗來看， 運用MSG-3 分析方法來制訂飛機的初始預定維修大綱，可有效地節約維修工作成本，減少維修時間，優化維修方案，提高航空公司的經濟效益。

［1］常士基.現代民用航空維修工程管理[M].山西:山西科學技術出版社,2002:47-83.

［2］ATA MSG-3 Operator/Manufacturer Scheduled Maintenance Development[S].Air Transport Association of America, Inc. Revision 2007,1.

［3］《飛機設計手冊》總編委會.飛機設計手冊21——產品綜合保障[M].北京:航空工業出版社,2000:356-359.