基于成本的民用航空發動機維修方案優化分析

曾螢雪 張莎莎 劉永喜

【摘要】本文主要對民用航空發動機維修方案優化的具體情況進行分析，然后總結了維修方案的具體內容，結合實際情況，闡述維修方案的優化方式，得到有效的制定方法，從而降低發動機維修的成本，提高航空公司的利潤。

【關鍵詞】民用航空發動機；發動機維修

我國在維修航空發動機方面，缺乏有效的經驗和可靠的數據，所以相關人員在進行維修中，主要依靠自身經驗，對飛機的安全性和經濟性了解較少，從而導致維修的間隔不合理。這種情況會在一定程度導致發動機的多次損壞，維修成本增加，不利于其經濟發展。民用航空發動機在使用中，應收集并整理可靠的數據，從而掌握不同部件的故障原因，分析其部件性能，制定有效的維修策略。相關人員要從成本的角度，對航空發動機維修方案進行優化。

一、民空航空發動機維修方案

我國民用發動機的維修水平普遍較低，所以導致其維修成本較高，其主要體現在航空發電機的維修方案中[1]。相關單位根據制造上提供維修計劃文件和發動機自身特點，制定合理的維修方案，從而保證發動機可以得到有效的修理。

我國航空公司的維修成本遠超歐美等國的維修成本，國內的航空公司總成本的20%為維修成本，而其中只有5%-10%為航空公司的利潤。在這種情況下，發動機的維修成本占飛機總維修成本的一般，而國外只占30%。所以在計算收入時，發動機的維修成本會直接影響航空公司的收益。

二、航空發動機的維修測量優化

航空發動機是由很多部件組成的，相關人員應詳細分析各部件的故障問題，從而采取有針對性的策略，并分為事后、定期、視情三種情況。現以某民用航空公司的發動機故障發生情況為例，具體內容如圖1所示。

在圖1中，A、B、C、D、E、F為六種不同的故障，其中A、B、C三種故障，隨著時間的增長，故障率也逐漸提升，所以適合制定定期的維修方案；D、E、F這三種故障的故障率接近常數，所以不適合第一方案，可以根據具體情況進行分析，重要的部件采用視情的維修方案，不重要的部件采用事后的維修方案[2]。

（一）定期維修方案

定期維修方案有很多種，在民用航空發動機維修中，常見的有：

1. 定齡更換。這種情況主要是指該設備使用一定時間后，進行更換，如果沒有這個期限出現損害，也可以進行更換。這種方案比較適合發動機中的時控件。

例如，某部件的使用壽命的函數分布為F（t），然后用cc和cp分別表示一次事后更換和預防更換的費用，C（T）表示期望費用率。因為該部件的更換時刻為維修點，加入這個期限為一個星期，那么可以周期內部件的故障時間的獨立分布的，所以其公式為：

2.最小維修周期更換。這種方案的主要標準是，部件在預定時間（T）內進行預防性的替換，如果在這個過程中，出現故障，就進行最小維修。最小維修的意義是，部件能夠恢復正常工作，其修理后的故障率與修理前的故障率相同，這種方式也被稱為局部維修，適用于一些性能較好、價格較高的發動機部件。

3.成批更換。這種維修方式是指，發動機部件在固定時間內（T）進行預防性替換，這個時間與部件的故障情況沒有聯系，所以無論該部件在T時間，是夠出現故障都要進行替換，這種維修方案比較適用于擁有較多易損部件的發動機。

（二）視情維修策略

根據相關學者對視情維修的闡述，狀態評估能夠檢測部件的潛在問題，這種方式能夠對功能性故障進行預防，降低這種后果的影響，適用于該維修方案的發動機部件應具有以下特征[3]：

1. 維修成本較高

2. 出現故障的為重要部件或系統

3. 潛在故障到功能故障有明顯的延遲

通過這種維修方案費，經常用到的模型有檢測優化模型和Markov優化模型。若以檢測模型為例進行分析，其公式為：

在公式中，E（C） 部件壽命期的總維修費用，E（T） 部件的期望壽命，通過該公式得出最優的檢測時間。

（三）算例分析

本次對某民用航空公司的CFM56-5B發動機的點火電纜進行分析，對數據統計進行更新，飛機部件的原更換時間為9000飛行小時，從而得到一組故障數據，如表1所示：

在表1中，帶*的為截尾數據，單位是飛行小時，運行比為1.2。針對這些數據進行不同模型的參數分析和檢驗，假定其符合4種故障曲線，計算該過程中，各自的參數估計值和相應的K-S檢驗值，具體內容如表2.

從圖2可以看出，這種點火電纜的更換時間或周期為8076飛行小時，此時，C（T）=3. 392元/飛行小時。如果根據原定的9000飛行小時進行替換，這種方式消耗的成本要高于8.76飛行小時的更換成本。通過這種方法可以看出，掌握實際故障分布原理，能夠計算出最優的替換周期，從而降低部件的維修成本。

結束語

通過上文對民用航空發動機維修方案的優化分析，總結了發動機部件在應用過程中可能會出現故障數據，從而繪制出部件的使用壽命情況，將部件的故障特點真實的反映出來。然后在結合部件的特點，選取合理的維修方案，使維修工作更加合理和科學，這樣為維修方案的優化奠定理論基礎，從而更加深入的對其進行研究。

參考文獻

[1]丁發軍，陳衛華，李勇君.維修資源管理對活塞式發動機維修成本的影響[J].科技視界，2012（28）：125-126.

[2]楊坤，蔡舒妤，劉爽，付維方.民用發動機維修數據決策支持系統設計與實現[J]航空維修與工程，2013（2）：103-104.

[3]付旭云，鐘詩勝.民用航空發動機維修計劃啟發式算法[J].計算機集成制造系統，2010（7）：149-150.