MSG-3在民用航空器維修大綱制定中的應用

孫濱，梁剛，談云峰

(中國民用航空沈陽航空器適航審定中心 航空器評審室， 沈陽　110043)

MSG-3在民用航空器維修大綱制定中的應用

孫濱，梁剛，談云峰

(中國民用航空沈陽航空器適航審定中心 航空器評審室， 沈陽110043)

摘要：國內民用航空器的研發起步較晚，目前投入運行的國產航空器型號種類和數量都不多，航空器制造廠家在制定維修大綱方面的經驗較少。本文對國際上通行的MSG-3維修任務分析方法進行研究，首先介紹MSG-3維修任務分析方法產生和發展的歷史背景，以及其在國內民機型號中的應用；然后詳細敘述MSG-3維修任務分析方法(包括航空器系統、動力裝置維修任務的分析方法，結構檢查和區域檢查任務的分析方法，以及形成維修大綱的流程和維修任務的后期優化)；最后通過對航空器型號的審查經驗，總結我國民用航空器制造廠家在制定航空器維修大綱時存在的問題和改進方向。

關鍵詞：MSG-3；民用航空器；維修大綱；維修任務

0引言

航空器在使用過程中受到高、低周載荷和環境影響，其組成部分不可避免地會出現退化、故障或失效，為了恢復航空器及其組成部分的系統功能，保持其固有設計水平和可靠性，航空器制造廠家必須制定一套航空器維修大綱，以確保航空器投入運行后持續的安全、可靠和適航[1]。

維修大綱的制定需要一套科學的分析流程，國內航空器制造廠家在維修大綱制定方面經驗不足。在航空器制造廠家申請型號合格證(Type Certificate，簡稱TC)的適航審定和航空器評審過程中，民航局方將國際上通行的維修任務分析方法MSG-3引入國內航空器制造廠家，通過宣貫和培訓，在民航局方、航空器制造廠家和航空公司的共同努力下，逐步建立了一套科學的維修大綱制定方法、標準和流程。

國內在航空器維修領域對維修實踐和管理方面研究較多，對MSG-3維修任務分析的基礎理論研究較少，國際上對于MSG-3維修分析方法一直在不斷地修訂完善，在跟蹤國際MSG-3最新政策和參考國內外航空器型號維修大綱的基礎上，本文首先介紹MSG-3的發展和應用，然后詳細介紹MSG-3維修任務分析方法，最后對我國民用航空器制造廠家在制定航空器維修大綱時提出一些建議。

1MSG-3的發展和應用

1968年，大型商用噴氣客機波音747問世，波音公司認為應該運用一套更加科學合理的方法來制定波音747的維修大綱。為此，波音公司組織了其設計和維修專業代表、供應商、航空公司以及美國聯邦管理局(FAA)的專業人員一起討論。為了制定波音747維修大綱，按照專業分成了六個工作小組(Working Groups，簡稱WGs)，結合系統功能、失效模式、失效影響和失效原因，每個工作小組對其專業領域每一個系統中的項目都用邏輯樹的方法進行分析，制定充分的計劃維修方案。在此背景下，產生了維修指導小組(Maintenance Steering Group，簡稱MSG)方法。

MSG方法在制定波音747維修大綱中取得了成功，同時為了能夠應用于其他機型，維修指導小組對MSG方法進行了完善，進而發展成了MSG-2方法。MSG-2是一種“從下至上”的分析方法，它認為是部件導致了設備故障的產生，因此飛機上的每一個部件單元都會被分析，每一個部件單元都產生了維修任務。

在經歷了基于“預防性維修”為主要維修方式的MSG-1和MSG-2 后，為了對MSG-2進行及時地修訂和適當更新，美國航空運輸協會(ATA)于1980年組織了FAA、國外民航局、飛機和發動機制造廠家以及航空公司等各領域的專家，對MSG-2的部分內容進行改進，對邏輯決斷法的嚴密性、經濟性與安全性之間做了明確區分，調整了邏輯決斷的流程，采用了“自上而下”的分析法，給出了更合理的任務定義和更為直接、流程化的邏輯決斷方法，共同制訂出了“以可靠性為中心”的MSG-3維修任務分析方法[2-5]。

隨著1994年11月成立的國際維修審查政策委員會(IMRBPB)將MSG-3作為各國民航當局制定和批準運輸類飛機維修審查委員會報告(MRBR)的統一分析工具，MSG-3 在民用航空器制造行業內得到了普遍應用，并逐步從運輸類飛機擴大到通勤類飛機和旋翼機[6]。ATA平均每兩年都要對MSG-3進行一次修訂，其中，從2013年開始ATA將MSG-3分為兩卷，第一卷適用于固定翼飛機，第二卷適用于旋翼機，MSG方法的發展和應用如表1所示。

表1　MSG-3的發展和應用

MSG-3方法已廣泛用于航空器維修大綱的制定，從表1可以看出：在大飛機方面，國內的民用25部飛機(ARJ21、C919、MA600)都應用了MSG-3制定其初始維修大綱，民用23部通勤類飛機(Y12F)以及27部直升機(AC311)和29部直升機(AC312/313)也均已采用MSG-3的方法來制定航空器的初始維修大綱。通過上述幾個型號的開展，MSG-3的維修任務分析方法已經被國內民用航空器制造廠家所接受，特別在通用航空器領域逐步得到了制造廠家的接受和應用。

2系統/動力裝置維修大綱的制定

2.1重要維修項目的確定

重要維修項目(Maintenance Significant Item，簡稱MSI)是指可實施維修檢查工作的具有特定功能的維修項目，它可以是系統、設備、附件、組件或零件。

系統工作組、動力裝置工作組及電子電氣工作組按照ATA2200把飛機分成系統和子系統，直到所有航線可更換單元(Line Replaceable Unit，簡稱LRU)。重要維修項目的確定是從飛機的安全性、運行性和經濟性的觀點出發，對飛機的各個系統、子系統、設備或部件、直至零件或元器件進行分析，并結合各系統安全性分析(System Safety Assessment，簡稱SSA)報告中的有關內容進而確定重要維修項目。

2.2重要維修項目維修任務和間隔的確定

系統/動力裝置重要維修項目維修任務的確定是按照系統/動力裝置邏輯決斷圖進行的，邏輯決斷分為上下兩層分析。

上層分析要求對每個“功能故障”進行評價，開展功能故障影響分析，明確功能故障、故障原因等，對每一功能故障按照流程圖的要求進行故障影響類別的判定，確定功能故障影響類別，即明顯的安全性、運行性、經濟性和隱蔽的安全性、非安全性，如圖1所示。

圖1　MSI維修任務的上層分析流程

下層分析是根據每個功能故障影響以及引起故障的原因，確定需要采取的維修任務類型，故障模式影響分析(Failure Model and Effects Analysis，簡稱FMEA)是維修任務下層分析的一個主要輸入。通常有五大類維修任務類別[7]：潤滑/保養、操作/目視檢查、檢查/功能檢查、恢復、報廢，如圖2所示。圖中虛線框的操作/目視檢查，只適用于8、9類隱蔽的故障影響類別，目的是為了發現隱蔽故障。對于影響安全性的5、8類故障影響類別，流程中需要對每項維修任務進行判斷和選擇，以選擇最有效的維修任務或任務組合，對于6、7、9類非安全性的故障影響類別，只要選擇一項適用且有效的維修任務即可停止分析。

圖2　MSI維修任務的下層分析流程

對于維修間隔，通常是根據系統的可靠性指標、試驗數據、系統設備的部件維修手冊(Component Maintenance Manual，簡稱CMM)以及參考相似機型運行的維修經驗確定的。

3結構檢查大綱的制定

3.1重要結構項目的確定

重要結構項目(Structural Significant Item，簡稱SSI)是飛機結構中的重要項目，重要結構是承受飛行、地面載荷和操縱載荷的任何重要的結構部分、結構元件或結構組件，這些結構失效將影響結構完整性并危及飛行安全。

飛機結構檢查要求，就是在飛機的使用壽命期內，以探測和預防由疲勞損傷(Fatigue Damage，簡稱FD)、環境惡化(Environmental Deterioration，簡稱ED)和偶然損傷(Accident Damage，簡稱AD)引起的結構失效的結構檢查工作。

3.2重要結構項目維修任務和間隔的確定

航空器結構維修大綱的制定具有一套流程。首先確定飛機結構區域部位，列出飛機結構項目，對上述項目進行分析，確定出SSI；然后，對于確定為SSI的結構項目，根據其是否為損傷容限項目確定需要開展的分析工作。

通常，飛機除了起落架和發動機動力裝置部分為安全壽命設計項目外，其余大部分為損傷容限設計項目。對于安全壽命項目和損傷容限設計的結構，按照疲勞損傷分析給出其壽命限制和檢查任務。對于SSI項目，結構工作組按照偶然損傷和環境惡化評級系統進行分析，得出其檢查任務和間隔。結構項目分析流程如圖3所示。

圖3　SSI維修任務的分析流程

4區域檢查大綱的制定

4.1區域檢查項目

區域分析產生的維修任務主要是一般目視檢查，也會有少部分的詳細檢查以及某些部位和線纜單獨的一般目視檢查。區域檢查主要是對分析的區域內部和外部進行如下檢查：①管路、導線、附件、緊固件以及可見連接件的鎖緊和連接是否牢固可靠；②是否有明顯的損傷、滲漏、過熱或漏氣、膨脹、管路堵塞現象；③是否有可見的裂紋、變形、擦傷、磨損、焊縫和電焊失效、表面處理的惡化、腐蝕以及液體流入；④對區域進行清潔，清除可燃物聚集等一系列的檢查工作。

4.2區域檢查分析

按照ATA2200規范的定義將飛機外部和內部劃分成100～800共8個主要區域，各主要區域進一步劃分成子區域。對于直升機的區域劃分，可參考S1000D。

在進行區域劃分之后，根據區域內是否包含導線和可燃物聚集來確定進行標準區域分析還是進行增強區域分析。

區域檢查的維修周期是根據一套評級系統確定的，主要考慮區域偶然損傷的可能性、對環境惡化的敏感性及區域稠密性等因素，根據對各級別的判定，利用矩陣關系確定最終維修周期。

ATA在MSG-3文件(2003修訂版)中新增加了閃電/高強度輻射場(L/Hirf)防護系統的維修任務分析，目前都已成為航空器維修大綱的重要組成部分。通常情況下，航空器涉及L/Hirf的項目較少，所以一些航空器制造廠家在區域分析的最后增加L/Hirf分析，也可針對L/Hirf項目單獨進行維修任務分析，限于篇幅，在此不作詳細闡述。

5初始維修大綱的制定及優化

依據CCAR 21.50、CCAR 121.151、CCAR 121.364、CCAR 135.45、CCAR 25.1529條和CCAR 25附錄H，申請人應制定一份供局方批準和為航空運營人使用的民用航空器初始計劃維修要求，即初始維修大綱。為此，中國民用航空局(簡稱民航局)發布了AC-21/135-67《修審查委員會和維修審查委員會報告》，以指導航空器制造廠家制定航空器的維修大綱和指導民航局方評審[8-9]。

2015年5月25日，民航局飛標司發布了新的AC-91-26《航空器計劃維修要求的制定》[10]，同時撤銷了AC-21/135-67《修審查委員會和維修審查委員會報告》。在AC-91-26《航空器計劃維修要求的制定》中明確了民用航空器制造廠家應該采用MSG-3的分析方法制定維修計劃要求，分別針對運輸類飛機和非運輸類航空器維修計劃制定流程做了說明，運輸類航空器計劃維修任務的制定流程如圖4所示。

圖4　運輸類航空器計劃維修任務制定流程

為了保證維修任務的有效性，航空器制造廠家應當在航空器交付運行后建立機隊使用數據的收集、處理、分析的完整的可靠性管理體系，然后結合機隊使用數據的分析和MSG-3維修任務分析，對計劃維修任務進行持續優化，維修任務優化流程如圖5所示。

圖5　維修任務優化流程

6結束語

維修大綱的制定是一項復雜的系統工程，航空器制造廠家在制定初始的維修大綱前需要建立專職的MSG-3維修分析團隊，在維修任務分析的初期，需注重對重要源頭輸入文件例如“系統安全性分析(SSA)”做充分參考。在完成維修大綱和維修手冊的初稿時需對所有的維修程序進行驗證，確保維修任務的可操作性和手冊編寫的準確性。在航空器投入運行后，應當建立航空器機隊使用數據的收集、處理、分析的完整的可靠性管理體系，對維修任務進行持續優化，定期評估并修訂航空器的維修大綱。

本文在AC311、AC312、AC313直升機和Y12F飛機初始維修大綱的基礎上，總結了國際上通行的MSG-3分析方法，詳細敘述了MSG-3維修任務分析方法產生和發展的歷史背景以及具體內容(包括航空器系統、動力裝置維修，結構檢查和區域檢查要求的分析方法，形成維修大綱的流程和維修任務的后期優化)。最后對我國民用航空器制造廠家在制定航空器維修大綱時提出了一些建議，供民用航空器制造廠家制定維修大綱做參考。

參考文獻

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AC-91-26 Development of aircraft scheduled maintenance requirements[S]. Beijing： Flight Standards Department of CAAC， 2015.(in Chinese)

Application of MSG-3 in Developing Maintenance Program of Civil Aircraft

Sun Bin, Liang Gang, Tan Yunfeng

(Aircraft Evaluation Department, Shenyang Aircraft Airworthiness Certification Center of CAAC, Shenyang 110034, China)

Abstract:The development of domestic civil aircraft in China started late, and there are just several types and quantities of domestic aircrafts in service currently. The manufacturers have less experience in developing maintenance program. The widely used international MSG(Maintenance Steering Group)-3 maintenance task analysis method is studied, and the development and background of MSG-3, as well as it’s application in several types of domestic civil aircraft are introduced. The contents of MSG-3, including the methods of aircraft system/powerplant maintenance task analysis, structural and zonal inspection task analysis, and the procedure of developing and optimizing the maintenance program are described in detail then. Finally the author generalizes the problem and solution in developing the maintenance program of domestic civil aircraft manufacturers.

Key words:MSG-3; civil aircraft; maintenance program; maintenance task

收稿日期：2016-01-12；修回日期：2016-03-11

通信作者：孫濱,sunb@syacc.org

文章編號:1674-8190(2016)02-259-06

中圖分類號：V219

文獻標識碼：A

DOI：10.16615/j.cnki.1674-8190.2016.02.018

作者簡介：

孫濱(1986-)，男，碩士，助理工程師。主要研究方向：航空器適航與維修、飛機結構強度。

梁剛(1969-)，男，學士，高級工程師。主要研究方向：航空器適航與維修。

談云峰(1973-)，男，學士。主要研究方向：直升機飛行技術。

(編輯：趙毓梅)