提高B737NG飛機機載氣象雷達可靠性方法研究

涂用軍

摘 要：本文通過結合氣象雷達系統原理與B737NG飛機氣象雷達系統實際維護經驗，分析了機載氣象雷達系統的發展過程、系統原理、系統結構、部件性能以及系統工作狀態，利用管理學中的PDCA循環理論，研究如何提高737NG飛機機載氣象雷達系統可靠性，在機隊進行實踐。研究過程中，對氣象雷達系統原理進行分析，再結合B737NG機隊的可靠性數據，提出影響氣象雷達正常工作性能的各項因素，在實際工作中進行應用并通過可靠性數據進行跟蹤，最后對采取措施的效果進行評估。通過本次研究，在不顯著增加維護工作量和維修成本的情況下，通過相應維護工作的實施，切實提高B737NG飛機氣象雷達系統的可靠性，降低其對航班正常性的影響。

關鍵詞：B737NG；飛機；氣象雷達；PDCA；可靠性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.004

1 論文研究理論基礎：PDCA循環理論簡介

PDCA循環是能使任何一項活動有效進行的一種合乎邏輯的工作程序，特別是在質量管理中得到了廣泛的應用。P、D、C、A四個英文字母所代表的意義如下：

P（Plan）——計劃。包括方針和目標的確定以及活動計劃的制定；

D（DO）——執行。執行就是具體運作，實現計劃中的內容；

C（Check）——檢查。就是要總結執行計劃的結果，分清哪些對了，哪些錯了，明確效果，找出問題；

A（Action）——行動（或處理）。對總結檢查的結果進行處理，成功的經驗加以肯定，并予以標準化，或制定作業指導書，便于以后工作時遵循；對于失敗的教訓也要總結，以免重現。對于沒有解決的問題，應提交給下一個PDCA循環中去解決。

2 機載氣象雷達系統可靠性的現狀

為了分析氣象雷達的可靠性現狀，從可靠性管理中心收集了近三年來B737NG機隊的氣象雷達系統的可靠性數據，并進行了分析。

從B737NG機隊可靠性數據來看，在所有故障中，最后判明故障原因的故障件，氣象雷達收發組故障占全部故障部件的75.72%，占了絕大多數，遠高于其他部件發生故障的概率。另外，散熱風扇、天線驅動組件、控制面板故障比率大約各占整個雷達系統故障部件的10%左右。

本文下一節就運用標準的全面質量管理（PDCA循環）理論對機載氣象雷達的可靠性進行研究分析，找到提高機載氣象雷達可靠性的方法。

3 運用“PDCA”循環提高機載氣象雷達系統可靠性

對氣象雷達系統可靠性數據進行分析：氣象雷達系統的故障率在逐年提高，并且故障主要集中在4-8月的梅雨季節，且主要故障件為氣象雷達收發機。

3.1 提高氣象雷達系統可靠性方法在實際工作中的應用

從前期理論分析可知，在不改變B737NG飛機氣象雷達系統設計的情況下，航線維護、定檢維護可以從改善氣象雷達收發組的工作環境來提高其可靠性。

按照全面質量管理PDCA循環理論，雷達收發組的故障率降低就是影響氣象雷達系統可靠性的關鍵所在。

3.2 計劃階段（PLAN）

基于以上的分析，可以看出，隨著飛機使用年限的增長和大氣環境的改變，飛機部件的可靠性也在發生著變化。按照標準的PDCA循環理論，制定詳細周密的整體計劃，如圖1所示。

PLAN（計劃）--制定計劃、明確目標。通過人、機、料、法、環各種原因的排列分析，將所有可能影響氣象雷達散熱條件全部羅列出來。

將此項目的目標定為將氣象雷達系統故障率降低30%，提高氣象雷達系統的可靠性，降低氣象雷達的維護成本。最后，參照此目標，對參與人員進行了細致的分工，制定了工作計劃。

3.3 對策實施（DO）階段

對策實施（DO）：對散熱風扇機器濾網的維護方案進行必要的小幅調整，在維修方案中雷達收發組散熱風扇濾網清潔工作維護方案為2A（時間間隔為600H）執行一次。鑒于目前國內大氣污染嚴重，大氣中顆粒物比較多，因此，將清潔風扇濾網的時間間隔從2A（600H間隔）調整為1A（300H間隔）執行。同時，發現了當風扇濾網嚴重堵塞時，可以使用高壓氮氣瓶以及清潔液吹洗，發現破損則采用視情更換。原工作程序中并未提出散熱風扇的檢查步驟，實際維護工作中發現有個別散熱風扇轉速下降、甚至失效的情況，增加檢查散熱風扇工作狀況（轉速）的步驟，檢查發現散熱風扇卡阻的情況，必須更換。

在維護工作單中加入檢查風扇工作狀況（轉速檢查）的步驟，無論散熱風扇轉速是否正常都要進行散熱風扇葉片的離位清潔工作。同時根據數據統計發現氣象雷達收發組的安裝架濾網/風扇組件在15000小時后易發生故障。對安裝支架濾網/風扇組件定于工作25000小時進行預防性更換提高了散熱風扇工作的可靠性。

3.4 檢查效果（CHECK）階段

檢查效果（CHECK）。對執行新方案的工作程序后的效果進行了數據統計，將5天、10天、15天、20天、25天的間隔周期后，機隊中的氣象雷達收發組散熱風扇濾網堵塞情況以及散熱風扇檢查情況記入表格。對比執行新工作程序之前，氣象雷達系統故障率呈現逐年上升的趨勢來看，成果非常明顯。由數據統計圖表可以看出執行新舊工作程序的效果：8月之后直到12月，隨著氣溫的下降以及雨季結束，機隊就未再出現氣象雷達的故障了。完全符合所制定的目標。通過8月以后的可靠性統計，B737NG機隊發生氣象雷達故障的次數會大大降低至全年不超過3次），計劃制定的目標圓滿達成。

3.5 固化成果（ACTION）階段

固化成果（ACTION）。12月在會議中進行交流研討時，關于提高B737NG機載氣象雷達可靠性的項目被會議確定納入B737NG 機隊維修方案，并且進行推廣：（1）將現有維修方案中的氣象雷達散熱風扇濾網清潔工作程序檢查時間間隔由2A（600H間隔）調整為1A（300H），并通過檢查濾網的損傷情況視情進行更換。（2）對維護工作單進行修訂并規范雷達濾網清潔程序和標準，加入關于氣象雷達散熱風扇狀況檢查步驟以及檢查標準，要求對雷達散熱風扇進行離位清潔。（3）關于雷達風扇支架/風扇組件，各分子公司依照實際情況可以定為時壽件控制。采用了新的維修方案后，從可靠性中心獲得的2014年氣象雷達系統故障數據統計，在整個B737NG機隊進行推廣后，2014年全年機載氣象雷達系統故障31起，除去兩起新引進飛機氣象雷達收發機故障，實際可納入比較的為29起，相比較2012年的49起下降40.8%，相比較2013年的44起下降34%，由此可以看出，整個機隊氣象雷達故障率下降30%的目標已經達到。

對本次PDCA循環中發現的問題以及需要改進的問題進行總結，并計劃納入下一個PDCA循環進行改善、解決。

3.6 下個PDCA循環需要解決的問題

關于本次PDCA循環中還未得到解決一些問題有：

（1）因過熱引起的雷達收發組故障數據不全。（2）對于氣象雷達系統其它部件關注不夠，為實現下個目標，制定了下個PDCA循環的計劃：驅動組件、控制面板故障誘因分析，健全氣象雷達系統預防性維修方案。（3）從維護的經濟性來看，降低氣象雷達的維護成本也是下個PDCA循環的目標之一。比對調整方案前后的總費用，從而達到降低維護成本的目的。

以上3點問題都是我們在本次PDCA循環過程中發現需要完善和改進的問題，將根據實際情況以及可操作性在以后的PDCA循環中解決。

4 PDCA循環過程遇到的困難及解決方案

在本次PDCA循環過程中，我們也遇到了一些困難，如下：（1）營運時間長的老飛機采集數據不全，無法進行數據對比分析。我們采用人工采集數據的方法，按照飛機的注冊號進行分工、制表，要求數據精確、全面。確保數據的真實、有效。（2）本次課題涉及的部門、人員較多，難以協調組織以及培訓。首先，我們從各部門抽出專人成立了課題小組，各部門的領導也是各個項目的負責人，形成了組織保障。然后利用業余時間對小組成員進行了培訓，明確責任，統一標準。新維護方案制定后，馬上組織培訓，保證實施過程的一致性。最后，確定了所有數據及時上傳到一個服務器中，便于統一保存和備份。

5 總結與展望

5.1 總結

本文通過對裝配在B737NG飛機上的氣象雷達系統工作原理介紹以及對在實際使用中的故障信息進行統計、分析，找出氣象雷達系統在維護過程中存在的薄弱環節，加以改進、完善。在可靠性增長過程中通過按照PDCA循環理論方法進行分析、可靠性預計、故障模式總結、影響分析及可靠性鑒定試驗驗證等手段證實機載氣象雷達收發組工作環境改善后，其系統可靠性增長，并在南航整個機隊進行推廣，大大提升了南航B737NG機隊機載氣象雷達系統的可靠性。

總結整個PDCA循環過程：

（1）計劃（PLAN）是做好課題的前提，整個過程需要一個實際可行的目標。這個目標必須建立在對數據的統計和分析的基礎之上。依照目標制定完善的計劃并對參與人員進行分工，制定了嚴格的工作程序和工作標準。

（2）同時在執行（DO）的過程中，嚴格紀律也是必要的，如果在執行的過程中出現偏差就可能帶來統計數據上的偏差，可能會導致不能達成目標。

（3）達到預期的目標后，將工作程序化、標準化，對流程固化從而帶來整個系統可靠性的全面提升。對于在PDCA循環中成功的經驗進行了總結，也對需要完善和今后哪里的方向提出了建議和改進措施。

5.2 展望

本論文為提高了機載氣象雷達的可靠性提供了一種思路，在不明顯增加人工工時的條件下，通過改善氣象雷達的工作環境，提高了機隊機載氣象雷達的可靠性，節約了人力成本以及維護成本。

期待在今后的工作中解決以下兩個問題：

（1）還需要更長時間的數據統計分析。驗證本次PDCA循環效果的同時，為下次PDCA循環打下基礎。

（2）對機載氣象雷達其他部件的關注不夠，其他部件可靠性也是影響雷達系統可靠性的因素，需要有方法提高這些部件的可靠性。

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