國(guó)內(nèi)航空渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)維修保障的若干思考

韓斌

摘要：本文通過分析目前國(guó)內(nèi)航空渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)維修保障存在的不足，提出國(guó)內(nèi)航空渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)維修保障重點(diǎn)發(fā)展方向，并指出了需重點(diǎn)突破的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：國(guó)內(nèi)航空;維修保障;數(shù)字化;外場(chǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)

一、概述

航空渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)是典型的資本密集型和技術(shù)密集型高科技產(chǎn)品，其技術(shù)難度大、研制周期長(zhǎng)、投入經(jīng)費(fèi)高。為了能以最短的時(shí)間、最少的投入和最低的風(fēng)險(xiǎn)將渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)投入市場(chǎng)，滿足不斷增長(zhǎng)的軍民用直升機(jī)動(dòng)力需求，絕大多數(shù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司均走上了系列化發(fā)展渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的道路。在基礎(chǔ)型發(fā)動(dòng)機(jī)之上，通過采用新工藝、新材料和新技術(shù)，或改進(jìn)氣動(dòng)設(shè)計(jì)，或提高渦輪前溫度，或增大流量，或改變部件結(jié)構(gòu)等方式開展改進(jìn)改型。

國(guó)內(nèi)航空渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)早期以測(cè)仿為主，真正自主設(shè)計(jì)從 20 世紀(jì) 80 年代開始，起步相對(duì)較晚。相比歐美航空大國(guó)，我國(guó)自主設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)匱乏，主要體現(xiàn)在 4 點(diǎn)。1）維修性、保障性設(shè)計(jì)理念和規(guī)范不足。2）缺少先進(jìn)設(shè)計(jì)方法指導(dǎo)。3）外場(chǎng)數(shù)據(jù)積累不足，未建立完備的故障數(shù)據(jù)庫(kù)。4）“廠所分離”導(dǎo)致設(shè)計(jì)與制造、保障的脫節(jié)，設(shè)計(jì)人員缺乏開展維修性、保障性設(shè)計(jì)的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力。同時(shí)，國(guó)內(nèi)航空渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)采用“定期維修”維修保障模式，基于零部件的壽命即可靠性規(guī)律而采取的預(yù)防性策略，并按照固定的修理周期結(jié)構(gòu)安排維修工作。這種維修模式較少考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際負(fù)載、外在因素以及任務(wù)情況，容易導(dǎo)致維修過度和不足。

二、國(guó)內(nèi)航空渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)維修保障技術(shù)

1、虛擬維修技術(shù)

虛擬維修以數(shù)字樣機(jī)技術(shù)為基本技術(shù)手段，由多個(gè)相互聯(lián)系的功能模塊構(gòu)成，主要關(guān)鍵點(diǎn)有人體模型的本土化、面向維修級(jí)別的可擴(kuò)展維修資源管理、面向維修品質(zhì)設(shè)計(jì)的維修任務(wù)流程管理、維修時(shí)間估算和維修性綜合評(píng)估。

2、通用化維修保障設(shè)計(jì)技術(shù)

提高渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)維修保障性能的技術(shù)途徑之一，通過規(guī)范發(fā)動(dòng)機(jī)接口、維護(hù)工具等減少外場(chǎng)使用、維護(hù)保障難度，提高維護(hù)保障效率。

3、健康管理技術(shù)

健康管理是實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在線健康監(jiān)控的基礎(chǔ)技術(shù)，通過獲取直升機(jī)、渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)，采用機(jī)載和地面健康管理算法，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)視、故障診斷及預(yù)測(cè)、趨勢(shì)分析、壽命管理等功能。該技術(shù)主要難點(diǎn)在渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)故障評(píng)定準(zhǔn)則和壽命預(yù)測(cè)，需加強(qiáng)相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)和算法研究。

4、外場(chǎng)數(shù)據(jù)快速收集處理技術(shù)

外場(chǎng)數(shù)據(jù)快速收集、處理技術(shù)用于提升外場(chǎng)數(shù)據(jù)處理效率，減輕保障人員工作負(fù)擔(dān)，同時(shí)也作為外場(chǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)的一部分，實(shí)現(xiàn)快速讀取、批量傳輸?shù)交財(cái)?shù)據(jù)中心的功能。該技術(shù)包含數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)處理、交互界面、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫妫ㄟ^集成故障評(píng)定準(zhǔn)則，可擴(kuò)展外場(chǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)故障篩查功能。

三、維修保障的思考

1、外場(chǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和應(yīng)用

外場(chǎng)使用數(shù)據(jù)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制最寶貴的財(cái)富，為總結(jié)研制經(jīng)驗(yàn)、提高設(shè)計(jì)水平提供了最有力的支持。目前，國(guó)內(nèi)渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的外場(chǎng)使用數(shù)據(jù)仍未建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，在信息收集和應(yīng)用方面存在較大不足。一方面各型渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)沒有使用統(tǒng)一的參數(shù)記錄規(guī)范，難以實(shí)現(xiàn)大批量數(shù)據(jù)綜合讀取應(yīng)用 ;另一方面未建立渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)處理中心，無法實(shí)現(xiàn)外場(chǎng)使用數(shù)據(jù)有效地分析處理。因此，外場(chǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立應(yīng)從最基礎(chǔ)的參數(shù)符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)著手，規(guī)范各型號(hào)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，可通過便攜輔助維修設(shè)備收集數(shù)據(jù)傳輸?shù)交丶?jí)數(shù)據(jù)中心，從而發(fā)送到渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)中央數(shù)據(jù)庫(kù)，逐步搭建數(shù)據(jù)庫(kù)建立框架。未來可瞄準(zhǔn)空地?cái)?shù)據(jù)傳輸和健康管理等技術(shù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)實(shí)施傳輸，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控。流程圖如圖 1 所示。

2、發(fā)展數(shù)字化維修保障

在國(guó)內(nèi)的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)維修與保障方面，數(shù)字化工程仍處于起步階段，需要深入開展研究。虛擬維修設(shè)計(jì)方面國(guó)內(nèi)開展了初步研究，但仍未在渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中應(yīng)用，可結(jié)合直升機(jī)短艙結(jié)構(gòu)，從發(fā)動(dòng)機(jī)布局設(shè)計(jì)、維修安全、可視性、可達(dá)性、維修空間和人素工程 6 個(gè)因素進(jìn)行分析，提升維修性設(shè)計(jì)能力 ;故障預(yù)測(cè)與狀態(tài)管理技術(shù)仍在逐步摸索，需要與渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)結(jié)合開展研究，以渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)性能計(jì)算模型為基礎(chǔ)，輔以部件性能衰減模型和故障診斷模型，建立故障診斷和趨勢(shì)預(yù)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)視情維修和預(yù)測(cè)維修 ;IETM 將內(nèi)容繁雜的操作手冊(cè)、維修手冊(cè)等信息有機(jī)管理，以最優(yōu)的方式（文字、表格、圖像或者動(dòng)畫等）展示出來，提高維修技術(shù)人員精確獲取信息速度，加速裝備維修和保障，相對(duì)技術(shù)需求較低，正結(jié)合型號(hào)特點(diǎn)推廣應(yīng)用 ;便攜式維修輔助裝置已在外場(chǎng)應(yīng)用，但是功能不全，無法實(shí)現(xiàn)快速讀取和處理數(shù)據(jù)，首先需要開發(fā)外場(chǎng)數(shù)據(jù)快速處理分析的軟件，實(shí)現(xiàn)多架次、多臺(tái)份批量飛參 / 發(fā)參數(shù)據(jù)的同步讀取、分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患，構(gòu)建數(shù)字履歷，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)控和壽命管理，后續(xù)逐漸納入故障預(yù)測(cè)、趨勢(shì)分析和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽瑢?shí)現(xiàn)方便快捷的維修保障 ;遠(yuǎn)程維修目前主要在民用航空，直升機(jī)方面暫未應(yīng)用，隨著新一代直升機(jī)高可靠性和維修性需求，遠(yuǎn)程維修也將成為渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)維修技術(shù)發(fā)展途徑之一。

結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)內(nèi)航空渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)裝備數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)和深入使用，維修保障工作重要性日益突出。國(guó)內(nèi)航空渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)維修保障應(yīng)從構(gòu)建完善的綜合服務(wù)保障體系、發(fā)展數(shù)字化維修與保障、建立通用化維修保障設(shè)計(jì)規(guī)范、重視外場(chǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)建立和應(yīng)用等方面著手，提升維修保障設(shè)計(jì)水平，轉(zhuǎn)變維修保障模式。

參考文獻(xiàn)

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