國內航空渦軸發動機維修保障的若干思考

韓斌

摘要：本文通過分析目前國內航空渦軸發動機維修保障存在的不足，提出國內航空渦軸發動機維修保障重點發展方向，并指出了需重點突破的關鍵技術。

關鍵詞：國內航空;維修保障;數字化;外場數據庫

一、概述

航空渦軸發動機是典型的資本密集型和技術密集型高科技產品，其技術難度大、研制周期長、投入經費高。為了能以最短的時間、最少的投入和最低的風險將渦軸發動機投入市場，滿足不斷增長的軍民用直升機動力需求，絕大多數航空發動機公司均走上了系列化發展渦軸發動機的道路。在基礎型發動機之上，通過采用新工藝、新材料和新技術，或改進氣動設計，或提高渦輪前溫度，或增大流量，或改變部件結構等方式開展改進改型。

國內航空渦軸發動機早期以測仿為主，真正自主設計從 20 世紀 80 年代開始，起步相對較晚。相比歐美航空大國，我國自主設計經驗匱乏，主要體現在 4 點。1）維修性、保障性設計理念和規范不足。2）缺少先進設計方法指導。3）外場數據積累不足，未建立完備的故障數據庫。4）“廠所分離”導致設計與制造、保障的脫節，設計人員缺乏開展維修性、保障性設計的內在驅動力。同時，國內航空渦軸發動機采用“定期維修”維修保障模式，基于零部件的壽命即可靠性規律而采取的預防性策略，并按照固定的修理周期結構安排維修工作。這種維修模式較少考慮發動機的實際負載、外在因素以及任務情況，容易導致維修過度和不足。

二、國內航空渦軸發動機維修保障技術

1、虛擬維修技術

虛擬維修以數字樣機技術為基本技術手段，由多個相互聯系的功能模塊構成，主要關鍵點有人體模型的本土化、面向維修級別的可擴展維修資源管理、面向維修品質設計的維修任務流程管理、維修時間估算和維修性綜合評估。

2、通用化維修保障設計技術

提高渦軸發動機維修保障性能的技術途徑之一，通過規范發動機接口、維護工具等減少外場使用、維護保障難度，提高維護保障效率。

3、健康管理技術

健康管理是實現發動機在線健康監控的基礎技術，通過獲取直升機、渦軸發動機相關數據，采用機載和地面健康管理算法，實現狀態監視、故障診斷及預測、趨勢分析、壽命管理等功能。該技術主要難點在渦軸發動機故障評定準則和壽命預測，需加強相關數據庫建設和算法研究。

4、外場數據快速收集處理技術

外場數據快速收集、處理技術用于提升外場數據處理效率，減輕保障人員工作負擔，同時也作為外場數據庫的一部分，實現快速讀取、批量傳輸到基地數據中心的功能。該技術包含數據讀取、數據管理、數據處理、交互界面、數據傳輸等方面，通過集成故障評定準則，可擴展外場發動機故障篩查功能。

三、維修保障的思考

1、外場數據庫的建立和應用

外場使用數據是航空發動機研制最寶貴的財富，為總結研制經驗、提高設計水平提供了最有力的支持。目前，國內渦軸發動機的外場使用數據仍未建立統一的數據庫，在信息收集和應用方面存在較大不足。一方面各型渦軸發動機沒有使用統一的參數記錄規范，難以實現大批量數據綜合讀取應用 ;另一方面未建立渦軸發動機數據處理中心，無法實現外場使用數據有效地分析處理。因此，外場數據庫的建立應從最基礎的參數符號標準著手，規范各型號的數據存儲，可通過便攜輔助維修設備收集數據傳輸到基地級數據中心，從而發送到渦軸發動機中央數據庫，逐步搭建數據庫建立框架。未來可瞄準空地數據傳輸和健康管理等技術發展，實現渦軸發動機數據實施傳輸，實現在線監控。流程圖如圖 1 所示。

2、發展數字化維修保障

在國內的渦軸發動機維修與保障方面，數字化工程仍處于起步階段，需要深入開展研究。虛擬維修設計方面國內開展了初步研究，但仍未在渦軸發動機設計中應用，可結合直升機短艙結構，從發動機布局設計、維修安全、可視性、可達性、維修空間和人素工程 6 個因素進行分析，提升維修性設計能力 ;故障預測與狀態管理技術仍在逐步摸索，需要與渦軸發動機健康管理系統結合開展研究，以渦軸發動機實時性能計算模型為基礎，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預測方法，實現視情維修和預測維修 ;IETM 將內容繁雜的操作手冊、維修手冊等信息有機管理，以最優的方式（文字、表格、圖像或者動畫等）展示出來，提高維修技術人員精確獲取信息速度，加速裝備維修和保障，相對技術需求較低，正結合型號特點推廣應用 ;便攜式維修輔助裝置已在外場應用，但是功能不全，無法實現快速讀取和處理數據，首先需要開發外場數據快速處理分析的軟件，實現多架次、多臺份批量飛參 / 發參數據的同步讀取、分析，及時發現故障隱患，構建數字履歷，實現狀態監控和壽命管理，后續逐漸納入故障預測、趨勢分析和遠程數據傳輸等功能，實現方便快捷的維修保障 ;遠程維修目前主要在民用航空，直升機方面暫未應用，隨著新一代直升機高可靠性和維修性需求，遠程維修也將成為渦軸發動機維修技術發展途徑之一。

結束語

隨著國內航空渦軸發動機裝備數量持續增長和深入使用，維修保障工作重要性日益突出。國內航空渦軸發動機維修保障應從構建完善的綜合服務保障體系、發展數字化維修與保障、建立通用化維修保障設計規范、重視外場數據庫建立和應用等方面著手，提升維修保障設計水平，轉變維修保障模式。

參考文獻

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