淺析航空發(fā)動機(jī)視情維修在MRO的應(yīng)用

■ 薛成/珠海摩天宇航空發(fā)動機(jī)維修有限公司

“以可靠性為中心”是當(dāng)今航空維修的基礎(chǔ)思想，視情維修的概念自誕生以來就備受民航維修業(yè)的關(guān)注，航空器的維修方案也從定期維修逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐暻榫S修。發(fā)動機(jī)作為民航飛機(jī)中最為精密的部件，近年來也越來越多地采用了視情維修的思想進(jìn)行維修工作范圍的制定。本文通過介紹小工作范圍發(fā)動機(jī)的進(jìn)廠維修，簡述了視情維修在MRO 中的應(yīng)用。

現(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)的維修不僅注重維修后發(fā)動機(jī)的可靠性和適航性，還十分看重每次進(jìn)廠維修的經(jīng)濟(jì)性和維修時長。“以可靠性為中心”的維修理論是當(dāng)今航空發(fā)動機(jī)維修中采用的主流思想，發(fā)動機(jī)的可靠性在設(shè)計(jì)制造的初始階段就留有一定的余度，直接影響飛行安全，具有強(qiáng)制使用壽命的零件只是一小部分。通過不斷的實(shí)踐證明，保持航空發(fā)動機(jī)的整體可靠性與固定的維修間隔并無直接關(guān)聯(lián)。通過持續(xù)監(jiān)控并根據(jù)具體情況決定維修方案的視情維修越來越廣泛的應(yīng)用到了航空發(fā)動機(jī)維修中。

1 維修方案的決策邏輯

基于“以可靠性為中心”的理論，航空發(fā)動機(jī)維修中常見的維修計(jì)劃制定邏輯主要有視情維修、定期維修和狀態(tài)監(jiān)控三種。

1.1 定期維修

定期維修是基于“設(shè)備使用就會有損耗，損耗累積就會導(dǎo)致故障，出現(xiàn)故障就要維修”的基本理念，根據(jù)設(shè)備已知的特性，制定維修間隔，定期維修設(shè)備以降低設(shè)備故障率，保障設(shè)備安全可靠的運(yùn)行。但定期維修的理論依據(jù)是浴盆曲線，更適用于功能性單一的機(jī)械或電氣元件。在航空發(fā)動機(jī)上，一些功能簡單的機(jī)械零部件會采用這種維修模式，但航空發(fā)動機(jī)整體是一個復(fù)雜的機(jī)械與電氣結(jié)合的系統(tǒng)，定期維修的模式會導(dǎo)致不經(jīng)濟(jì)維修和故障率偏高等問題。

1.2 視情維修

圖1 浴盆曲線

相對于定期維修，視情維修則更為靈活。視情維修是根據(jù)持續(xù)觀察和監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)，不斷更新對設(shè)備可靠性的預(yù)測，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)對策。視情維修是基于P-F 曲線理論，如圖2所示。不同的零部件可靠性下降曲線不同，發(fā)生故障的頻率也不同，為了保障設(shè)備的可靠性，根據(jù)圖2 的P-F 曲線可以得出，設(shè)備的維修應(yīng)該在功能故障點(diǎn)F 之前；同時為了讓設(shè)備發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益，設(shè)備的維修應(yīng)該在潛在故障點(diǎn)P 之后。依靠先進(jìn)的檢測手段和發(fā)動機(jī)本身優(yōu)越可靠性，視情維修大大降低了故障率的同時保證了維修的經(jīng)濟(jì)性，在發(fā)動機(jī)維修領(lǐng)域獲得越來越廣泛的應(yīng)用。

圖2 P-F 曲線

1.3 狀態(tài)監(jiān)控

狀態(tài)監(jiān)控的維修方案多用于對飛行安全無直接影響的零部件，可在故障被檢測到后再制定維修方案。長期不斷的實(shí)踐證明，試圖通過各種預(yù)防措施防止一切故障的發(fā)生是不可能的，通過有效的監(jiān)控及時發(fā)現(xiàn)并處理故障，可以保持較高的可靠性。

2 視情維修在MRO 中的應(yīng)用

2.1 視情維修的基本方法

視情維修的基本方法是通過對零部件的檢查確定維修方案，一旦發(fā)現(xiàn)的損傷超出了可用的標(biāo)準(zhǔn)就要進(jìn)行修理或更換。航線維護(hù)發(fā)動機(jī)使用的是航空器維修手 冊（Aircraft Maintenance Manual,AMM）標(biāo)準(zhǔn)，而發(fā)動機(jī)修理廠維修發(fā)動機(jī)使用的是發(fā)動機(jī)車間手冊（Engine Shop Manual, ESM）標(biāo)準(zhǔn)或部件維修手 冊（Component Maintenance Manual,CMM）。一般來講，ESM/CMM 的標(biāo)準(zhǔn)要比AMM 的標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格。對于同樣的損傷，會出現(xiàn)在航線維護(hù)時按照AMM 標(biāo)準(zhǔn)可以直接放行，而一旦下發(fā)到發(fā)動機(jī)修理廠則必須進(jìn)行修理或更換新件的情況。因此，確定使用哪種檢查標(biāo)準(zhǔn)是決定制定哪種部件維修方案的關(guān)鍵。

2.2 持續(xù)性發(fā)動機(jī)維修在MRO 中的應(yīng)用

通常來講，發(fā)動機(jī)需要進(jìn)廠大修的原因主要有壽命件到期、進(jìn)行性能恢復(fù)、高壓渦輪葉片更換、執(zhí)行適航指令或服務(wù)通告、退租等。由于大修周期很長，費(fèi)用很高，航空公司都會選擇盡量減少進(jìn)廠修理的次數(shù)，保持盡量長的大修間隔。因此，發(fā)動機(jī)大修廠被授權(quán)使用比AMM 手冊標(biāo)準(zhǔn)要求更嚴(yán)格的ESM/CMM 手冊標(biāo)準(zhǔn)來對于發(fā)動機(jī)的部件進(jìn)行檢查和修理，力求盡可能的提高可靠性，盡量延長下一次的進(jìn)廠修理時間間隔。在所難免的是，發(fā)動機(jī)雖然還沒到達(dá)計(jì)劃的進(jìn)廠修理時間，但由于某些原因不得不下發(fā)送到大修廠進(jìn)行某些修理工作以保證發(fā)動機(jī)的持續(xù)適航性。比如LEAP-1B 發(fā)動機(jī)因?yàn)閭鲃育X輪箱（Transfer Gearbox, TGB）的徑向傳動軸（Radial Drive Shaft, RDS）的潤滑原因，需要大批量的下發(fā)到大修廠執(zhí)行服務(wù)通告更換徑向傳動軸組件。這種非計(jì)劃下發(fā)是很難預(yù)測的，如果進(jìn)廠按照ESM的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修理會額外增加修理費(fèi)用和修理周期，這是航空公司十分不愿看到的，也違背了視情維修的理念。針對這種情況，CFMI 在2014 年提出了持續(xù)性發(fā)動機(jī)維修的理念。

持續(xù)性發(fā)動機(jī)維修（Continued Time Engine Maintenance, CTEM）是基于視情維修的理念延伸而來的，其核心在于對非計(jì)劃下發(fā)進(jìn)行修理的發(fā)動機(jī)，在不改變發(fā)動機(jī)下一次計(jì)劃進(jìn)廠時間的前提下，使用更為靈活的標(biāo)準(zhǔn)放行發(fā)動機(jī)，既符合了視情維修的理念，又保證了發(fā)動機(jī)的持續(xù)適航性。在確定發(fā)動機(jī)按照持續(xù)性發(fā)動機(jī)維修的工作范圍進(jìn)廠維修前，要注意以下兩點(diǎn)：

1）確定發(fā)動機(jī)的性能趨勢良好，并有能支撐持續(xù)運(yùn)行的性能裕度；

2）確定發(fā)動機(jī)壽命件的剩余壽命在進(jìn)行完持續(xù)性發(fā)動機(jī)維修后不發(fā)生改變；

根據(jù)定義，包括但不限于下列發(fā)動機(jī)進(jìn)廠維修工作范圍可認(rèn)為是持續(xù)性發(fā)動機(jī)維修：

1）風(fēng)扇機(jī)匣的更換；

2）高壓壓氣機(jī)葉片的更換；

3）高壓渦輪葉片的更換；

4）燃燒室的更換；

持續(xù)性發(fā)動機(jī)維修明確了以下使用規(guī)則：

規(guī)則1. 暴露的或?yàn)榱私咏渌考鹣碌妮S承、壽命件需按照ESM 手冊標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行可用性檢查；

規(guī)則2. 發(fā)動機(jī)機(jī)匣和承力框架上的裂紋如果在AMM 中有相關(guān)的檢查標(biāo)準(zhǔn)則按AMM 標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行檢查，AMM 中沒有檢查標(biāo)準(zhǔn)的按照ESM 標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行檢查；

規(guī)則3. 除上述第1 和第2 條規(guī)則外，其他暴露的或?yàn)榱私咏渌考鹣碌陌l(fā)動機(jī)零部件均可按照AMM 的標(biāo)準(zhǔn)檢查放行。如果AMM 沒有列出損傷的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而ESM/CMM 里面有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的描述，則可以接受。如果AMM 和ESM/CMM 里都沒有損傷的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，則需要報(bào)告給CFMI 做個案分析；

規(guī)則4. 采用持續(xù)性發(fā)動機(jī)維修標(biāo)準(zhǔn)放行的零部件只能裝回原本拆下的發(fā)動機(jī)上，不能裝在別的發(fā)動機(jī)上。

通過持續(xù)性發(fā)動機(jī)維修的規(guī)則我們可以看出，除了關(guān)鍵的承力部件和壽命件不能使用更為寬松的AMM 標(biāo)準(zhǔn)放行外，發(fā)動機(jī)上大部分的零部件都可以在持續(xù)性發(fā)動機(jī)維修的規(guī)則下使用更寬松的AMM 標(biāo)準(zhǔn)放行，即使AMM 中沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)描述，只要在ESM 中有描述，則可認(rèn)為是常見損傷而選擇放行。

圖3 持續(xù)性發(fā)動機(jī)維修的規(guī)則

以LEAP-1B 徑向傳動軸組件的更換為例，由于某些批次的RDS 潤滑出現(xiàn)問題嚴(yán)重影響飛行安全，CFMI 發(fā)布了服務(wù)通告對受影響的RDS 進(jìn)行更換。LEAP-1B RDS 的更換需要將風(fēng)扇主單元體與核心機(jī)分離，所以只能在發(fā)動機(jī)大修廠完成。對于航空公司來說，這種非計(jì)劃下發(fā)修理用時越快越好，如果不采用持續(xù)性發(fā)動機(jī)維修工作范圍進(jìn)廠，則所有拆下的零部件和暴露的區(qū)域都要按照ESM 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查，這很可能使原本在航線可以用AMM 接受的損傷變得不可接受，需要進(jìn)行修理或者報(bào)廢，大大增加了非計(jì)劃維修的成本和時間。根據(jù)持續(xù)性發(fā)動機(jī)維修的規(guī)則，更換RDS 組件并不會影響發(fā)動機(jī)壽命件的剩余壽命，進(jìn)而不改變下一次計(jì)劃下發(fā)時間，滿足使用持續(xù)性發(fā)動機(jī)維修工作范圍進(jìn)廠的要求，除了上述提到的軸承，壽命件和機(jī)匣及承力框架這特殊的三類零部件外，為了接近RDS 組件而拆下來的零部件和暴露區(qū)域都可以按照AMM 手冊的標(biāo)準(zhǔn)檢查放行，這樣使得廠內(nèi)維修的檢查標(biāo)準(zhǔn)和航線一致，節(jié)省了非計(jì)劃維修的成本和時間，真正符合了視情維修的定義和內(nèi)涵。

基于持續(xù)性發(fā)動機(jī)維修的理念，CFMI 在2021 年進(jìn)一步提出了針對于主單元體的持續(xù)性維修，稱之為持續(xù)性單元體維修（Continued Time Module Maintenance, CTMM）。CTMM 結(jié)合了發(fā)動機(jī)的模塊化設(shè)計(jì)概念，將風(fēng)扇主單元體、核心機(jī)主單元體、低壓渦輪主單元體分別看成互不干擾的整體，認(rèn)為針對其中一個主單元體的大修并不影響其他主單元體的持續(xù)適航性。因此，CFMI 允許非大修主單元體按照更靈活的標(biāo)準(zhǔn)檢查，大修的主單元體則按照ESM 標(biāo)準(zhǔn)檢查。假如某航空公司機(jī)隊(duì)里有一批發(fā)動機(jī)低壓渦輪的壽命件即將到壽，需要下發(fā)進(jìn)廠更換低壓渦輪單元體壽命件，而風(fēng)扇主單元體和核心機(jī)主單元體的壽命件還有較長的剩余壽命，這種情況是按照既定的維修計(jì)劃（維修計(jì)劃制定的主要參考因素是壽命件的使用狀況）下發(fā)更換壽命件，因此無法應(yīng)用CTEM 工作范圍，必須按照正常發(fā)動機(jī)大修制定工作范圍，使用ESM 標(biāo)準(zhǔn)對所有單元體和零部件進(jìn)行檢查。但CTMM 規(guī)則允許航空公司只將低壓渦輪主單元體按照ESM 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查，而風(fēng)扇主單元體和核心機(jī)主單元體因?yàn)楸敬芜M(jìn)廠沒有大修需求，除特殊零部件外，所有拆下的零件和暴露的區(qū)域都可按照AMM 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查。相比于持續(xù)性發(fā)動機(jī)維修來說，CTMM 將視情維修深入貫徹到單元體級別，使發(fā)動機(jī)維修的工作范圍的制定更為靈活，滿足了不同航空公司的多樣化的發(fā)動機(jī)計(jì)劃維修方案。

與CFMI 公司類似，IAE 對航空發(fā)動機(jī)維修也有類似的工作范圍指導(dǎo)。Project Visit 工作范圍是為了執(zhí)行某一特定的維修工作，對于目標(biāo)工作區(qū)域需按照特定的文件要求進(jìn)行檢查修理，對于目標(biāo)工作區(qū)域以外的其他區(qū)域采取最小化分解和檢查。某些情況下，發(fā)動機(jī)可以整體按照Project Visit 工作范圍維修，只針對下發(fā)原因執(zhí)行特定區(qū)域的維修工作。例如由于滑油滲漏，高壓壓氣機(jī)葉片損傷，風(fēng)扇機(jī)匣面板分離等原因下發(fā)的發(fā)動機(jī)都可以采用Project Visit 的發(fā)動機(jī)維修工作范圍。不同之處在于，IAE 并沒有給出具體的使用規(guī)則，一旦發(fā)動機(jī)是以Project Visit 的工作范圍進(jìn)廠修理，目標(biāo)工作區(qū)域之外損傷的零部件需要工程師根據(jù)經(jīng)驗(yàn)做出是否可用和如何修理的判斷。Project Visit 進(jìn)廠工作范圍的發(fā)布極大地增加了V2500 發(fā)動機(jī)下發(fā)的靈活性，工程師在對具體的問題的處理上也更為多樣，能有效地提高維修效率，節(jié)省維修成本。

3 視情維修的未來發(fā)展

隨著民航維修行業(yè)的發(fā)展，市場競爭也越來越激烈，航空公司對MRO 的要求也越來越高，MRO 能否合理運(yùn)用視情維修的理念達(dá)到客戶的要求將變得越來越重要。為了應(yīng)對即將而來的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，MRO 應(yīng)該在不斷的實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，對于OEM 提供的維修規(guī)則完備的機(jī)型，要合理和熟練的運(yùn)用OEM的要求，對于維修規(guī)則比較靈活的OEM，要結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)和自身能力做出正確的評估，確保發(fā)動機(jī)的可靠性。