況薇

【摘 要】飛機可用性是反映飛機維修性、可靠性和運行成本的重要指標之一。因此，在飛機設計和運營的過程中在應在不超出適航規(guī)范內(nèi)盡可能提高飛機的利用率。通過對國外飛機制造商的保障性工程，維修大綱和飛機監(jiān)控管理等提高飛機可用性的措施進行分析，為國內(nèi)飛機可用性的設計和管理提高提供了借鑒。

【關鍵詞】可用性；維修性；保障性；綜合健康管理

0 引言

飛機可用性是機隊管理中的重要性能指標，與運營成本不可分割。一般來說，更高的可用性意味著成本的降低。因此，在飛機全壽命周期里，應盡可能確保和提高飛機的可用性。本文從可用性的概念入手，分析飛機的保障性工程，維修大綱和前沿技術等措施對民機可用性的影響。

1 可用性概念

可用性的定義為“產(chǎn)品在任一隨機時刻需要和開始執(zhí)行任務時，處于可工作或可使用的程度”[1]?？捎眯缘母怕识攘恳部梢苑Q之為可用度?？梢姡捎眯允呛饬吭O備或系統(tǒng)在特定任務中處于可運行和指定狀態(tài)的一個指標。系統(tǒng)和設備的可用性是維修性和可靠性的綜合指標?？捎眯酝ǔ７譃楣逃锌捎枚取⒖蛇_可用度和使用可用度[1]三種，其定義和公式如表：

從可用性的定義和分類可知，減少故障，減少維修時間和降低由于保障等原因導致的延誤可以提高產(chǎn)品的可用性。

需要指出的是，民用飛機和軍用飛機在可用性的解釋有所不同。民用飛機的一年使用時間通常高于2000飛行小時（每天6飛行小時或實現(xiàn)每天4到6次的運輸任務），如果飛行中出現(xiàn)故障，通常由機務在晚上排除。而軍機通常是處于待命狀態(tài)（如空客的A400M軍用飛機，其一年使用時間約為650飛行小時），但是當需求發(fā)生時，其必須具有最大的可用性，因為這關乎國家利益和人民的性命。不同的用途決定了軍機和民機對可用性不同的定義。民機公司通常采用運行可靠性的概念，其定義為飛行任務完成任務的百分比，此概念與軍機的任務可靠性相同。相比之下，軍機的運行可用性通常定義為任務的可用時間（包括執(zhí)行任務和等候任務的時間）與飛機在總時間（包括修復性維修和預防性維修時間以及保障造成的延誤）之比。該數(shù)據(jù)不僅與技術因數(shù)（RM&T）相關，還與支援系統(tǒng)的效率相關。對于航空公司來說，更高的可用性是確保盈利飛行的重要因素。對于軍機使來說，更高的可用性是完成指派的任務的保證[3]。因此，提高可用性無論對于軍機還是民機來說都是十分重要的。

2 提升飛機可用性的措施探討

2.1 產(chǎn)品支援流程的保障

在飛機全壽命成本中，運行保障階段的成本通常占其中50%。因此，應盡早考慮保障分析。支援（保障）流程分析是目前飛機工程設計中的一個不可分割的部分，空客將其稱之為保障性工程（SEP）。

保障性分析流程首先需要明確顧客保障性需求和要求。在此基礎上，得出細化的保障說明，保障說明和運行經(jīng)驗作為保障性需求的輸入。通?？蓪⒈Ｕ险f明作為采購合同的一部分。保障性的需求由專家進行審核，這些需求在飛機設計的保障性分析中落實。保障性分析分為兩個階段。第一個階段是定性維修性分析。在這個階段，所有的零部件都需要進行可達性和是否容易拆卸的檢查。如果拆卸一個部件過于復雜或需要拆卸過多其他部件，保障性工程師可要求改變安裝設計。第二個階段是維修任務分析和確定維修任務清單及其地面支援設備、工具、程序及人力時間要求，以滿足支援性要求和合同要求，從而確?？捎眯缘奶嵘?。這兩個階段的工作是與系統(tǒng)設計并行進行的。在整個保障性分析期間，任何影響設計的保障性項目都需要提交給設計團隊考慮。同時，在保障性分析流程中，客戶也可以提出建議和意見。保障性工程流程的結果包含在計算機數(shù)據(jù)庫中，這些報告對客戶和被授權的用戶開放。

2.2 維修任務優(yōu)化

2.2.1 計劃維修任務的優(yōu)化

減少維修時間和維修工作是提高可用性和降低成本的因素之一。傳統(tǒng)的維修通常分為預防性維修和修復性維修兩大類。預防性維修又可分為基于狀態(tài)的維修和預先確定的維修（或計劃維修）。在民用飛機維修工作中，計劃維修通常占總維修任務的很大一部分。因此，減少計劃維修任務對于提高飛機的可用性具有重要的意義。

使用流程圖和邏輯建立維修計劃的最早定義于1967年，以此為基礎，MSG-1流程創(chuàng)立于1968年并最早用于B747飛機中來建立計劃維修大綱。 MSG-1 流程主要依據(jù)定時維修和視情維修來建立維修任務和維修間隔。1970年，MSG進化為MSG-2并用于DC-9等機型。MSG-2引入了狀態(tài)監(jiān)控的概念，不足的是，MSG-2流程并不能識別維修任務時給予安全理由還是經(jīng)濟理由，同時由于MSG-2使用的是自下而上的分析流程，分析的部件過多因此難于管理，MSG-2也不適合于分析過于復雜的系統(tǒng)，MSG-2也沒有包含結構的損傷容限和疲勞評估。1979年，為了克服MSG-2流程的不足，MSG-3流程應運而生。

MSG-3是基于功能失效和失效原因分析的流程，并以ATA維修任務的產(chǎn)生為目標。該流程采用邏輯樹方法，克服了MSG-2流程中的缺點，將與安全相關的任務從經(jīng)濟性考慮的任務隔離出來，并對隱性功能故障確定合適的處理方法。在MSG-3流程是自上而下的對合適系統(tǒng)等級進行分析，而不是從部件級開始分析，大大減少了不必要的維修任務和減少了分析的工作量。同時，如果能證明特定系統(tǒng)的功能故障對運行安全性沒有影響或對經(jīng)濟性的影響很小，就無需執(zhí)行常規(guī)的維修。時至今日，MSG-3是商用飛機生產(chǎn)商普遍采用的計劃維修分析流程。FAA的咨詢通告AC-121-22A指出，新飛機或舊飛機的衍生型號必須用最新的MSG分析流程于建立常規(guī)的計劃維修任務，這也是適航審查機構唯一接受的分析方法。MSG-3是各國適航審查機構普遍接受的計劃維修任務分析方法[4]。

分析機隊的性能和維修數(shù)據(jù)可以幫助優(yōu)化維修間隔和減少運營的中斷。波音公司通過其計劃維修任務優(yōu)化數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，在737NG上，對于初始維修間隔為4000飛行小時的維修任務，其中的80%任務可以延長維修間隔，對于777，對于初始維修間隔為7500飛行小時的維修任務，其中的68%任務可以延長維修間隔，并不影響其安全性和經(jīng)濟性。

2.2.2 損傷容限設計的應用與優(yōu)化

對于飛機的疲勞損傷，在20世紀70年代引入了損傷容限的概念。在檢查技術和對金屬裂紋的擴散知識增加的基礎上，通過更多的針對性檢查已經(jīng)可以確保持續(xù)適航的要求。疲勞和損傷應力分析和試驗是新型號飛機設計，取證和運營中重要部分。目前（下轉第168頁）（上接第112頁）的損傷容限設計是是通過數(shù)字樣機模擬和全尺寸的疲勞試驗實現(xiàn)的。針對疲勞損傷的計劃維修任務通常會給出檢查門檻值和重復的間隔，以確保損傷不會過超過其限制值。檢查任務通常根據(jù)飛機的實際使用情況確定。在飛機運營時，通過飛機壽命監(jiān)控系，可以記錄飛機的結構載荷、過載、硬著陸、飛機循環(huán)、使用率和相關的疲勞維修數(shù)據(jù)通過收集和分析數(shù)據(jù)，以改進計劃維修任務，從而提高飛機的可用性。

2.3 綜合健康管理的應用

通過改進故障的診斷、監(jiān)控和預測能力也是減少維修時間的重要方法。在傳統(tǒng)的飛機維修過程，如果飛機在飛行中出現(xiàn)故障，建立工作指令，準備備件，排除和修復故障工作都是在飛機著陸后才開展的。這一流程容易導致人員、設備和備件的準備工作出現(xiàn)差錯，從而導致維修時間延長，維修成本增加且影響飛機的飛行計劃。而通過高度集成的健康管理系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)監(jiān)控飛機的實時狀態(tài)、評估甚至預測故障。另外，通過數(shù)據(jù)傳輸技術，可以將飛機維修數(shù)據(jù)從空中傳送到地面，方便維修人員在飛機著陸前就安排好維修任務，備件可用性檢查，人員安排等工作，從而提高地面維修的效率和飛機的可用性。這兩種維修流程見圖2。

另外，飛機的綜合健康管理系統(tǒng)的監(jiān)控和預測功能可對某些視情維修任務的維修間隔進行優(yōu)化，從而避免部件的未到壽命更換。通過監(jiān)控系統(tǒng)可預測維修實施的計劃時間段（除非關鍵系統(tǒng)的性能衰減對于機組來說是明顯的）。在計劃時間段內(nèi)，維修任務可以安排在最適合的時間段，允許飛機在備用或合適的計劃檢查內(nèi)執(zhí)行修復性維修，使得飛機可用性得到提高而不會影響安全性。

2.4 其他措施

有些提高可用性和降低成本的措施不一定需要影響飛機設計或維修流程。其中一個措施是在項目參與方中達成分享資源和提高效率，達成一致的培訓，使用同樣培訓設施和技術支援和材料支援，備件支援。交叉維修，橫向的備件支援和統(tǒng)一的人員調(diào)等。但是，由于參與方人力，備件和管理流程等區(qū)別，統(tǒng)一的支援流程方案的實施比較難于達成一致。

3 結束語

總的來說，采用系統(tǒng)化、流程化的支援保障流程，強化設計流程中對于維修性優(yōu)化的考慮，運用數(shù)據(jù)和經(jīng)驗優(yōu)化統(tǒng)維修大綱中的任務和綜合健康管理系統(tǒng)的應用等措施可以進一步提高飛機的可用性。

【參考文獻】

[1]龔慶祥，等.飛機設計手冊.第20冊 可靠性、維修性設計[Z].1996：28-31.

[2]Drs. Ing. C. Andela， Improvements of Aircraft Availability Within the Royal Netherlands Air Force[Z]. National Aerospace Laboratory NLR， 2011，03：03-04.

[3]Mr. Baudouin Heuninckx， et，al， Availability Improvements in New Transport Aircraft –The Case of the A400M[Z]. 2011，3：07.

[責任編輯：鄧麗麗]