蘇林

摘要：通過對S3000L規(guī)范進(jìn)行研究，提出直升機(jī)損傷和特殊事件分析的流程和方法，可為合理確定直升機(jī)損傷和特殊事件的維修任務(wù)提供技術(shù)方法和參考。

關(guān)鍵詞：直升機(jī);損傷和特殊事件分析;方法

0引言

直升機(jī)在運(yùn)營期間不可避免地會遇到因自然環(huán)境或直升機(jī)本身超限使用引發(fā)的特殊事件，如雷擊、鳥撞、沙塵、硬著陸、旋翼超轉(zhuǎn)等。這些特殊事件可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損傷、系統(tǒng)功能失效或降低，影響直升機(jī)的持續(xù)適航能力。AC-91-11R1《航空器的持續(xù)適航文件》8.2.6.1中規(guī)定，維修任務(wù)應(yīng)包括“可預(yù)計的意外損傷的處理（包括但不限于鳥擊、雷擊、水銀泄漏、海水泄漏、重著陸、飛越火山灰、航空器空中機(jī)動過載等）”^[1]，由此可見這些可預(yù)計的意外損傷的維修任務(wù)是直升機(jī)維護(hù)不可缺少的內(nèi)容。

損傷和特殊事件分析是確定并量化直升機(jī)在役期間可能發(fā)生的特殊事件和損傷，并將結(jié)果作為維修任務(wù)分析的輸入，用于制定正確合理的維修任務(wù)，從而保證當(dāng)損傷和特殊事件發(fā)生時直升機(jī)的持續(xù)適航能力。通過分析，還可以改進(jìn)直升機(jī)系統(tǒng)、子系統(tǒng)、部件的設(shè)計方案，使其得到更好的保護(hù)，從而優(yōu)化直升機(jī)設(shè)計。

目前，我國直升機(jī)特殊事件維修任務(wù)的制定方法還沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，因其往往發(fā)生概率非常低，難以復(fù)現(xiàn)，針對這些特殊事件的維修任務(wù)也缺乏相關(guān)的確定程序。2010年5月，歐洲航天與防務(wù)工業(yè)協(xié)會下的綜合后勤保障規(guī)范委員會發(fā)布了S3000L規(guī)范1.0版，2014年7月發(fā)布了1.1版。S3000L是后勤保障分析的國際程序規(guī)范，規(guī)定了裝備在整個壽命周期內(nèi)開展后勤保障分析的工作流程和工作包、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)元素和數(shù)據(jù)模型及信息交換等^[2]。其中S3000L規(guī)范中的第8章?lián)p傷和特殊事件分析給出了特殊事件維修任務(wù)的制定方法與程序。本文旨在對S3000L規(guī)范中的第8章?lián)p傷和特殊事件分析進(jìn)行研究，提出適用于我國直升機(jī)損傷和特殊事件的分析方法和流程，以確定更合理更適當(dāng)?shù)木S修任務(wù)。

1分析流程

損傷和特殊事件分析中的損傷不包括固有失效的功能喪失或減退，通常需要制定相應(yīng)的維修任務(wù)。它不同于MSG-3分析中的損傷，MSG-3分析中的損傷是不明顯的，MSG-3分析產(chǎn)生的維修任務(wù)是計劃維修任務(wù)，而損傷和特殊事件分析中的損傷是明顯的，但分析產(chǎn)生的維修任務(wù)是非計劃維修任務(wù)。損傷和特殊事件分析中的特殊事件是指直升機(jī)在役期間發(fā)生不能被認(rèn)定為正常使用的事件，可由外部原因（如天氣原因）或內(nèi)部原因（如超出使用限制）引起^[3]。

損傷和特殊事件分析總的流程如圖1所示。主要包括以下五個部分。

1）基于產(chǎn)品的使用方法，確定需考慮的特殊事件。

2）基于產(chǎn)品的技術(shù)方法，確定需考慮的潛在損傷。

3）確定需關(guān)注的元素或部件。

4）危害性分析。

5）確定特殊事件引起的維修任務(wù)需求。

2分析方法研究

2.1確定特殊事件

開展損傷和特殊事件分析，首先需確定有哪些特殊事件。這個分析過程基于一個簡要的產(chǎn)品使用分析，分析確定不同的可能原因，并確定直升機(jī)在壽命周期內(nèi)每一個使用階段可能發(fā)生的所有特殊事件。

1）確定所有可能產(chǎn)生特殊事件的原因

產(chǎn)生特殊事件的原因可分為內(nèi)部原因和外部原因。內(nèi)部原因指事件起因由直升機(jī)本身使用引起，如非正常使用、內(nèi)部功能故障等。外部原因指事件起因與直升機(jī)的正常使用無關(guān)，主要有自然現(xiàn)象、人為原因、運(yùn)營環(huán)境、運(yùn)輸或存儲條件等。表1給出了常見的引發(fā)特殊事件的原因。在開展具體型號分析時，應(yīng)根據(jù)直升機(jī)構(gòu)型狀態(tài)，考慮直升機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計、運(yùn)營環(huán)境以及相關(guān)的內(nèi)部功能失效等，列出所有可能產(chǎn)生特殊事件的原因。

2）確定所有使用階段

直升機(jī)使用階段通常分為滑行、起飛、爬升、懸停、巡航、下降、進(jìn)近、著陸、停泊、牽引/運(yùn)輸、維修、存儲等。表2給出了對各個使用階段的簡要描述。

3）確定不同使用階段可能發(fā)生的特殊事件

確定直升機(jī)各使用階段可能發(fā)生的所有特殊事件，可參考相似機(jī)型的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、直升機(jī)系統(tǒng)描述文件、系統(tǒng)安全性評估報告等。

由外部原因造成的特殊事件包括：維修時地面保障設(shè)備碰撞到外部蒙皮;準(zhǔn)備運(yùn)輸時貨物裝卸設(shè)備碰撞到外部蒙皮;冰雹的多次碰撞;起飛時跑道碎片沖入外部蒙皮內(nèi);雷擊等。

由內(nèi)部原因造成的特殊事件包括：漏水引起的水滯留;地面加油時泄壓閥功能故障造成油箱結(jié)構(gòu)壓力過大;熱空氣的泄漏造成溫度過高;機(jī)械零件的意外磨損等。

4）分析特殊事件發(fā)生的可能性

確定特殊事件發(fā)生的可能性，可以使用定量和定性的方法。

定量的方法是基于相似機(jī)型的統(tǒng)計數(shù)據(jù)如世界范圍內(nèi)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，或是基于系統(tǒng)安全性評估報告中定義的內(nèi)部故障引起特殊事件的概率，特殊事件發(fā)生的可能性建議與系統(tǒng)安全性評估報告的五種故障狀態(tài)類別的發(fā)生概率進(jìn)行對應(yīng)。

定性的方法是當(dāng)無法獲得相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)時采用的方法，可以根據(jù)表3所列的特殊事件發(fā)生的可能性進(jìn)行定性評估。

5）對特殊事件進(jìn)行分類

根據(jù)由上述步驟確定的特殊事件的發(fā)生可能性，將特殊事件分為有維修需求和沒有維修需求兩類事件。對于沒有維修需求的特殊事件，無需做進(jìn)一步的分析工作。如果不能準(zhǔn)確評估特殊事件的發(fā)生概率，應(yīng)盡量采用保守的方法將特殊事件歸為有維修需求。判定特殊事件有維修需求的原則是：

a.特殊事件發(fā)生的概率大，或發(fā)生的可能性等級高;

b.特殊事件的發(fā)生可能損害直升機(jī)重要部件，或產(chǎn)生較高維修成本。

2.2確定潛在損傷

對已經(jīng)確定具有維修需求的特殊事件，需進(jìn)一步確定其潛在損傷。該步驟主要是對受特殊事件影響的子系統(tǒng)/部件從使用技術(shù)的成熟度以及技術(shù)對損傷的敏感性進(jìn)行評估。

1）確定使用的技術(shù)及其成熟度

確定使用的技術(shù)及其成熟度，首先需確定受特殊事件影響的所有直升機(jī)子系統(tǒng)/部件，然后確定這些子系統(tǒng)/部件使用的技術(shù)并對其特點(diǎn)進(jìn)行描述，最后進(jìn)行技術(shù)成熟度的判定。

技術(shù)成熟度評估等級分三級，分別為1級、2級、3級。

1級：表示該技術(shù)非常成熟，已用于很多相似項(xiàng)目。

2級：表示該技術(shù)成熟，已用于相似項(xiàng)目，但在計劃中的項(xiàng)目中略有更改。

3級：表示該技術(shù)完全是新技術(shù)，已用于近期相似項(xiàng)目，但有效的反饋很少。

確定技術(shù)成熟度等級，可通過收集項(xiàng)目的研制狀態(tài)進(jìn)行判定。如項(xiàng)目的研制狀態(tài)為沿用技術(shù)，則成熟度等級為1;項(xiàng)目的研制狀態(tài)為改型技術(shù)，成熟度為2;項(xiàng)目的研制狀態(tài)為新研技術(shù)，成熟度為3。

2）技術(shù)敏感性評估

技術(shù)敏感性評估是在上述步驟確定的受影響子系統(tǒng)/部件及其使用技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析確定受影響子系統(tǒng)/部件可能發(fā)生的損傷類型，然后就技術(shù)對損傷的敏感性進(jìn)行評估。

損傷類型對于結(jié)構(gòu)項(xiàng)目來說主要有裂紋、斷裂、破裂、磨損、變形、分層、開膠、孔等。對于系統(tǒng)項(xiàng)目，通常是指故障或失效，主要有接不通、打不開、關(guān)不上、不指示、不加溫、分辨率下降、輸出異常等。損傷類型可參考子系統(tǒng)/部件的故障模式及影響分析報告以及相似項(xiàng)目的相關(guān)數(shù)據(jù)來確定。

損傷類型確定之后，進(jìn)行技術(shù)對損傷的敏感性評估。技術(shù)敏感性評估等級分為五級，分別為1級、2級、3級、4級、5級。根據(jù)設(shè)計特性、設(shè)計文件以及相關(guān)的使用經(jīng)驗(yàn)按五級對技術(shù)敏感性等級進(jìn)行定性的評級。

1級：表示該技術(shù)對損傷的敏感性極低，在產(chǎn)品壽命周期內(nèi)損壞的概率極低。

2級：表示該技術(shù)對損傷的敏感性低，在產(chǎn)品壽命周期內(nèi)損壞的概率低。

3級：表示該技術(shù)對損傷的敏感性中等，在產(chǎn)品壽命周期內(nèi)損壞的概率中等。

4級：表示該技術(shù)對損傷的敏感性高，在產(chǎn)品壽命周期內(nèi)損壞的概率高。

5級：表示該技術(shù)對損傷的敏感性極高，在產(chǎn)品壽命周期內(nèi)損壞的概率極高。

3）確定技術(shù)/損傷評估等級

結(jié)合已確定的技術(shù)成熟度等級和技術(shù)敏感性等級，參照表4確定技術(shù)/損傷評估等級。

2.3確定需關(guān)注的元素或部件

2.1節(jié)和2.2節(jié)所述的兩種方法之間存在聯(lián)系，可以根據(jù)項(xiàng)目的潛在損傷進(jìn)行描述。

1） 一個相關(guān)的特殊事件，可能對使用敏感性技術(shù)的項(xiàng)目產(chǎn)生損傷。

2）使用敏感性技術(shù)的元素，可能因特殊事件而損傷。

這兩種方法是互補(bǔ)的，可以確定產(chǎn)品生命周期內(nèi)可能遇到的潛在損傷項(xiàng)目。S3000L規(guī)范中通過以下4個步驟來確定這些潛在損傷項(xiàng)目。

1）步驟一：對已確定的每個特殊事件，在結(jié)構(gòu)分解中確定受影響項(xiàng)目。

2）步驟二：對已確定的每個關(guān)聯(lián)技術(shù)/損傷，在結(jié)構(gòu)分解中確定受影響項(xiàng)目。

3）步驟三：對前面步驟中確定的結(jié)構(gòu)分解中的每個項(xiàng)目，分析其安裝區(qū)域/設(shè)計，評估其對不同威脅的暴露程度。例如，腐蝕的暴露程度取決于結(jié)構(gòu)部件的安裝位置，起落架艙的部件很容易因暴露而腐蝕，而極少打開的密封艙很少因暴露而腐蝕。

步驟三是通過分析受影響項(xiàng)目的安裝區(qū)域和設(shè)計特性來綜合評估受影響項(xiàng)目對不同損傷的暴露程度，以綜合評估項(xiàng)目因特殊事件而發(fā)生損傷的可能性。S3000L規(guī)范未明確如何進(jìn)行暴露程度的評估。這里可以參考MSG-3區(qū)域分析的暴露等級分析方法，分析項(xiàng)目的安裝區(qū)域，同時利用表4中已分析得到的技術(shù)/損傷評估等級進(jìn)行綜合判斷，按暴露程度從小到大分成3個等級。

a.暴露程度?。罕硎卷?xiàng)目的安裝區(qū)域離特殊事件發(fā)生的區(qū)域很遠(yuǎn)，且技術(shù)/損傷評估等級為1或2。

b.暴露程度中：表示項(xiàng)目的安裝區(qū)域位于特殊事件發(fā)生的附近，且技術(shù)/損傷評估等級為1;或項(xiàng)目的安裝區(qū)域離特殊事件發(fā)生的區(qū)域很遠(yuǎn)，且技術(shù)/損傷評估等級為3或4。

c.暴露程度大：表示項(xiàng)目的安裝區(qū)域位于特殊事件發(fā)生的區(qū)域，且技術(shù)/損傷評估等級為1或2或3或4;或項(xiàng)目的安裝區(qū)域位于特殊事件發(fā)生的附近，且技術(shù)/損傷評估等級為2或3或4。

3）步驟四：根據(jù)前三個步驟的分析結(jié)果，確定每個潛在損傷部件是否需要進(jìn)一步分析。

通過上述分析可得出項(xiàng)目的暴露程度，對于暴露程度小的項(xiàng)目可認(rèn)為不需要進(jìn)一步分析，對于暴露程度中或大的項(xiàng)目則需要進(jìn)一步分析。

2.4危害性分析

對2.3節(jié)確定的需進(jìn)一步分析的部件進(jìn)行危害性分析，對每個潛在損傷項(xiàng)目在產(chǎn)品生命周期里的影響提出下述問題，從而進(jìn)行危害性評估。

1）損傷會導(dǎo)致安全性水平降低嗎？

2）損傷會導(dǎo)致使用性水平降低嗎？

3）損傷會導(dǎo)致重大的所有權(quán)退化嗎？

4）損傷會導(dǎo)致重大的外觀退化嗎？

以上四個問題的答案只要有一個是肯定的就需確定相應(yīng)的維修任務(wù)，若答案均為否定則認(rèn)為該項(xiàng)目無維修任務(wù)需求。

2.5確定維修任務(wù)需求

在確定了受特殊事件或潛在損傷影響的重要部件后，需對每一個重要的部件和事件進(jìn)行維修任務(wù)需求分析，從而確定不同的維修任務(wù)要求。維修任務(wù)可以分為兩類。

1）檢查任務(wù)：通過探測、定位、測量或跟蹤每個可能發(fā)生的損傷，如通過目視檢查、操作檢查、功能檢查、詳細(xì)檢查等發(fā)現(xiàn)確認(rèn)損傷程度。

2）修理任務(wù)：對通過檢查任務(wù)得出的受影響部件的損傷程度采取相應(yīng)的修理任務(wù)，以恢復(fù)受損部件的功能，如對受損部件的拆卸和更換任務(wù)、修理任務(wù)、翻新任務(wù)。

由于損傷和特殊事件涉及的部件很多，損傷類型特別復(fù)雜，檢查任務(wù)形式多樣，當(dāng)損傷和特殊事件發(fā)生時，不能簡單地完全按照分析結(jié)果對所有受影響的部件進(jìn)行檢查，應(yīng)根據(jù)事件發(fā)生的實(shí)際情況給出合理的判斷依據(jù)，區(qū)分哪些是必須檢查的部件，哪些是當(dāng)損傷達(dá)到某種程度才需檢查的部件，以及在某些情況下可以不檢查的部件。

確定合理的維修任務(wù)，需根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)和特殊事件產(chǎn)生的原因，合理地將檢查任務(wù)分成幾個階段。當(dāng)檢查還未達(dá)到當(dāng)前階段的標(biāo)準(zhǔn)時，則無需進(jìn)行后一階段的檢查。對于相同或相鄰區(qū)域的相同檢查任務(wù)可以進(jìn)行合并。

3結(jié)論

本文對S3000L規(guī)范進(jìn)行了深入研究，從確定特殊事件、確定潛在損傷、確定需關(guān)注的元素或部件、危害性分析、確定維修任務(wù)需求五個方面系統(tǒng)地闡述了直升機(jī)損傷和特殊事件分析的具體流程和方法。運(yùn)用該分析流程方法可以更加合理地確定損傷和特殊事件的維修任務(wù)。鑒于國內(nèi)直升機(jī)尚無關(guān)于損傷和特殊事件分析的相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)，該流程和分析方法可為今后直升機(jī)損傷和特殊事件分析提供技術(shù)參考和指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

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