■ 陳偉博 賈琳淵 柏帥宇 姜繁生 呂春光 李天豪/ 中國航發(fā)動力所

“成功樹”技術(shù)保障分析方法是將“故障樹”的事后處理變?yōu)槭虑邦A(yù)防的正向管控方法，把試驗(yàn)成功作為頂事件，依據(jù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)、影響因素、控制因素層層分解，形成一棵試驗(yàn)“成功樹”，提前采取針對性的措施彌補(bǔ)薄弱環(huán)節(jié)，確保與型號研制相關(guān)的所有產(chǎn)品、所有環(huán)節(jié)工作可靠。

為加強(qiáng)試驗(yàn)質(zhì)量管控，保證“設(shè)計(jì)一步到位、試制一次做對、試驗(yàn)一次成功”，確保型號首飛成功，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了以“成功樹”為技術(shù)保障的航空發(fā)動機(jī)試驗(yàn)質(zhì)量控制方法，將試驗(yàn)過程管理由問題導(dǎo)向變?yōu)槟繕?biāo)導(dǎo)向，確保了發(fā)動機(jī)飛行前考核試驗(yàn)一次成功和首飛一次成功。

“成功樹”技術(shù)保障分析方法構(gòu)建

試驗(yàn)流程分解

將試驗(yàn)流程分解為關(guān)鍵環(huán)節(jié)、影響因素和控制因素。

其中，關(guān)鍵環(huán)節(jié)是影響試驗(yàn)成敗的關(guān)鍵工作項(xiàng)目，決定了“成功樹”分析的思路，按照通用關(guān)鍵環(huán)節(jié)和具體場景關(guān)鍵環(huán)節(jié)劃分為兩類。通用關(guān)鍵環(huán)節(jié)從發(fā)動機(jī)各部件及系統(tǒng)等發(fā)動機(jī)硬件、工作表現(xiàn)進(jìn)行劃分，如控制系統(tǒng)工作正常、裝機(jī)測試系統(tǒng)工作正常、風(fēng)扇(含進(jìn)氣機(jī)匣）工作正常、發(fā)動機(jī)振動正常等，適用于不同的試驗(yàn)任務(wù)。具體場景關(guān)鍵環(huán)節(jié)從發(fā)動機(jī)上臺后的具體工作任務(wù)及工作場景進(jìn)行劃分，如發(fā)動機(jī)進(jìn)氣加溫試驗(yàn)工作正常、燃油加溫試驗(yàn)工作正常、進(jìn)氣畸變試驗(yàn)工作正常等，須根據(jù)具體的試驗(yàn)任務(wù)制定。

“成功樹”分解

影響因素作為關(guān)鍵環(huán)節(jié)部件級要素。由發(fā)動機(jī)總體設(shè)計(jì)專業(yè)根據(jù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的內(nèi)容，分解找出對關(guān)鍵環(huán)節(jié)的完成有影響的因素，將關(guān)鍵環(huán)節(jié)分解到相關(guān)部件、系統(tǒng)層級，并確定責(zé)任團(tuán)隊(duì)、責(zé)任人，找出影響因素，編制關(guān)鍵環(huán)節(jié)與影響因素分解表。

控制因素是保障各影響因素時需要控制的底層要素，是對影響因素的進(jìn)一步分解。由部件/系統(tǒng)專業(yè)編制控制因素分解表。通常，允許不同的影響因素分解出相同的控制因素，在這種情況下控制因素應(yīng)使用統(tǒng)一的名稱和不同的編號，以便于查找、分析。部件、系統(tǒng)、成附件、試驗(yàn)、測試等專業(yè)針對每一個控制因素過程保證環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，使每一個控制因素在形成的全過程中都能采取保障措施，確保發(fā)動機(jī)從完成裝配到試驗(yàn)結(jié)束都能正常、可靠工作。將過程處于失常，難以保證試驗(yàn)過程中正常、可靠的控制因素，均列為薄弱環(huán)節(jié)。例如，在用高空臺試驗(yàn)考核亞聲速巡航狀態(tài)下的耗油率時，若耗油率不達(dá)標(biāo)視為高空臺試驗(yàn)不成功。此時須將可能導(dǎo)致亞聲速巡航狀態(tài)耗油率不達(dá)標(biāo)的控制因素列為薄弱環(huán)節(jié)，并提出解決措施。對不能完全確保的薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)行風(fēng)險分析，提出相關(guān)預(yù)案，編制薄弱環(huán)節(jié)與技術(shù)措施分析表。

試驗(yàn)場景分析

試驗(yàn)場景分析

針對傳統(tǒng)試驗(yàn)保障中關(guān)鍵、薄弱環(huán)節(jié)識別不到位等問題，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)提出基于場景的分析方法，識別了進(jìn)氣加溫、滑油中斷等發(fā)動機(jī)工作場景，通過開發(fā)整機(jī)試車數(shù)據(jù)分析與性能預(yù)估系統(tǒng)，預(yù)測不同場景下發(fā)動機(jī)的工作參數(shù)，尋找薄弱環(huán)節(jié)，提前制定應(yīng)對措施。

整機(jī)試車參數(shù)預(yù)估計(jì)算流程

基于參數(shù)預(yù)估的技術(shù)保障方法是提升薄弱環(huán)節(jié)識別有效性的關(guān)鍵功能。航空發(fā)動機(jī)通常受零部件加工誤差、裝配誤差等影響，整機(jī)實(shí)際性能表現(xiàn)偏離設(shè)計(jì)狀態(tài)，為整機(jī)試驗(yàn)帶來風(fēng)險。創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)自主開發(fā)整機(jī)試車參數(shù)預(yù)估系統(tǒng)，通過評估整機(jī)試車參數(shù)，獲得發(fā)動機(jī)實(shí)際性能表現(xiàn)，進(jìn)而預(yù)估不同場景下整機(jī)工作參數(shù)，實(shí)現(xiàn)“成功樹”保障分析過程全程可追溯，提升各專業(yè)間數(shù)據(jù)交互的規(guī)范和效率。該系統(tǒng)的基本思路是以發(fā)動機(jī)已有整機(jī)試車數(shù)據(jù)為輸入，采用試驗(yàn)數(shù)據(jù)同步分析方法實(shí)現(xiàn)整機(jī)參數(shù)的高精度重構(gòu)，進(jìn)而完成模型的自適應(yīng)計(jì)算，使得模型能夠反映當(dāng)前發(fā)動機(jī)的真實(shí)技術(shù)狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)發(fā)動機(jī)的試驗(yàn)場景設(shè)定輸入?yún)?shù)，并利用自適應(yīng)模型預(yù)估不同場景下發(fā)動機(jī)的工作參數(shù)，例如，整機(jī)實(shí)際部件熱負(fù)荷及軸向力等關(guān)鍵參數(shù)。這些預(yù)估結(jié)果可作為“成功樹”過程保障分析中的輸入條件，最終實(shí)現(xiàn)不同場景下薄弱環(huán)節(jié)的識別和預(yù)判，充分釋放整機(jī)試驗(yàn)風(fēng)險，為“成功樹”技術(shù)保障分析奠定基礎(chǔ)。

規(guī)范實(shí)施過程

試驗(yàn)“成功樹”技術(shù)保障工作涉及到多專業(yè)、多崗位，在項(xiàng)目實(shí)施過程中，明確了每個專業(yè)的任務(wù)分工，并在每個環(huán)節(jié)設(shè)置了責(zé)任人，有助于各專業(yè)快速協(xié)調(diào)溝通，最后由技術(shù)專家對保障分析結(jié)果審閱把關(guān)，形成制度化、系統(tǒng)化管理模式，大幅提高團(tuán)隊(duì)工作效率。經(jīng)過項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對“成功樹”分析方法的不斷完善，“成功樹”分析已納入到試驗(yàn)前評審及高風(fēng)險試驗(yàn)質(zhì)量管理流程中，助力考核試驗(yàn)一次成功。

閉環(huán)迭代提升

在應(yīng)用實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)在“成功樹”保障分析過程中存在部分場景分析偏離、部分整機(jī)參數(shù)缺失等問題。為完善“成功樹”分析方法，開展“成功樹”分析應(yīng)用總結(jié)工作，將試車后總結(jié)納入到下一輪“成功樹”分析工作中，細(xì)化場景分析要求、完善整機(jī)參數(shù)計(jì)算，復(fù)查“成功樹”分析工作是否全面、準(zhǔn)確、到位，以改進(jìn)完善分析工作。

通過開展閉環(huán)迭代提升工作，加強(qiáng)了“成功樹”理論分析保障方法與實(shí)際試驗(yàn)的關(guān)聯(lián)優(yōu)化迭代關(guān)系。創(chuàng)新性地形成“保障分析—開展試驗(yàn)—總結(jié)完善”的閉環(huán)質(zhì)量迭代提升過程，加強(qiáng)技術(shù)分析和薄弱環(huán)節(jié)解決措施的經(jīng)驗(yàn)積累，進(jìn)一步提高后續(xù)試驗(yàn)的一次成功率，實(shí)現(xiàn)“成功樹”的改進(jìn)完善和不斷成長。

“成功樹”技術(shù)保障分析方法應(yīng)用

在將“成功樹”應(yīng)用于發(fā)動機(jī)試飛前的考核試驗(yàn)中，識別出薄弱環(huán)節(jié)40余項(xiàng)，所制定的應(yīng)對措施能成功規(guī)避全部試驗(yàn)風(fēng)險。首次開展的進(jìn)氣加溫、燃油加溫、高空進(jìn)氣畸變、滑油中斷等高風(fēng)險試驗(yàn)項(xiàng)目均一次成功。

在型號首飛應(yīng)用中，識別出關(guān)鍵環(huán)節(jié)26條、影響因素149條、控制因素609條。針對識別的加力燃燒壓力脈動偏大、外流道豁口裂紋等薄弱環(huán)節(jié)均制定了技術(shù)保障措施，全部薄弱環(huán)節(jié)通過正向質(zhì)量管控成功規(guī)避。實(shí)現(xiàn)裝機(jī)檢查一次成功，地面滑行一次成功，型號首飛一次成功。

通過“成功樹”的應(yīng)用，創(chuàng)建了“正向設(shè)計(jì)—正向集件裝配—正向試驗(yàn)保障”的全流程正向設(shè)計(jì)方法。基于需求管理設(shè)計(jì)試驗(yàn)任務(wù)，基于構(gòu)型管理確定技術(shù)狀態(tài)，基于“成功樹”保障一次成功，補(bǔ)齊了研發(fā)流程的短板，提升了正向設(shè)計(jì)能力。同時提高了試驗(yàn)保障質(zhì)量，為遏制質(zhì)量問題增量提供了技術(shù)支撐，落實(shí)了集團(tuán)“質(zhì)量制勝”發(fā)展戰(zhàn)略，探索出一條縮短研制周期，保障研制成功的可行路徑。

優(yōu)化研發(fā)流程

結(jié)束語

本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)主要包括：突破試驗(yàn)過程管理思維，將試驗(yàn)管理由問題導(dǎo)向變?yōu)槟繕?biāo)導(dǎo)向，將要素主導(dǎo)轉(zhuǎn)為過程主導(dǎo)；創(chuàng)新試驗(yàn)場景分析方法，開發(fā)整機(jī)試車參數(shù)預(yù)估系統(tǒng)，通過整機(jī)參數(shù)預(yù)估來提升薄弱環(huán)節(jié)識別的有效性；創(chuàng)建了試驗(yàn)保障正向設(shè)計(jì)方法，補(bǔ)齊了正向研發(fā)流程的短板，提升了正向設(shè)計(jì)能力。本項(xiàng)目為集團(tuán)戰(zhàn)略中“一次成功”的工程落地提供了方法和應(yīng)用支撐，形成了規(guī)范化的試驗(yàn)過程保障正向設(shè)計(jì)方法，編制了相關(guān)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等體系文件，支持了中國航發(fā)運(yùn)營管理體系（AEOS）的建設(shè)，并納入質(zhì)量工具包作為集團(tuán)案例推廣應(yīng)用于其他型號，使“成功樹”的種子不斷在航空發(fā)動機(jī)行業(yè)的沃土上生根發(fā)芽。