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机载设备维修方案的选择与分析

发表时间：2019/12/6 来源：《科技新时代》2019年10期作者：杨胜学张坤

[导读] 为航空装备的维修确定了适合的维修策略，实现了最低费用达到较高安全性、可靠性和可用性的目的，为提高设备的维修性提供了决策支持。

（中国飞行试验研究院西安 710089）
　　摘要：本文对常用的三种维修方案：基于故障的维修、基于时间的维修、基于监控的维修进行对比，分析了三种维修方案的使用范围及优缺点，给定型试飞阶段机载设备维修方案的选择提供了理论支持，有效提高了飞机的维修效能，实现维修性优化的目的。
　　关键词：维修方案；故障；定时维修；状态监控
　　
　　1 引言
　　以可靠性为中心的现代维修理论认为，采用何种方案进行维修，要根据装备及其机件的可靠性状况、不同的故障模式及故障后果、维修资源消耗等因素来确定。是否要进行预防性维修工作，不是受某一种故障出现的频率所支配，而是由其故障后果的严重程度所支配的。对于故障后果微不足道，并不影响飞行安全以及任务完成时，就可以直接采用修复性维修。对于那些没有耗损故障期的设备，实施定时维修不但不能降低故障率，反而由于频繁修理，会使故障率升高，并不能达到预防故障的效果。
　　维修方案是否科学，不仅关系到飞机的安全与适航，而且直接影响到飞机的整体效能以及飞机的使用维修成本。定型试飞是研制阶段获得实际数据的最早阶段，是对维修方案进行改进的最佳时机。因此，需要根据试飞时的实际情况，采取合适的维修方式，提高维修效能，从而达到维修性增长的目的。
　　2 维修方案分析
　　维修工作定义为：为了确保产品/系统的功能，以规定的方式进行的一系列活动[1]。在机务维护过程中总希望飞机各系统尽可能长期保持在工作状态，为了实现这一目标，有必要进行适当的维修工作，以保持系统使用期的功能。图1表示飞机维修工作的过程，由于系统功能降低或终止而需要维修，维修工作的实施需要适当的资源，诸如适当的人员、器材和设备等，还需要能够开展维修活动的适当环境。为了实现以最低费用达到较高安全性、可靠性、可用性的目的，就需要根据飞机不同的系统选择合适的维修方案，按照故障发生的时刻和采取维修措施的时刻，常用的维修方案有下列三种：基于故障的维修、基于时间的维修和基于状态监控的维修。
　　2.1 基于故障的维修方案
　　基于故障的维修方案即不在故障前采取预防性维修措施，而是在故障发生后进行的修复性维修活动，为的是恢复产品/系统功能。这种维修方法也被称为故障维修、失效后维修、战伤维修、反应性维修。根据这种维修方案，维修活动经常根据系统使用者的信息，采取合适的措施，包括下述一个或多个活动：故障分析、故障定位、故障隔离、故障分解、更换、再装、标校、检查以及修复损坏件等。基于故障的维修对于下列情况可能是最合适和有效的维修方针：
　　1)产品丧失功能并不危害使用者和环境的安全，或者故障只有很小的不良后果或者无经济损失；
　　2)系统具有冗余设备或具有容错装置。
　　基于故障的维修方案优缺点见表1，维修费用分析表明，故障后修理比同样的计划维修活动费用多3～4倍[2]。
　　2.2 基于时间的维修方案
　　基于时间的维修方案是在对产品工作规律充分了解的基础上，按一个特定的工作时间单位进行，这个工作单位可以是小时、年、动作次数或其他。当设备工作到规定的时间单位时，无论当时设备的工作状态如何，都要进行设备的维修。基于时间的维修方案的目的是减小故障发生的概率和避免系统故障，时间单位是设备失效前时间的分布函数，由于这种维修活动是按事先确定的频率安排的，所以事先能够计划所有任务并得到充分保障。基于时间的维修方案优缺点见表1，对于符合下述要求的设备和系统可以有效运用：
　　1)降低故障发生的概率；
　　2)故障后果可能是灾难性的；
　　3)采用这种方针的总费用比其他方针明显低；
　　4)系统或设备不能监控，或者监控不经济
　　2.3 基于状态监控的维修方案
　　基于状态监控的维修定义为：“通过监测设备的状态或性能参数的变化，表明设备已显著退化时所进行的维修”[1]，近几年人工智能技术诸如专家系统、神经网络和模糊逻辑已应用到监控诊断系统学科，它能客观地分析情况，不会遗漏任何相关因素，因此可以降低做出错误评估的概率，进而通过系统状态参数在线监控，探索出刚出现的故障。对于工作在相对稳定状态的系统，系统的性能、震动、温度都是状态监控可以利用的信息，如系统油料消耗比不断变化，几乎可以肯定系统发生了退化，需要进行维修，以恢复到可接受的状态。
　　基于状态监控的维修方案优缺点见表1，对于下述情况的设备和系统可以有效运用：
　　1)系统的状态由一个或多个状态参数描述；
　　2)状态监控技术的费用低于整个维修费用的预期；
　　3)有较高的概率检测出潜在的致命性故障。
　　3 维修方案对比分析
　　过去维修管理中只有修复性维修和预防性维修，近年来，这两种维修活动的缺点越来越明显，由于安全性规定和降低维修费用的需要，日益增加了对状态监控维修活动的认识，等到元器件失效才修，可以取得这些元器件的最大寿命，但这种失效可能引起系统其他零部件严重损毁，并且会经常不合时宜地干扰试飞工作的顺利进行，给飞行任务带来不便。基于故障的维修、基于时间的维修和基于状态监控的维修方案优缺点对比见表1。
　　表1 维修方案优缺点对比
　
　　4 结论
　　本文通过对常用的三种维修方案的使用范围及优缺点进行详细的对比分析，为航空装备的维修确定了适合的维修策略，实现了最低费用达到较高安全性、可靠性和可用性的目的，为提高设备的维修性提供了决策支持。
　　
　　参考文献：
　　[1]刘庆华，宋宁哲. 可靠性、维修与后勤保障[M]. 北京：电子工业出版社，2010.
　　[2]张恒喜.现代飞机效费分析[M]. 北京：航空工业出版社，2007.