航空发动机的故障诊断方法研究

通过回顾航空维修理论及技术的发展历程，分析了以可靠性为中心的维修思想的优越性,阐述了几种航空维修方式各自的特点,指出了新维修思想所带来的性成果,即保证安全的前提下降低了维护成本和维修工作量。最后，对新维修思想在我国的应用途径与前景提出了自己的观点。

关键词: 可靠性; 航空维修; 视情; 事后。

1课题背景及其意义

航空维修是随着飞机的诞生而出现的,它是一门综合性的学科。随着科学技术的发展,航空维修经历了从经验维修、以预防为主的传统维修阶段到以可靠性为中心和逻辑决断法的现代维修阶段。目前航空维修已经是一门系统性的学科。

1传统和现代维修思想的对比

1.1传统的维修思想

按照传统的观念,航空维修就是对航空技术装备进行维护和修理的简称,即为保持和恢复航空技术装备实现规定功能而采取的一系列工程技术活动。其基本思想是安全第一,预防为主,也就是按使用时间进行预防性维修工作,通过定时检查、定期修理和翻修来控制飞机的可靠性。这种以定时维修为主的传统维修思想将飞机的安全性与各系统、部件、附件、零件的可靠性紧密相联,认为预防性维修工作做得越多,飞机就越可靠,翻修间隔期的长短是控制飞机可靠性的重要因素。西方通常将这种以定期全面翻修为主的预防维修思想也叫定时维修思想称之为翻修期控制思想。

1.2 现代维修思想的形成

随着航空工业的发展,飞机设计及可靠性、维修性都有了极大提高,特别是余度技术的采用使飞行安全基本有了保障。维修手段上检测设备日益完善,磁粉、着色、荧光、X光等无损探伤手段和电子计算机得到普遍运用。详细的寿命统计资料的积累、疲劳对飞机结构影响程度的掌握,充实了维修经验和理论知识,使可靠性理论和维修性理论得到发展。另外,维修的经济性、维修方针的适用性也越来越多地成为航空维修工作中必须考虑的问题。自此,新的维修思想应运而生,以可靠性为中心的现代维修思想在对传统的航空维修思想继承和发展的基础上对航空维修的历史。经验和理论知识进行概括和总结,除了仍坚持传统维修思想中：“安全第一、预防为主”的思想和定时维修方式的合理成份外,又在装备设计、维修手段、装备故障的宏观认识问题上进行了更新和发展。

2 以可靠性为中心的航空维修思想

以可靠性为中心的维修分析,实质就是按照以最少的维修资源消耗保持设备固有可靠性和安全性的原则,应用逻辑决断的方法确定装备预防性维修要求的过程。以可靠性为中心的维修思想是建立在综合分析航空器可靠性的基础上,根据不同零部件的不同故障模式和后果,而采用不同维修方式和维修制度的科学维修思想。它的实质,就是采用最经济有效的维修,对航空器的可靠性实施最优控制。其基本观点包括:

要以可靠性为中心搞好维修设计；要以保持和恢复航空技术装备的可靠性、安全性等水平为总目标确立维修方针,将航空技术装备的所有机件均置于维修监控之下,正确区分重要机件和一般机件、简单机件和复杂机件以及有无支配性的故障模式,防止超维修或少维修；要制订以可靠性为中心的预定维修大纲；要通过视情检查发现潜在故障而达到预防故障的目的；要针对装备的技术状况、故障情况以及使用要求进行翻修；航空维修部门还要以可靠性控制为主要目的建立航空维修信息系统,收集和处理装备故障信息和维修信息，为维修的优化和装备的改进,为实现定性和定量相结合的维修管理提供必要的数据。

综上所述,以可靠性为中心的航空维修思想的优越性在于:保证航空设备安全性的同时充分利用其固有可靠性,不做徒增费用的无效工作。

3 以可靠性为中心的航空维修思想的内容

西方的航空维修科学起步较早,大致产生于40年代并形成于50、60年代。到二十世纪70、80年代,西方的航空维修科学己日臻成熟,明显的标志就是以可靠性为中心的维修和全寿命维修管理等理论的形成。如美国F·S·诺兰和H·S·希普1978年发表了《以可靠性为中心的维修》、1979年H·IJ·列斯尼可夫发表了《以可靠性为中心的维修—数学论证》、苏联H·H·斯米尔诺夫1974年主编了《飞机的使用可靠性和维修制度》以及1980年与A·A·伊茨柯维奇共同发表了《航空技术装备的视情维修》等著作,系统地论述了航空维修理论一系列的重要问题。我国的航空维修理论研究起步较晚,70年代中期以前一直沿用苏联的和方式方法,虽在传统的“安全第一、预防为主”维修思想的指导下进行了多次组织制度的改革并取得了一定的效果,但仍然没有突破苏联的早期模式。直到80年代初,我国的航空维修理论研究才被提到了重要的位置。进人90年代后则有了突飞猛进的发展,一批具有中国特色的航空维修理论著作陆续问世。1995年杨为民主编的《可靠性、维修性、保障性总论)、陆延孝和郑鹏洲的《可靠性设计与分析》、何国伟的《可靠性试验技术》、甘茂治的《维修性设计与验证》、马绍民上编的《综合保障工程》、贺国芳的《可靠性数据的收集与分析》等,特别是1998年“可靠性、维修性、保障性丛书”第二批著作的出版,如何国伟的《软件可靠性》、夏乱主编的《电子元器件失效分析及应用》以及即将出版发行的《机械可靠性设计与分析》,标志着我国系统地、综合地反映航空维修科学的理论体系的形成。其中,运用概率论和数理统计等方法对故障规律进行系统定量分析研究的可靠性理论,对维修科学的形成们看决走性影响,它即是指导维修科学研究的理论基础,也是全部维修理论的中心内容。以可靠性为中心的维修分析,实质就是按照以最少的维修资源消耗保持装备固有可靠性和安全性的原则,应用逻辑决断的方法确定装备预防性维修要求的过程。装备的预防性维修要求的内容,主要包括需要进行预防性维修的产品,预防性维修工作类型及其间隔期,并提出对维修级别的建议。进行RCMA(Reliability cenlered Mainteir LanceAnalysis)(即以可靠性为中心的)维修分析的程序一般包括:①确定重要功能产品；②进行FMEA(FailureModesand Effeets Analysis)即故障模式和影响分析。故障模式是指产品故障的一种表现形式,如断裂、接触不良、泄漏、腐蚀等。故障影响则指每种故障模式对产品使用、功能或状态所导致的后果。③应用逻辑决断图确定预防性维修工作类型；④确定预防性维修工作的间隔期；⑤提出预防性维修工作维修级别的建议；⑥进行维修间隔期探索。具体来说,就是:第一,对装备中的系统和设备作粗略的划分,剔除明显不重要的产品,只将其故障影响安全性、任务性或严重影响经济性的产品选为重要功能产品；第二,对每个重要功能产品进行故障模式和影响分析(FMEA),确定其所有的功能故障、故障模式和故障原因,以便为进一步维修工作和逻辑决断分析提供所需的信息,对在可靠性设计中已经进行了故障模式和影响分析(FMEA)的装备,还可直接引用其分析的结果；第三,应用逻辑决断图,按所确定的每个功能故障的每个故障模式和每个故障原因对功能故障进行决断分析,选择适用而又有效的预防性维修；第四,通过分析和使用维修数据、试验数据及技术手册所提供的信息,确定产品可靠性与使用时间的关系,调整产品预防性维修工作类型及其间隔期。以可靠性为中心的现代维修思想是对航空维修的目的、对象、主体及其活动规律的总的认识,是实施航空维修管理和指导航空维修活动的基本观点的高度概括。一种航空维修思想的形成,不仅同航空技术装备、维修人员、维修手段、维修设施这些主客观条件有关,同维修活动的目标有关,更重要的还同维修经验的积累、对装备故障发生规律和维修活动规律的认识等有着密切的关系。维修思想本身具有全面性、指导性、概括性和相对稳定性的特点,正确的维修思想在一定历史时期中是对航空维修客观活动规律的正确而集中的反映。有了正确的维修思想作指导,统一了思想认识,明确了工作重心才能制订正确的维修方针和技术,建立起科学的维修管理制度,推动整个航空维修工作的发展。以可靠性为中心的维修思想现己成为我国航空装备维修管理工作总的指导思想,它不仅用于指导制订飞机的预防维修大纲和各种技术法规,而且贯彻于航空技术装备的全寿命过程和空军航空维修系统的各项工作之中。特别需要指出的是:以可靠性理论、方法为主要内容,培养、训练航空工程技术人员,也是贯彻以可靠性为中心维修思想的重要方面。80年代以来,随着航空维修理论研究的深入开展,空军各级领导和各个工程院校抓紧培养维修理论骨干,大力普及维修理论和可靠性知识,这对贯彻以可靠性为中心的维修思想研究,推进我国航空维修系统的各项改革,达到科学维修的目的起到了重要作用。

4 航空维修方式

在维修理论的变革中,美国民航界得出的结论是:应根据飞机及地面设备上每个项目的功能、故障、故障原因和故障后果来确定需做的维修工作,确定这些工作是属于什么方式的。目前航空业主要应用的维修方式包括:定时维修、视情维修和事后监控三种。

4.1 定时维修

定时维修是指不管-个具体项目的状况如何而将其按规定的时间来作分解检查修理、翻修或报废,以预防故障的发生。按照新的维修思想,定时维修的适用范围是有一定的,其应用须具备以下三个基本条件:

(1)可靠性理论的计算可以证明,定期翻修对于偶然故障是无效的,故定时维修只适用于确有耗损故障的项目。

(2)即使对确有耗损故障的项目,还要求该项目在到达耗损期时无故障生存率足够大时才行。因对可靠性差的项目来说,由于早期故障和偶然故障率高,大部分在耗损期前就出故障而更换了,只有一小部分生存到耗损期。对这样的项目定寿命只能防止小部分进入耗损期,故对项目总体的可靠性控制作用是不大的。

(3)在别的维修不适用时才用。

定时维修的适用范围虽不很大, 但它仍常是不可少的,在防止发生少数危害安全的故障上仍起重大作用。

4.2 视情维修

现代维修理论认为,有些耗损故障在临近发生功能故障前的故障状况“潜在故障”是可以鉴定的。视情方式就是通过故障发展状况的不断监控,在出现潜在故障时更换项目。以避免发生功能故障；因而它也是一种预防性的方式,是一种事前不断监控项目状况的方式。它能较充分地利用每个适用项目的潜力,故是一种比较理想的预防维修方式。根据视情维修的定义可看出,适用于视情维修的项目应具备以下一些条件:

(1)确有发展缓慢的耗损故障。由于视情检查是逐次进行的,故发展迅速的耗损故障就不适用了,当然偶然故障就更不适用了。

(2)除眼睛和飞机地面设备上的仪表外,往往还要有适当的监控手段,如无损探伤手段、机载综合数据系统等。

(3)要有确实能反映项目状况的一二个参数及参数标准。

(4)要有良好的视情设计,即检查可达性好,适用于监控。

视情检查的检查周期开始是按设计估算、研制试验和类似项目的使用经验确定的,并为了安全起见,开始是保守的,以后用抽样检查的方法逐步延长。一般来说,第一个周期要长到能看出故障的始发迹象,以后的周期要短到不致于漏检潜在故障。项目改型或用旧后,周期也需要重新修订。

4.3 事后监控

事后维修适用于其故障不直接危害安全的项目。它适用于故障系偶然性的复杂项目、故障规律不清楚的项目、和故障虽属耗损性的但用事后维修更经济的项目。当然,每个特种设备上适用事后方式项目的数量多少,需要按照特种设备设计特性的具体情况而定。采用事后维修并不是放松了维修要求或安全性的控制,这不仅在于它的应用是以用于不危害安全的故障为前提的,还在于它必须要有一个有效的数据收集分析系统来作事后监控。这个系统不仅用于监控事后维修项目的可靠性,也用于事后监控定时或视情项目总体的可靠性状况和性能状况,以确定原定的方式、周期或检修内容是否有效, 是否需要修改设计。总体来说,事后方式是监控整个特种设备的可靠性安全性和维修大纲的有效性,所以实际在管理和工程中它比预防维修方式提出了更高的要求。

4.4 三种维修方式的联系和区别

5 对以可靠性为中心的航空维修思想在我国应用实践的几点思考

用可靠性方法控制的维修,已经是世界航空界普遍采用的航空维修方式。虽然目前我国的航空维修单位已经意识到可靠性管理的维修思想的重要性,但在具体实施和采集数据分析的过程中我们还在起步状态。我们与国外先进航空维修企业的可靠性管理思想还有很大差距,先进维修思想观念的发展和完善也为我国航空装备维修工作提出了要求和有益的启示:

(1)必须在以可靠性为中心的航空维修思想的指导下,不断修订、贯彻现行的维修技术大纲,采用新技术,改进维修手段、维修工艺和维修方法,必须改变单一的定时维修方式,转而采用定时维修与视情维修相结合的方式,必须以原位检测取代离位检测作为主要的故障检测方法。

(2)应加速维修数据收集分析系统的建设、加强维修手段的研究和推广。充分利用计算机、局域网和互联网等科技手段,建立服务于以可靠性为中心的维修的可靠性数据管理系统,以便对各种维修问题进行决策,不断提高维修工作的科学性、安全性和经济性。

(3)必须搞好维修力量的建设。首先是改进现有的检测仪器和测试手段,全力提高航空维修的可靠性,确保维修质量。其次要培养一批具有丰富的维修实践经验的骨干,能正确理解国外的新维修思想并结合实际用于制订各特种设备的维护规程和大修规范,了解设备的性能、可靠性和维修性设计,能参与制订有关的规范、提出有关的指标、协助设计部门进行维修性等有关设计。再次,培养一批具有综合技术保障知识和较强技术保障能力,熟悉高技术航空装备性能,掌握航空科技和航空维修新技术的新型机务工作指挥管理人才。

总之,通过维修可靠性管理工作的开展,可以对飞机可靠性状况的动态监控分析,实现对飞机维修方案的动态评估管理,有效地促进了预防性维修工作的开展,提高飞机的利用率,减少航材备件的需求和资金占用。最终使我们的航空维修工作达到更高的安全标准、满意的可靠性水平和良好的经济效益。