军用飞机战伤抢修技术体系建设发展论证研究

0引言

近年来，先进的三代机、四代机已经大量装备空军，其系统复杂、技术密集的特点对战时飞机战伤抢修技术保障提出了更高的要求。现代战争中各种防空武器、空空导弹、激光武器等威力强大，对军用飞机造成的战伤不仅包括机体结构，而且包括机体内部系统和管路等。军用飞机的功能构造复杂，将加大使用、抢修的难度，也提高了对飞机战伤检测、战伤评估、战伤修复等技术要求。从维修专业划分来看，军用飞机战伤抢修分为结构抢修与系统抢修两大类。其中，结构抢修经过近二十年的发展，在飞机结构材料修复、战伤评估、抢修技术开发与应用、抢修备件储备研究等方面取得了一定的成果[1]；而涵盖液压、军械、动力、仪表、环控、电气、通信、导航等多个专业的军用飞机系伤抢修研究则相对滞后，尤其缺乏系统性技术研究和整体性规划。

针对军用飞机结构与系统数量众多、功能构造复杂、战伤抢修技术体系存在缺陷、整体性规划缺乏等问题，从系统性的角度出发，开展军用飞机战伤抢修技术体系建设发展论证研究，构建军用飞机战伤抢修技术体系架构，为飞机战伤抢修技术总体发展论证和顶层设计提供指南。同时，在体系架构下，开展核心关键性战伤抢修技术研究，促进战伤抢修新理论新技术的应用转化，可提高军用飞机结构与系伤抢修效率，也对其他装备战时抢修具有重要的借鉴意义。1飞机战伤抢修概述

1.1飞机战伤抢修的内涵

飞机战伤抢修或飞机战伤评估与修理（AB原DAR），是指战时通过有效使用保障资源对战伤飞机进行评估，采用现场修理或延迟修理等措施，使之恢复一定程度任务的能力（包括至少出动一次或飞回后方修理场所）的战时维修活动。飞机战伤抢修技术是指飞机战伤评估与修复的方法、工艺、技能和手段及其相关理论的统称，主要包括所需的设施、设备、工具、工艺、技能、经验，及其理论知识等。飞机战伤抢修技术是空军武器装备保障技术的重要组成部分，是航空兵持续作战能力的重要保证，为空军作战战备保障提供坚强支撑。

快速反应和高强度出动，是现代空战的突出特征。未来战争中，飞机维修的重点任务是对战伤飞机实施抢修。如何提高飞机战伤抢修能力，是未来高技术局部战争中的一个重要课题。资料显示，在空战中，战伤飞机的数量与战损飞机数量之比呈逐步上升趋势，而技术复杂、价格昂贵的飞机，我军装备数量有限，必须依靠战伤抢修来弥补数量的不足，以增大出动架次。由于战伤抢修是在战争条件下的应急修理，它与平时修理相比具有以下特点：一是抢修时间十分紧迫。战时抢修强调的是“快”，要求在最短的时间内使战伤飞机修复到能执行任务的状态，二是抢修环境复杂多样。战伤抢修可能面临核武器、化学武器、生物武器、信息攻击和强烈的电磁干扰等，也

军用飞机战伤抢修技术体系建设发展论证研究

祖先锋，王东锋，张涛

（空军工程大学航空机务士官学校，河南信阳4000）

摘要：针对原有的军用飞机战伤抢修技术体系存在不足，缺乏整体性规划，从系统性角度出发，采用多层结构方法构建军用飞机战伤抢修技术体系架构，包括理论基础层、技术集成层和应用对象层，覆盖飞机结构抢修和系统抢修，优化现有体系结构，为战伤抢修技术总体发展论证和顶层设计提供指南。同时开展飞机战伤抢修核心关键性技术研究，紧跟技术发展前沿，促进抢修新技术新方法的应用转化，提高军用飞机战伤抢修效率和战时保障能力。

关键词：飞机战伤抢修；技术体系；多层结构；体系结构

中图分类号：V267.4文献标识码：A文章编号：1672-545X（2019）12-0192-04

收稿日期：2019-09-01

作者简介：祖先锋（1974-），男，安徽铜陵人，博士，讲师，主要研究方向：军事计量、飞机战伤抢修技术等。

192《装备制造技术》2019年第12期

可能遭遇一些恶劣的自然环境，如高温、高寒、潮湿、

大风等；三是抢修方法多种多样。战伤抢修在维修时

限、安全系数和强度储备等方面与平时修理具有不同

的技术标准，因而其抢修方法手段更加多样，如整体

油箱抢修、拆拼抢修、智能蒙皮抢修、复合材料修复、

零件快速成形、系统重构等。

1.2结构与系统抢修

军用飞机战伤是指飞机机体结构、操纵系统、液

压冷气系统、燃油系统、着陆装置系统、救生系统、动

力装置系统、军械系统、仪表电气系统、通信导航系

统等战时飞机结构与系统的战场损伤，既包括空中战

斗损伤，也包括地面停放时遭受的各种损伤，以及飞

机本身各种原因造成的损伤。军用飞机战伤抢修针

对战伤飞机的机体结构、系统、分系统、部件和管路

等，运用飞机战伤抢修理论与技术，按照“检测——

—评

估——

—修复——

—检验”步骤实施，可以使战时战伤飞

机能够迅速恢复到任务准备状态，提高飞机的战场生

存力和战时战斗力。

2战伤抢修技术体系

2.1技术体系架构

飞机战伤抢修技术体系是指由各种飞机战伤评

估与修复技术及其相互作用而构成的，满足飞机战伤抢修需求的系统。飞机战伤抢修技术是构成其技术体系的基本物质要素，影响着技术体系的水平、质量和功能，但技术体系又不是飞机战伤抢修技术的简单集合，而是结构与功能的一体化。飞机战伤抢修技术体系是装备保障技术体系的重要组成部分，是下层体系与上层体系的关系，具有完整性、合理性、功能性、动态性等特征[2-3]。

采用多层结构分析法构建军用飞机战伤抢修技术体系架构。多层结构分析法是指利用分层的思想把一个复杂的系统按照递增的步骤进行分解，形成一个有层次的结构。而原有的抢修技术体系是基于业务流程图构建[3]，难以体现技术特色，缺乏整体性和层次感。采用多层结构分析法构建的战伤抢修技术体系架构包括理论基础层、技术集成层和应用对象层等三个层面，如图1所示。其利用理论、技术和应用等层面，从理论基础到技术集成、再到对象应用，逐步递增凝聚，形成完整的抢修技术三层体系结构。2.2理论基础层

理论基础层主要涉及飞机战伤评估与修理的技术基础，又分为三个大的方面：材料、机械、测试理论基础，可靠性、维修性、保障性理论基础，航空专业及型号技术基础。这三大块构成了飞机战伤评估与修理的支撑体系，是开展飞机战伤抢修工作的理论基础。其中，材料、机械、测试理论基础方面主要涉及航空维修的力学、机械学、光学、仪器学、材料学等专业，以及先进材料技术、结构与强度分析、测量测试技术、传感器技术、机电系统设计、先进制造技术等工程技术及其最新成果。可靠性、维修性、保障性理论方面涵盖失效分布与模型、可靠性维修性设计、可靠性维修性试验、系统可靠性、元器件可靠性、产品环境工程、智能故障诊断、综合保障工程等专业知识及其综合运用。航空专业及型号技术基础方面包括飞机总体设计、飞机结构设计、军用飞机设计、飞机制造技术、装配与连接技术、数字化设计制造一体化技术、航空检测技术、精密成型技术、复合材料制备技术、建模仿真与控制等。

2.3技术集成层

技术集成层采用各个关键技术构建军用飞机战

图1战伤抢修技术体系架构

应用对象层：器件、工件、部件、分系统、系统、飞机

操纵

系统

油燃

系统

液压冷

气系统

救生

系统

着陆装

置系统

军械

系统

动力装

置系统

仪表电

气系统

飞机系统

战伤抢修

技术集成层

抢修性

设计

状态监测

故障诊断

自动测

试技术

战伤模式

影响分析

智能战伤

评估技术

战伤应急

修复技术检测环节评估环节修复环节检验环节

关键技术

抢修流程

材料、机械、测试

理论基础

可靠性、维修性、保障性

理论基础

航空专业及型号

技术基础

力

学

机

械

学

先

进

材

料

技

术

元

器

件

可

靠

性

系

统

可

靠

性

失

效

分

布

与

模

型

测

量

测

试

技

术

智

能

故

障

诊

断

飞

机

制

造

技

术

飞

机

系

统

设

计

飞

机

总

体

设

计

综

合

保

障

工

程

建

模

仿

真

与

控

制

理论基础层

193Equipment Manufacturing Technology No.12，2019

伤抢修技术体系，包括战伤抢修性设计技术、自动测试技术、智能战伤评估技术、无损检测技术、状态监测及故障诊断、飞机战伤模式及影响分析、飞机战伤试验分析、飞机战伤建模与仿真、飞机战伤应急修理技术、飞机战伤抢修组织与管理、飞机战伤抢修专家系统、飞机战伤抢修验证系统等，按照“检测——

—评估——

—修复——

—检验”步骤实施，快速、准确和完整地恢复飞机执行任务所必需的局部功能或基本飞行能力，提高飞机的可用性和战场生存力。

（1）检测环节

检测是制定军用飞机战伤抢修方案的基本条件，首先需要采用相应的检测技术对飞机损伤的结构部件、系统管路、线路电缆、设备部件等进行全面的检查、测量和鉴定，及时准确获取检测数据，然后开展战伤模式及影响分析，确定损伤位置、级别、类型等。

（2）评估环节

飞机战伤评估包括作战条件下的故障模式及影响分析和损坏模式及影响分析。对飞机任务基本功能项目进行战场损伤分析，以确定其损伤模式、损伤原因，并分析损伤带来的影响，对损伤危害程度加以估计。危害程度应按损伤的后果和发生频率综合评估。军用飞机战伤评估是一个复杂的逻辑决断过程，其具体形式取决于军用飞机的组成结构复杂程度及其实现功能的多用性。结构越复杂，功能越多，系统损伤评估程序也就越复杂。一般来说，对军用飞机进行战伤评估，主要包括：①列出任务最少必要系统、分系统的可用性判据。②按飞机结构区弄清各任务必要系统、分系统的组成及相互关系。③画出战伤评估逻辑图。④列出任务必要部件的战伤评估表。⑤制定各系统评估报告，主要用作资料积累和备份。

（3）修复环节

飞机在作战条件下，针对每个任务基本功能项目的损伤模式及损伤原因，按修复效果、时间、所需资源等因素，制定修理方案，确定修理步骤、措施和方法。常用的飞机战伤抢修方法有：切换、切除、重构、拆换、替代、原件修复、制配等。对系统的管路和线路来说，损伤可原位进行接补、补强等简单修理。对电子、机械组件损伤则应以换件修理为主，依赖备件的储备或借助于报废飞机。对于系统带有备份的部件损坏，采用切换修理即通过转换开关或改接线路，接通备用系统中的部件，脱开损伤部分。军用飞机的功能构造越复杂，其使用和抢修将越困难，也会对抢修人员技能、抢修用设备、技术资料、备件器材等要求越高。

（4）检验环节

最后，需要对飞机战伤评估与修理工作进行检验评估，并合理给出飞行，构建飞机战伤抢修验证系统。由于战时抢修是临时的、不完全的、局部的，无法恢复到原来状态，所以对它的检验也不能依据一般标准，要在考虑当次飞行任务所必需的飞行性能参数的基础上，结合工程理论进行检验评估，这是一个反复权衡的过程。但是，考虑的最主要因素仍然是飞机在现有的生存力下如何让飞机具有更大的生存空间，也要考虑特定的飞行环境，如高寒、高温、强风暴、核辐射、强电磁脉冲等。检验评估完成后需要对飞机下一次执行任务进行合理的飞行使用，以免在执行任务的过程中产生危险过载，再次造成故障。飞行使用的确定与系统功能和性能的恢复程度密切相关。对于失效的非必要系统，应进行说明，必要时给出操纵等方面的。对于降低了性能的系统，应说明性能下降的程度，必要时也给出操纵等方面的。

2.4应用对象层

通过器件、工件、部件、分系统、系统、飞机总体等逐级分层，采用多层结构方法、备件供应保障、战伤应急维修技术等，实现对机体结构、操纵系统、液压冷气系统、燃油系统、着陆装置系统、救生系统、动力装置系统、军械系统、仪表电气系统、通信导航系统等军用飞机结构与系统的战伤评估与修理。

3战伤抢修关键技术

军用飞机战伤抢修技术体系涉及到的技术较多，主要包括：抢修性设计技术、智能战伤评估技术、增材制造（3D打印）技术、激光修复技术、隐身涂层修复技术、无电焊接技术、光纤抢修技术、智能蒙皮抢修技术等，这些技术构成了军用飞机战伤抢修工程的主要支撑，为飞机战伤抢修工作的迅速、准确、有效地开展提供了有力支持。这里，简要介绍智能战伤评估技术、增材制造（3D打印）技术、隐身涂层修复技术等关键性技术。

3.1智能战伤评估技术

战伤评估是进行战伤抢修的条件与基础，只有高效、快速、准确的战伤评估，才能确保抢修工作的顺利进行，尤其重要的是，战伤评估又是战时装备保障决策和作战决策的重要依据。由于装备日益复杂的结构和功能、新材料与制造工艺的使用、复杂恶劣的战场环境、未来战争对时效的高要求等，都大大增加了飞机战伤抢修难度，对战伤评估也就提出了更高的要求。

应用人工智能技术，例如，基于损伤树的损伤推

194《装备制造技术》2019年第12期

理、基于案例推理的战损评估、专家系伤评估等，充分利用有关装备损伤知识和经验，在已开发的飞机战伤评估系统的基础上开发智能化战伤评估系统，是提高战伤评估速度和准确性的重要方法。

3.2增材制造（3D打印）技术

增材制造技术（Additive Manufacturing，AM）又称快速原型技术（Rapid prototying）、3D打印技术（3D

Printing），是指利用计算机技术进行CAD三维建模设计，并通过离散-堆积使材料逐点逐层叠加形成三维实体的前沿性设计制造技术，实现“想得到、做得到”的设计制造理念[4]。与传统的减材制造技术相比，AM具有无需刀具工装、适于复杂结构、供货时间短等特点，这为军用飞机战伤抢修提供一种有效的现场级技术解决方案。

应用增材制造技术，从军用飞机的机体结构构件到系统功能组件再到发动机零件，实现飞机零部件的外形恢复和结构修复，满足飞机几何外形、机械性能和疲劳性能等要求，提升航空材料技术水平，完善增材制造工艺手段，进一步打造增材制造飞机抢修平台，提高飞机零部件精确保障能力。

3.3隐身涂层修复技术

隐身技术（Stealth Technology）是四代机最为显著的性能特征。隐身技术是指在一定范围内降低目标的可探测信号特征，从而减小目标被敌方信号探测设备发现概率的综合性技术。隐身技术的核心是缩减目标的雷达散射截面积（RCS），其中，雷达吸波材料或红外隐身材料涂层技术因其具有吸波性能好、工艺简单和容易调节等优点在飞机隐身中得到广泛应用。涂层中吸波材料能够对入射电磁波实现有效吸收，将电磁波能量转换为热能或其他形式的能量而耗散掉，具有厚度薄、质量轻、频带宽、反射率低等优点[5]。

由于隐身涂层附着力不足、受光受热老化、耐磨性不够等原因，飞机隐身涂层部位容易出现脱落或分层等损伤，这些损伤轻则影响整机的隐身效能，重则会打伤发动机叶片，因此，隐身涂层需要全面检测、准确评估与及时修复。开展隐身涂层的综合监控技术和损伤快速检测技术研究，通过原位修复材料、工艺、环境适应性等方面研究，实现损伤区域的尺寸恢复和性能提升，完成飞机隐身涂层原位快速修复，确保飞机装备的完好率和自主保障。

4结束语

依据军事需求牵引和新技术推动，从系统性角度出发，采用多层结构方法构建军用飞机战伤抢修技术体系架构，优化现有体系结构，充分反映了飞机战伤抢修技术的现状和发展特点，为其总体规划指明了方向。该技术体系也具有动态性和开放性，新技术新方法新手段的不断引入，将进一步提升军用飞机战伤抢修效率和战时保障能力。

参考文献：

[1]张建华.飞机战伤抢修工程学[M].北京：航空工业出版社，2001：12-17.

[2]王志勇，游光荣.装备维修技术体系结构初探[J].航空科学

技术，2010，21（6）：22-24.

[3]范强军，李曙林，周彬，等.基于TFD的飞机战伤抢修技术

体系的构建[J].航空维修与工程，2015.2（284）：50-53. [4]Q Liu，R.Djugum，S.Sun，et al.Repair and Manufacturing of Military Aircraft Com-ponents by Additive Manufacturing Tech-nology[C].17th Australian Aerospace Congress，26-28 February2017，Melbourne：363-368.

[5]杨青真，王红梅，常泽辉.飞行器隐身技术发展状况[J].航天

电子对抗，2004，20（6）：55-58.

Research on the Development and Demonstration of Technology System

for Military Aircraft Battle Damage Assessment and Repair

ZU Xian-feng，WANG Dong-feng，ZHANG Tao

（Aeronautical Maintenance Noncommissioned Officer Academy，Air Force

Engineering University，Xinyang Henan4000，China）

Abstract：Due to the lack of wholeness planning，the technology system for military aircraft battle damage assess-ment and repair（ABDAR）has some disadvantages.From the systematic viewpoint，the system framework for AB-DAR is set up by multilayer structure.It comprises the theory basic layer，the technology integrative layer and the application object layer.It will refer to the aircraft structure repair and system repair.The research will optimize the existing system framework and provide the guidance for the wholeness development and top-level design.Some key technologies for ABDAR are investigated in order to keep pace with the cutting-edge development.The application on the new repair technology will improve the military aircraft repair efficiency and the wartime guarantee capability. Key words：aircraft battle damage assessment and repair；technology system；multilayer structure；system frame-work

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