朱聰

摘要：隨著我國經(jīng)濟全球化的不斷深入，航空領(lǐng)域的發(fā)展速度越來越快，其中影響民航運行的關(guān)鍵要素就是發(fā)動機。為了能夠保證民航發(fā)動機始終保持正常運轉(zhuǎn)，并降低發(fā)動機的維修成本，有必要針對民航發(fā)動機維修時機優(yōu)化方法及其應(yīng)用展開相應(yīng)的論述。

關(guān)鍵詞：民航發(fā)動機；維修時機；優(yōu)化方法；應(yīng)用

引言：

民航發(fā)動機為飛機提供推力的同時，也為液壓系統(tǒng)增壓，空調(diào)引氣提供能量來源，單臺發(fā)動機價值一般占飛機總價的五分之一以上。作為飛機上最高價值的系統(tǒng)，發(fā)動機的維護(hù)成本占飛機運營成本中很大一部分。而壽命件作為發(fā)動機的高價值部件，其修理和更換成本占發(fā)動機修理費70%左右。故通過對發(fā)動機壽命件維修經(jīng)濟性與送修時機等方面，實施了綜合性、全面性的考慮與研究，修后發(fā)動機每一次運行與維護(hù)受到上一次維修的影響。因此，需要站在民航發(fā)動機全壽命的角度來進(jìn)行維修時機優(yōu)化方法及應(yīng)用的探討。

1.針對民航發(fā)動機壽命件的維修時機優(yōu)化

對民航發(fā)動機在全壽命周期內(nèi)維修時機的優(yōu)化時，應(yīng)將優(yōu)化的目標(biāo)設(shè)置為總成本消耗的最小化。在對民航發(fā)動機實施維修的過程中，產(chǎn)生成本支出最重要環(huán)節(jié)就是對壽命件進(jìn)行更換時產(chǎn)生的成本支出，例如：B-737NG飛機所安裝的CFM56-7B發(fā)動機如更換整套壽命件，所需要修理費約為650萬美元。每一個壽命件剩余循環(huán)壽命的計算方式都會隨著發(fā)動機構(gòu)型與使用推力級別變化，而產(chǎn)生相應(yīng)轉(zhuǎn)變。比如CFM56-7B發(fā)動機壽命件中HPC前軸與風(fēng)扇盤，其在22K磅推力級別下中HPC前軸為2萬飛行循環(huán)，風(fēng)扇盤為3萬飛行循環(huán)，兩者之間相差了1萬飛行循環(huán)。如果僅僅只對達(dá)到壽命限制的壽命件實施相應(yīng)修理或更換，那么勢必會對發(fā)動機實施較多次數(shù)的進(jìn)廠修理工作，那么維修成本自然會隨著的維修次數(shù)增加而增加。如果一次性對發(fā)動機的全部壽命件實施相應(yīng)的更換，勢必會有很多沒有達(dá)到壽命限制的壽命件也被更換下來，造成大量壽命件的大量浪費，從而產(chǎn)生較大的經(jīng)濟損失。對發(fā)動機即將到壽的壽命件進(jìn)行更換，對于飛行安全至關(guān)重要，也是民航法規(guī)的基本要求。因此，需要對壽命件的更換時機實施科學(xué)合理性的安排，以保證發(fā)動機能夠始終保持安全運行狀態(tài)的同時，還能夠有效地控制并降低相應(yīng)的維修成本。

2.針對民航發(fā)動機性能衰退的維修時機優(yōu)化

在針對民航發(fā)動機在性能衰退方面的維修與優(yōu)化時，最重要的工作就是能夠?qū)υ摪l(fā)動機進(jìn)行性能衰退模式方面的確定。民航發(fā)動機的性能衰退現(xiàn)象主要體現(xiàn)在與其性能相關(guān)的參數(shù)變化。其中能夠直接體現(xiàn)發(fā)動機性能衰退的參數(shù)為排氣溫度裕度（EGT Margin），裕度降低越快，性能衰退越明顯。而發(fā)動機振動值，滑油消耗率也能反映當(dāng)前發(fā)動機運行狀態(tài)。當(dāng)其產(chǎn)生明顯波動時，須通過詳細(xì)目視檢查、孔探檢查、試車等手段，判斷是發(fā)動機本體關(guān)系或監(jiān)控參數(shù)誤報警。因此，不能忽視發(fā)動機監(jiān)控中性能參數(shù)變化，這樣才能對發(fā)動機性能衰退模式進(jìn)一步挖掘。此外，發(fā)動機在運行的過程中，成本會受到發(fā)動機性能狀態(tài)的影響。如果民航所使用的發(fā)動機性能偏低，那么在其運行的時候產(chǎn)生的成本相對就會較高，同時維修的難度及成本也比較高。

3.民航發(fā)動機維修時機影響因素的優(yōu)化分析

3.1民航發(fā)動機的硬件損傷因素

民航發(fā)動機本體部件損傷是非常常見的，而造成部件損傷的大多原因都具有復(fù)雜性。主要有以下幾種類型：吸入外來物造成損傷、金屬疲勞以及熱應(yīng)力等。發(fā)動機各個部件功能各不相同，在不同運行環(huán)境中所呈現(xiàn)出來的損傷類型也是不同的。比如在壓氣機中常見的損傷類型有裂紋、材料缺失等；燃燒室中常見的損傷類型有變形、燒蝕等。風(fēng)扇機匣常見的損傷類型有凹坑、腐蝕等。在當(dāng)前的技術(shù)領(lǐng)域中，針對發(fā)動機各個部位的關(guān)鍵零部件實施參數(shù)監(jiān)控時，主要通過溫度、壓力等傳感器將信號輸送至電子發(fā)動機控制組件（EEC）進(jìn)行處理，監(jiān)控參數(shù)波動。發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常后，采用孔探檢查模式能夠清晰地觀察到發(fā)動機內(nèi)部的實際情況，通過圖像將零部件的損傷類型、損傷尺寸等各個信息進(jìn)行獲取。當(dāng)工程師掌握了這些信息之后，就能夠準(zhǔn)確的對發(fā)動機內(nèi)部關(guān)鍵部件存在實際損傷情況進(jìn)行判斷分析。國內(nèi)各航空公司經(jīng)常會采用數(shù)據(jù)庫分析方式來進(jìn)行損傷趨勢分析。由于國內(nèi)各種飛機機型較多，新型號發(fā)動機累積運行時間不足等因素這種方式在實際應(yīng)用中，所取得的預(yù)測效果實際上并不是非常的理想。在發(fā)動機出現(xiàn)本體損傷時，工程師一般會針對實際損傷類型、損傷尺寸等參數(shù)，進(jìn)行判斷分析，確定損傷原因及損傷是否超限。

3.2關(guān)于民航發(fā)動機維修時機綜合優(yōu)化的方法

相對于發(fā)動機在局部優(yōu)化的思想，在維修時機實施綜合優(yōu)化模式，主要是針對于多種因素下對于民航發(fā)動機所實施的維修時機優(yōu)化方法。這種綜合優(yōu)化的方法主要實施步驟如下。?基于壽命件在維修時機優(yōu)化下所呈現(xiàn)的結(jié)果，來針對發(fā)動機在全壽命周期方面所實施維修等級劃分，通過劃分將會使其呈現(xiàn)出若干個不同的階段。然后基于掌握發(fā)動機性能實際衰退情況的基礎(chǔ)下，提出4種針對于維修時機的調(diào)整方案，每種方案都擁有與之相對應(yīng)計算成本的方法；由于發(fā)動機處于不同的階段，所呈現(xiàn)出來的性能衰退情況也存在著一定的差異性，所以應(yīng)根據(jù)每個階段所呈現(xiàn)出來的實際衰退情況來進(jìn)行最佳調(diào)整方案的選擇，這一點在實際維修實際優(yōu)化中是極為有必要的。

結(jié)束語：

總而言之，由于國內(nèi)飛機引進(jìn)較快、機隊整體較新等因素，國內(nèi)很多航空公司在進(jìn)行民航發(fā)動機維修時機的確定時，都沒有站在全壽命周期的角度下進(jìn)行問題的分析和研究，這對于民航發(fā)動機的維修工作發(fā)展是極為不利的。因而應(yīng)該基于發(fā)動機的壽命件、性能衰退等方面，來實施全壽命周期角度下的民航發(fā)動機維修時機優(yōu)化，并對相應(yīng)的優(yōu)化方法實施研究，以促進(jìn)國內(nèi)航空公司在發(fā)動機維修時機優(yōu)化工作中工程技術(shù)成熟、穩(wěn)步發(fā)展。

（作者單位：東方航空技術(shù)有限公司）