梁劍武/中國(guó)南方航空股份有限公司

0 引言

航空電瓶是飛機(jī)電氣系統(tǒng)的應(yīng)急供電單元，飛行過(guò)程中在主電源和其他輔助電源失效的情況下為飛機(jī)重要系統(tǒng)供電，維持飛機(jī)飛行至就近機(jī)場(chǎng)著陸。適航規(guī)章規(guī)定，在應(yīng)急情況下，航空電瓶至少能維持半小時(shí)供電。眾所周知，民航客機(jī)的電瓶目前普遍采用鎳鉻電池電瓶，隨著飛機(jī)用電設(shè)備對(duì)能量的需求越來(lái)越高，鎳鉻電池已無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代飛機(jī)的需要。鋰電池具備能量密度高、自放電率低、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶性、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。2010 年，波音787 飛機(jī)首次使用了鋰電池電瓶（P/N：B3856-902/4），價(jià)格為77 萬(wàn)元人民幣。波音選擇鋰電池電瓶是因?yàn)槠渚哂泻线m的功能和化學(xué)特性，可在短時(shí)間內(nèi)提供大量能量，完成部分高能量工作，同時(shí)還具有在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)完成充電的能力，可在飛行過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵的備份作用。

1 波音787 飛機(jī)鋰電池電瓶介紹

波音787飛機(jī)配備兩個(gè)鋰電池電瓶，均由日本GS 湯淺公司生產(chǎn)，并由法國(guó)泰雷茲公司組裝。一個(gè)用作主電瓶，作為應(yīng)急電源；另一個(gè)用作APU 電瓶，用于啟動(dòng)APU。鋰電池電瓶（見(jiàn)圖1）均由8 塊鋰芯電池排成兩排組成，內(nèi)部的電瓶檢測(cè)器（BMU）用于自檢電瓶狀態(tài)以及平衡每個(gè)鋰電池的電壓，隔熱層用于阻止各個(gè)鋰電池之間的熱量影響。電瓶的額定電壓為32V，重量23.9kg，每個(gè)鋰電池放電電流為75A，出廠額定電容量為65Ah，壽命電容量為50Ah，使用壽命在6 年以上。

2 鋰電池電瓶的維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)

由于鋰電池電瓶充放電時(shí)，鋰電子在移動(dòng)過(guò)程中會(huì)與電解液發(fā)生反應(yīng)，鋰電子必有損耗，隨著充放電次數(shù)的增加，鋰電子的數(shù)量越來(lái)越少，因此鋰電池在循環(huán)過(guò)程中容量衰減是不可避免的。為確保鋰電池電瓶的可靠性和適航要求，波音公司針對(duì)該電瓶制定了MRB 項(xiàng)目，要求定期檢測(cè)電瓶的電容量。即對(duì)電瓶進(jìn)行充放電操作，首次維護(hù)間隔為2 年，重復(fù)維護(hù)間隔為1 年。該任務(wù)可在翼或離位完成，并且重復(fù)間隔可以調(diào)整。另外，飛機(jī)維護(hù)手冊(cè)（AMM）要求，電瓶的容量合格標(biāo)準(zhǔn)需達(dá)到54Ah，以滿足一年檢測(cè)間隔的要求。

波音在維護(hù)信函787-SL-24-003 中提供了根據(jù)電瓶最低容量靈活調(diào)整容量檢測(cè)周期的方案，例如，54Ah 是12 個(gè)月間隔的最低容量要求，52Ah 是6 個(gè)月間隔的最低容量要求，具體參考表1。維護(hù)信函還指出合理地縮減檢測(cè)間隔可以延遲電池的使用壽命。

圖1 鋰電池電瓶和鋰芯電池外觀

表1 鋰電池電瓶檢測(cè)電容量與維護(hù)間隔對(duì)應(yīng)表

3 鋰電池電瓶檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

波音787 飛機(jī)于2013 年引進(jìn)國(guó)內(nèi)，運(yùn)行初期航空公司普遍缺乏相關(guān)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，在建立起與其相配套的可靠性數(shù)據(jù)前，一般會(huì)參考波音MRB 的規(guī)定間隔來(lái)控制，即“首次間隔2 年，重復(fù)間隔1 年”。而根據(jù)鋰電池易爆炸的特點(diǎn)以及存在過(guò)放電的風(fēng)險(xiǎn)，絕大多數(shù)航空公司采取離位送部件修理車間檢測(cè)的方法，并將鋰電池電瓶納入時(shí)控件管理，即在規(guī)定時(shí)間內(nèi)必須拆下送廠家修理，否則，飛機(jī)將不得不停場(chǎng)待飛。

統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)多家航空公司2017 ～ 2019 年鋰電池電瓶檢測(cè)情況，期間共送檢150 個(gè)，具體情況見(jiàn)圖2。由圖2 可知，隨著電瓶?jī)?nèi)部鋰電池性能的衰減、老化，已存在個(gè)別電瓶電容量的實(shí)測(cè)值接近或低于54Ah 的情況，這些電瓶將或即將因無(wú)法滿足1 年維護(hù)間隔的要求而無(wú)法裝機(jī)使用。另外，暫未出現(xiàn)電瓶電容量低于52Ah 的情況。

為節(jié)省航材成本，近兩年國(guó)內(nèi)已有個(gè)別航空公司根據(jù)波音維護(hù)信函修訂了電瓶的檢測(cè)間隔，多數(shù)公司將間隔修訂為半年（最小電容量為52Ah），從而延長(zhǎng)每個(gè)電瓶的使用壽命。但航空公司也發(fā)現(xiàn)，這樣會(huì)增加一線維修工時(shí)費(fèi)、修理車間檢測(cè)費(fèi)以及航材儲(chǔ)備成本，造成維護(hù)成本的浪費(fèi)。以南航787 機(jī)隊(duì)為例，兩種不同方案下每年的維護(hù)費(fèi)用情況如下（單次檢測(cè)費(fèi)為1.7 萬(wàn)元）。

圖2 鋰電池電瓶檢測(cè)情況

1 年間隔維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)費(fèi)用：30 架× 2 個(gè)電瓶×17000 元=102 萬(wàn)元

半年間隔維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)費(fèi)用：30 架× 2 個(gè)電瓶×17000 元×2 次=204 萬(wàn)元

4 維護(hù)建議

綜上所述，對(duì)于鋰電池電瓶的檢測(cè)間隔，建議不再設(shè)定固定的檢測(cè)時(shí)限，而是實(shí)施精細(xì)化閉環(huán)管理，根據(jù)每個(gè)鋰電瓶電容量的實(shí)測(cè)值制定該鋰電瓶的下次檢測(cè)間隔，這樣既能滿足適航和可靠性的要求，又能最大化地節(jié)約維護(hù)成本。落實(shí)建議需要做到以下幾個(gè)方面。

1）搭建溝通渠道

目前時(shí)控件管理人員通常僅需根據(jù)每個(gè)時(shí)控件的預(yù)警值將到期的件下卡更換，無(wú)需與下游一線修理部門(mén)信息交流，無(wú)法滿足閉環(huán)管理的要求。因此需要建立時(shí)控件管理部門(mén)與修理車間的信息反饋渠道，以便讓時(shí)控件管理人員獲取電瓶的電容量。同時(shí)，建議將每次鋰電瓶的最終電容量記入修理報(bào)告，便于時(shí)控件管理人員查看。

2）優(yōu)化時(shí)控件管理系統(tǒng)

航空公司的時(shí)控件管理系統(tǒng)一般是針對(duì)每個(gè)件號(hào)設(shè)定固定值，但這樣無(wú)法落實(shí)、跟蹤到裝機(jī)位置號(hào)和序號(hào)，更不能根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)控件的間隔，如果采取人工核對(duì)信息控制間隔將存在時(shí)控件超期的風(fēng)險(xiǎn)。因此，時(shí)控件管理系統(tǒng)需為鋰電瓶搭建相應(yīng)的監(jiān)控能力。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文僅就鋰電瓶電池的時(shí)控管理方式提出建議，事實(shí)上航空器內(nèi)還有許多時(shí)控件采取的也是“一刀切”的控制方法，目的是為了方便控制，卻沒(méi)有考慮成本。例如，787 飛機(jī)單向活門(mén)（件號(hào)975323-2）可裝在主起落架艙門(mén)和起落架小車兩個(gè)位置，兩個(gè)位置的使用時(shí)間不一致，但為了防止控制遺漏或超期，采取了相同的時(shí)間來(lái)控制。為契合“成本控制”的理念，南航已著手實(shí)施時(shí)控件精細(xì)化智能管理，為每個(gè)時(shí)控件量身定制最優(yōu)的控制方式。

民航業(yè)作為一個(gè)高投入、低回報(bào)行業(yè)，開(kāi)源節(jié)流降本增效是永恒的主題，時(shí)控件的精細(xì)化智能管理將是機(jī)務(wù)成本控制的必由之路。