发动机外场信息管理系统设计研究

金 星 周 扬 桑运海 郭 晓

（中航工业综合技术研究所，北京 100028）

航空发动机是关系飞行安全的重要部件，而全面管理航空发动机的各类信息则是保证其正常运转的重要工作之一。国外实践经验证明，鉴于航空发动机的昂贵价格和复杂设计，全面管理发动机的信息是有效实现可靠性、维修性、检测性三者之间平衡的最佳途径[1-3]。为了减少外场拆换航空发动机部件的工作量，降低维修费用，需要建立航空发动机的信息管理系统，实现对航空发动机各类信息的全面管理。

1 国内外研究现状

国外在航空发动机外场质量监控方面已经取得了长足的进展，并建立了比较完善的监控体系[4-6]。1997 年，NASA民用航空安全项目组首先提出航空发动机的健康管理（Engine Health Management，EHM）的概念，并开发了相关软件。2001年，NASA格林研究中心牵头成立了C17-T1 EHM研究团队，实现了数据同步逻辑开发和气路故障分析等功能。英国的TOTAL ENGINE SUPPORT 公司也在对发动机预测系统软件的研究上取得了成功[7]。

目前，国外应用于航空发动机信息管理的标准有MIMOSA 制定和发布的OSA-CBM、OSA-EAI和ISO的6层模型等，这些标准支持对航空发动机状态数据进行性能趋势分析和维修决策制定[1，8，9]。

在国内的航空发动机信息管理领域，目前已经研发了应用于工程领域的健康管理系统，南京航空航天大学开发的民航发动机健康管理系统和北京航空航天大学建立的航空发动机关键部件剩余寿命预测模型等已投入使用[6]。

在国内支持航空发动机信息管理的标准方面，总装备部于2010年12月颁布实施了GJB 7079-2010《航空发动机外场质量监控通用要求》，对航空发动机外场质量监控实施、质量等级评定、质量信息管理等方面提出了通用要求。

2 航空发动机外场信息管理中存在的问题

2.1 缺乏统一管理各类信息的应用软件

在外场工作中，目前缺乏统一管理航空发动机各类信息的应用软件，因此各类信息需要单独管理，如航空发动机的基本信息记录在履历本，发动机的监控信息以维修指令附件的形式归入档案，外场维修部门在查阅某台发动机的全面信息时需要调阅履历本和维修指令等资料，由此降低了查询工作的效率。

2.2 缺少自动处理各类监控信息的软件工具

在外场工作中，需要对注入滑油监控、无损探伤、振动监控、孔探监测等监控工作的结果进行全面而持续的分析，由此掌握发动机的综合状况。由于目前还没有自动处理各类信息的软件工具，造成在外场的保障工作中依然需要相当程度的人工整理工作。

2.3 缺少将外场质量监控信息向工业部门反馈的专用系统

在外场工作中，由于缺少向工业部门反馈航空发动机质量监控数据的专用系统，造成外场收集的航空发动机各类质量监控信息基本上不向工业部门反馈，使得工业部门缺乏航空发动机在实际工作过程中的第一手数据，难以对每台发动机的实际情况进行有针对性的分析和监控，不能形成有针对性的技术指导建议。

3 GJB 7079–2010特点

GJB 7079–2010对航空发动机在外场维修保障中的质量监控工作做了详细的规定，包括质量监控实施、质量等级评定、质量信息管理等，还详细规定了航空发动机的质量监控分类和时机、各种监控途径、组织和人员配置、监控内容、质量等级与评定、质量信息管理等。

3.1 明确规定了质量监控的时机和分类

GJB 7079–2010中将航空发动机的监控时机分为收发、使用和贮存3个阶段，将使用阶段进一步细分为机务准备、定期检修、视情维修和专项检查等类型，以便于将质量检验的时机与外场的实际维修工作保持一致。

3.2 明确规定了质量监控的内容

GJB 7079–2010重点规定了对航空发动机在外场保障工作中的外观检查、寿命监控、性能监控、振动监控、滑油系统监控、无损检测、配套检查和油料监控等方面的详细内容，便于装备保障人员在实际的操作过程中对照执行。

3.3 明确规定了质量监控的等级

GJB 7079–2010将航空发动机的质量情况分为新发动机、使用发动机、待修发动机、报废发动机等4类，其中使用中的发动机又细化为正常使用、监控使用、故障3个级别，将待修发动机细分为待检修和待大修2个级别，便于外场维修部门和各级外场部将航空发动机状态的信息标准化。

4 航空发动机外场信息管理系统的设计实现

按照GJB 7079–2010的规定，结合外场工作实际，能够对航空发动机外场信息管理系统的功能、组成和部署进行设计。

4.1 系统的组成

航空发动机外场信息管理系统由收发质量监控、使用质量监控和贮存质量监控3个子系统组成。收发质量监控子系统用于管理发动机接收和发出时信息，具体包括履历、油封、铅封、包装、固定等信息；使用质量监控子系统用于管理发动机在日常使用过程中各类信息，具体包括外观检查、寿命监控、性能监控、振动监控、滑油监控、无损检测、配套检查、油料监控等信息；贮存质量监控子系统用于管理贮存信息，具体包括漏油、锈蚀、封套、温湿度记录等信息，如图1所示。

图1 信息管理系统的组成

4.2 系统管理信息的数据结构

航空发动机外场信息管理系统主要业务数据由9个数据表组成，分别是基本信息数据表、使用信息数据表、监控信息数据表、落实通报信息数据表、存放保管信息数据表、故障信息数据表、换件信息数据表、修理信息数据表和存在问题信息数据表。根据每个数据表的内容，结合外场质量监控的实际情况，通过在相互关联的数据表之间设定对应关系，建立彼此之间信息的关联，如图2所示。通过建立各个数据表之间的数据关联关系，实现航空发动机外场信息的共享。

图2 信息管理系统的数据结构

4.3 系统的技术架构

航空发动机外场信息管理系统采用 “界面层+业务层+数据层”的3层逻辑软件架构，界面层部署在客户端，业务层部署在中间层的应用服务器，数据层部署在数据库服务器，如图3所示。

图3 系统的技术架构

4.4 系统的部署方案

航空发动机外场信息管理系统由外场维修部门、工业部门、装备管理部门3部分组成，外场维修部门负责将发动机质量监控数据及时传送到工业部门，便于其跟踪每一台发动机的技术状态，为工业部门制定维修建议提供数据支持。与此同时，外场维修部门还将航空发动机的质量监控等级信息传送给装备管理部门，便于管理部门及时掌握每台发动机所处的技术状态。在外场部收到工业部门的维修建议后，通过该系统下发相应的质量信息通报和技术指导文件，如图4所示。

图4 系统的部署方案

5 结论

航空发动机的外场信息管理系统能够全面、准确、实时地掌控每一台发动机的质量等级，便于装备维修部门制定维修计划。航空发动机的外场信息管理系统可以和飞机的保障信息系统配合使用，实现外场维修保障部门和各级外场部及时掌握整机的技术状态。航空发动机的外场信息管理系统能够配属给各种型号的航空发动机，可以提高外场对航空发动机信息的管理水平。

[1] 尉询楷，李应红.航空发动机状态监控与诊断现状及发展趋势[J].控制工程.2007，7(14 S1):84-88.

[2] 李爱军，章卫国，谭健.飞行器健康管理综述[J].电光与控制，2007，14（13）:79- 83.

[3] Kuevda, Y.A.et al.Evolution of aviation engine life management in CIS[C].Moscow, Russia:Central Institute of Aviation Motors，2000.

[4] 王施，王荣桥，陈志英等.航空发动机健康管理综述[J].燃气涡轮实验与研究，2009，2（22）：51-58.

[5] 费成巍，艾延廷.航空发动机健康管理系统设计技术[J].航空发动机，2009.5（35）：24-29.

[6] 左洪福，戎翔，张海军.航空发动机状态与寿命管理和维修决策优化方法综述[C].石家庄，第一届维修工程国际学术会议论文集，2006.

[7] 李强.民航发动机健康管理技术与方法研究[D].南京航空航天大学，2008.

[8] Link C, Jaw.Recent Advancements in aircraft engine health management(EHM ) technologies and recommendations for the next step[C].Nevada,USA: ASME Turbo Expo，2005．

[9] 黄波，周剑波，刘铁庚.现代航空发动机健康管理技术与应用[J].机械研究与应用，2011（8）168-170.