民用飞机维修性设计标准的应用和思考

2014-03-04王思静

航空标准化与质量 2014年3期

关键词：维修性设计标准民机

王思静

（中航工业西飞，陕西西安 710089）

民用飞机维修性设计标准的应用和思考

王思静

（中航工业西飞，陕西西安 710089）

通过对国标（GB）、国军标（GJB）、航空工业标准（HB）、美军标（MIL）、美国机动车工程师学会（SAE）标准以及国际电工委员会（IEC）标准等涉及到的维修性技术标准内容及适应性的研究，总结了某型民用飞机适用的维修性设计标准，用于指导新研民用飞机的维修性设计。

维修性；设计标准；适应性

国外经验表明，在飞机研发过程中，39%的设计数据和38%的制造数据是从标准中直接导出的，标准是飞机研制能力的主要体现和载体，飞机研制首先要有设计规范和标准，才能开始设计，由于FAA、EASA和CAAC在内的各国民航局，并未颁布有关飞机制造商维修性设计实施标准的咨询通告，因此研究维修性标准体系成为西飞公司一项十分重要的工作。

维修性是影响民用飞机安全性、出勤可靠度、利用率及经济性的一个重要的设计和安装特性，它直接影响到航空公司在其使用环境中为完成营运目标而付出的时间、人力、技术、测试设备、技术资料及设施等的各项要求。因此飞机制造商在民用飞机设计阶段必须要重视飞机的维修性设计标准的研究和恰当选用。

维修性设计标准体系

作为专业工程标准，维修性成为一门独立的学科，在飞机系统、设备、部件和元器件中都要考虑该项设计工作，从目前现有标准情况看，在民机维修性标准方面可积累的经验有限，同时可借鉴的国外标准资料缺乏分析和验证，为此研究维修性标准体系的框架和内容成为重点分析工作。

按照某型民用飞机维修性设计需求以及适用性分析的研究，从民用飞机维修性的基本参数、评定指标、维修性设计、验证工作的标准，结合通用的维修性工程的研究内容和研究方向，西飞公司制定了民机维修性标准体系框架，详见图1所示，并深入分析了某型新研民用飞机的维修性工作的标准应用过程和适应性，从而为开展该型号飞机的维修性设计工作提供了可供借鉴的思路和方法。

图1 民机维修性标准体系框架

2 维修性设计标准研究

按照新研民用飞机维修性设计标准体系框架（见图1）的维修性管理、设计规范和指标体系的层次，对国内外有关现行维修性标准包括国家标准（GB）、国家军用标准（GJB）、航空工业标准（HB）、美国军用标准（MIL）、美国机动车工程师学会（SAE）标准以及国际电工委员会（IEC）标准的主要内容和对新研民机的维修性设计标准的适用性分别进行了研究，具体如下。

2.1 维修性管理

2.1.1 国家标准（GB）

2.1.1.1 主要内容

国家标准有关维修性要求的管理标准包括：GB 9414.1-1988《设备维修性导则第一部分：维修性导言》；GB 9414.2-1988《设备维修性导则第二部分：规范与合同中的维修性要求》；GB 9414.3-1988《设备维修性导则第一部分：维修性大纲》，GB 9414系列是以国际标准IEC 607标准为基础。GB 9414.1-1988等效于国际标准IEC 607-1，该标准是关于维修性工作的指南，为GB 9414系列的基础标准；GB 9414.2-1988等效于国际标准IEC 607-2，该标准详细论述了当维修性特征量作为要求时必须考虑的问题；GB 9414.3-1988等效于IEC 607-1，该标准是针对维修性大纲的内容而编写的，该标准详细说明了维修性大纲的性质、要点、执行计划、评审等内容。

2.1.1.2 适应性

GB 9414系列标准为推荐性标准，属于通用型标准，在新修订的版本中，把GB 9414改为GB/T 9414，并完全按照IEC 607标准的结构合并，该标准对新研飞机维修性分析研究工作指导意义不大。2.1.2 国家军用标准（GJB）

2.1.2.1 主要内容

国家军用标准中涉及维修性管理要求的标准包括：GJB 368B-2009《装备维修性工作通用要求》和GJB/Z 72-1995《可靠性维修性评审指南》。

GJB 368B-2009规定了装备维修性工作的一般要求和工作项目，该标准规定了装备在研制、生产和改进时，实施维修性管理、设计与分析、试验与评定的通用要求和工作项目，用以指导承制方制定并实施一个有效的维修性保障大纲。

GJB/Z 72-1995提供了装备可靠性与维修性评审的通用要求、内容、方法和程序。

2.1.2.2 适应性

GJB 368B-2009属于军方对装备研制方的强制要求，该标准除个别保障性要求外，基本上适用于新研民机的研制工作。

GJB/Z 72-1995提供的验证程序流程可以供飞机制造方参考，但其提供的验证方法并不能满足民机维修性的要求，故不能直接使用。

2.2 维修性要求

2.2.1 国家标准（GB）

2.2.1.1 主要内容

国家标准涉及维修性的标准为GB 9414.4-1988《设计阶段的维修性研究》；GB 9414.5-1988《维修性检验》、GB 9414.6-1988《维修性数据的收集、分析与标识》和GB 5801-1985《电子产品现场工作可靠性、有效性和维修性数据收集指南》。

GB 9414.4-1988概述了初步设计和详细设计阶段的维修性研究；GB 9414.5-1988叙述了维修性检验的基本概念；GB 9414.6-1988用事例图表详细介绍了维修规则说明、维修性数据来源、维修性数据的分析程序和维修性数据的表示方法；GB 5801-1985是针对电子产品现场工作可靠性数据的收集指南。

2.2.1.2 适应性

国家标准中关于维修性设计的内容正在逐步改为推荐性标准，GB 9414系列标准和GB 5801-1985均为推荐性标准，不要求强制执行，给出的维修性分配和预计方法相对简单，内容偏少，标准与民机维修性的验证重点和概念存在着较大差距，建议作为民机维修性分析验证的参考使用。

2.2.2 国家军用标准（GJB）

2.2.2.1 主要内容

国家军用标准涉及维修性设计、分析、验证有关的标准包括：GJB/Z 91-1997 《维修性设计手册》、GJB/Z 57-1994《维修性分配与预计手册》、GJB/Z 145-2006《维修性建模指南》、GJB 2072-1994《维修性试验与评定》。

GJB/Z 91-1997规定了维修性设计的一般技术要求、原则，并提供可采用的技术等内容，但不包含维修性分配、预计等定量设计与分析技术和软件维修性设计技术。该标准属于研制或改进中维修性设计的指导文件。GJB/Z 57-1994 提供了装备维修性分配与预计的条件、方法和程序，适用于有维修性定量要求的装备在研制过程中的维修性分配和预计。GJB/Z 145-2006 提出了产品维修性建模的一般要求、典型的模型及建模方法等。该标准给出详细的维修性建模步骤和建模方法。GJB 2072-1994是以MIL-STD-471A《可维修性检查/演示/评估》Maintanability Verifcation/Demonstration/ Eveluation为基础制定的，适用于各种装备的维修性试验与评定，规定了武器装备维修性与评定的基本要求、程序和方法。

2.2.2.2 适应性

国家军用标准在维修性设计方面的标准要比国家标准内容更详细，可操作性更强。GJB/Z 91-1997除战场抢修和维修章节，以及各章节中不适于飞机的要求外（例如，对车辆、舰艇的要求），其余部分可以用于新研民机的维修性研制，飞机制造商在使用这些标准时也需要进行适当的剪裁。

GJB/Z 57-1994和GJB/Z 145-2006虽然名义上只适用于军用产品，但其分析方法与民机维修性分析方法并无差别，所以标准中所提供的分析方法可以直接用于新研民机的维修性分析工作。GJB 2072-1994与民机的维修性要求存在着一定的差距。同时GJB 2072-1994提供的验证方法并不能满足民机维修性的要求，故不能直接使用。

2.2.3 航空工业标准（HB）

2.2.3.1 主要内容

我国航空工业标准涉及的维修性要求包括HB/ Z 231-1993 《运输机维修性设计准则》、HB 7231-1995 《军用飞机维修性设计准则》和HB 7255-1995《直升机维修性设计准则》，涉及到的维修性验证的标准为HB 7177-1995《军用飞机可靠性维修性外场验证》。

HB/Z 231-1993 规定了运输机整机及其系统、结构的维修性一般要求和详细要求以及对设备的要求。该标准适用于民用运输机和军用运输机的维修性设计，可作为维修性论证、设计、评审的依据。

HB 7231-1995适用于歼击机、歼击轰炸机、强击机及其教练机的维修性设计，其他机种可参考使用。HB 7255-1995 规定了直升机机体结构、旋翼尾桨及个系统维修性设计的通用准则，是直升机维修性设计的依据之一。HB 7177-1995，该标准规定了军用飞机可靠性、维修性外场验证的基本要求，提出了军用飞机可靠性、维修性外场验证的程序和方法。

2.2.3.2 适应性

HB/Z 231-1993、HB 7231-1995和HB 7255-1995关于维修性设计的要求相比国家军用标准、国家标准更为具体，航空工业标准中详细规定了各种飞机（军用飞机、运输机、直升机）每个系统的维修性要求。虽然这些航空工业标准不是针对民用飞机制定的，但是这些标准中除武器系统等少数系统不适用于民用飞机外，绝大部分系统可以作为民机维修性要求剪裁参考使用。

HB 7177-1995标准验证的内容、判定的标准并不能用于民机维修性的验证，所以该标准只能作为民机验证的参考标准，不能直接使用。

2.2.4 美国军用标准（MIL）

2.2.4.1 主要内容

美国军用标准是美国军方依据自身特点和需要而制定的军用标准和规范，美军标中关于维修性设计的标准主要有MIL-HDBK-470A《可维护产品和系统的设计和研制》Designing and Developing Maintainable Products and Systems、MIL-STD-2084《航空电子系统和设备可维护性通用要求》Maintainability of Avionic and Electronic Systems and Equipment 、DOD-HDBK-791《可维护性设计技术》Maintability Design Techniques和MIL-HDBK-472《可维护性预测》Maintainability Prediction。

MIL-HDBK-470A替代了MIL-STD-470B和MIL-STD-471A。该标准中提出的要求仅作为指南使用，不要求承制方强制符合其要求。标准中定义的维修性，描述了与其他准则的关系，列出维修性项目的基本要素，描述和这些要素相关的工作和活动，并且提供选择这些工作和活动的指南。

MIL-STD-2084适用于所有美军的电子电气系统。该标准在内容和编排上与GJB 368B-2009基本一致。

DOD-HDBK-791和GJB/Z91-1997相对应，该标准提出了10项设计原则，分别为简化设计、标准化和互换性、可达性、模块化、识别和标记、测试性和诊断技术、预防性维修、人为因素和环境因素。MIL-HDBK-472和GJB/Z 57-1994相对应，MILHDBK-472中将维修性预计分成了5类，把维修性分配放到了每项的维修性预计程序当中，其中维修性预计程序I和III适用于单独的电子系统和设备，程序II、IV和V可应用于所有的系统和设备。

2.2.4.2 适应性

MIL-HDBK-470A广泛适用于各种设备和装备的研制，该标准经过适当剪裁可以直接应用于民机的研制工作。

MIL-STD-2084主要针对美军电子系统和设备的维修性，其中关于维修等级等概念与民机存在着一定的差异，不能直接使用，建议参考使用。

MIL-HDBK-472中所提供的方法可以直接应用于民机的维修性研制工作。

DOD-HDBK-791中所提供的方法可以直接应用于民机的维修性研制工作。

2.2.5 美国机动车工程师学会（SAE）标准

2.2.5.1 主要内容

SAE涉及维修性的标准主要包括：SAE JA1010《维修性大纲》Maintainability Program Standard、SAE JA1010-1《维修性大纲实施指南》Maintainability Program Standard implementation Guide和SAE ARP813《飞机轮胎和刹车设计的维修性建议》Maintainability Recommendations for Aircraft Wheel and Brake Design。

SAE JA1010和SAE JA1010-1两个标准是配合使用的。SAE JA1010-1是对SAE JA1010标准的解释和说明。这两部标准从供应商的角度，说明如何进行和开展相应的维修性工作，使其满足客户对于维修性的要求。

SAE ARP813仅针对飞机的机轮和刹车设计提供维修性设计建议。该标准对飞机的机轮和刹车特性进行了详细的要求，以此来保证其具有良好的维修性。

2.2.5.2 适应性

SAE JA1010/ SAE JA1010-1标准可供飞机制造商维修性项目管理人员参考使用。SAE ARP813标准可以作为制造商维修性设计要求中的一个组成部分直接使用。

2.3 维修性指标论证

GJB 1909A-2009《装备可靠性维修性保障性要求论证》是GJB 368B-2009的支持标准，对维修性设计参数指标进行了定义，并给出参数的选择依据和要求、指标确定的依据和要求以及各阶段中阐述选择和指标确定的工作内容。在该标准的附录中还给出了指标转换的模型。

GJB 1909A-2009属于军方对装备研制方的强制要求。该项标准除个别保障性要求外，基本上适用于民机的研制工作。