航空发动机后续订货模型研究*

黄 帅 彭正华 赵 军

(1.海军驻常州地区航空军事代表室 常州 213022)(2.空军驻三七〇厂军事代表室 常州 213022)

航空发动机后续订货模型研究*

黄 帅1彭正华1赵 军2

(1.海军驻常州地区航空军事代表室 常州 213022)(2.空军驻三七〇厂军事代表室 常州 213022)

根据航空发动机的使用和翻修过程,建立了发动机后续订货模型,该模型综合考虑了翻修期、提前换发率、发动机到寿等因素,为航空发动机及其他航空有寿件的订货和管理以及航空产品备品备件订货模型的进一步研究提供了参考和依据。

订货; 模型; 发动机

ClassNumberV23

1 引言

航空发动机作为飞机的关键有寿件,科学合理的后续订货对于有效保障飞机遂行训练作战任务至关重要。航空发动机价格昂贵,过多的后续订货会造成备件的积压,既占用大量购置费又耗费保管维护费;过少则会影响飞机的完好率。

航空发动机的后续订货量一方面与其设计的可靠性、维修性密切相关,包括平均故障间隔时间、平均故障间隔飞行时间、提前换发率、返厂修理次数和修理周期以及可更换单元的更换率、翻修次数、规定寿命等;另一方面与装备使用有关,包括飞机数量、单机发动机安装数、年发动机平均飞行小时、发动机的调整使用梯次和意外损坏等情况[1～9]。

常规航空发动机后续订货数量主要根据年度机上发动机使用剩余寿命及提前换发的数量初步确定,飞机管理部门根据发动机的库存数量进行调整使用。由于缺少后续订货的宏观预测方法,发动机后续订货需求量在飞机使用期间变化很大,这种传统订货模式需要较大数量备份;而在换发高峰点又不能满足需要,出现发动机使用紧张和频繁调整使用的状况,影响飞机中高强度飞行的连续出动需要。这种经验化决策方式引起的发动机短缺问题,需要用一套行之有效的科学测算理论和控制方法来解决,以指导航空业务机关的订货调配工作[2]。

本文从航空发动机使用和翻修过程出发,综合考虑翻修期、提前换发率、发动机到寿等因素,建立了航空发动机后续订货模型,为航空发动机的订货和使用管理提供参考和依据。

2 航空发动机后续订货量建模

2.1 发动机后续基本订货量

目前,国内生产和修理的发动机在其全寿命周期内,首先给出首翻期,到寿返厂翻修后再给出翻修寿命,到寿再翻修,直至达到发动机的总寿命。

单台发动机的总寿命MT(小时)为

(1)

式中,MTi为发动机第i次翻修后给出的使用寿命,MT0为首翻期。

单台发动机全寿命周期内返厂翻修总月数FT(月,包括往返路途时间)为

(2)

式中,FTi为发动机第i次返厂翻修所需月数。

返厂翻修期间替代发动机工作时间TFT(小时)为

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(3)

式中,NT为使用单位年总飞行小时数,NP为使用单位飞机数量。

所以,航空发动机正常使用,基本后续订货量X为

(4)

式中,NE为单架飞机所装发动机数量。

考虑持续作战需要,要求发动机的剩余寿命不低于规定值SD,因此需要备份发动机以满足剩余寿命不足发动机的更换,则X为

(5)

2.2 年度提前换发所需订货量

考虑发动机因外场不可修复故障,需提前返厂修理的发动机数量Y1=A·NT·NE,其中A为发动机提前换发率。

(6)

式中,YTj为发动机第j次返厂翻修所需月数。

返厂修理期间替代发动机工作时间TYT(小时)为

(7)

所以,年度提前换发所需备份发动机数量Y为

(8)

2.3 发动机年到寿量

考虑发动机到寿报废,年度需要补充该部分发动机的数量为Z,该值可通过使用单位质控部门获得。

2.4 后续订货量模型

根据以上分析结果,航空发动机要满足训练、作战任务需要,后续订货量中用于满足发动机全寿命期内翻修要求的量为X,每年还需补充订货Y+Z台以满足到寿报废和提前换发要求。同时还需要根据执行任务需要,合理调整出动飞机,对飞机和发动机的使用进行宏观控制,拉开使用梯次,保持发动机翻修后使用的剩余寿命符合线性规律,这样就可以按照后续订货量计划,较为准确地实施订货。

3 模型应用

假设某单位装备某型飞机18架,每架飞机配装发动机2台,发动机首翻期和翻修后给定寿命均为500小时,可翻修3次,翻修期为6个月,提前换发率为1台/2500小时,提前换发返厂时间约为3个月,飞机持续作战要求发动机的剩余寿命不低于50小时,该单位来年计划飞行5000小时,并且通过质控室获知来年有2台发动机到寿报废。

将已知数值代入式(5)可得发动机基本后续订货量X为

取整X=9。

将已知数值代入式(8)得每年提前换发所需备份发动机数量Y为

根据以上计算结果可知,该单位在发动机的后续订货量需要9台,来年的年度补充订货为4+2=6台。

4 结语

本文从航空发动机的使用和翻修状态出发,首先建立了发动机后续基本订货量模型,用来评估满足飞机训练、作战任务需要所计划的订货量;然后考虑了提前换发和年度到寿发动机对补充订货量的影响,并建立了年度补充订货模型;最后对本文所建立的订货模型进行了举例说明。本文所建立的订货模型不仅适用于航空发动机,也可用于其他航空有寿件管理,为航空产品备品备件订货模型的进一步研究提供了参考和方向。

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ResearchonAero-engineFollow-upOrderingModel

HUANG Shuai1PENG Zhenghua1ZHAO Jun2

(1. Aeronautical Military Representative Office of Navy in Changzhou Area, Changzhou 213022)

(2. Military Representative Office of Air Force in 370 Factory, Changzhou 213022)

Based on the use and renovation process of the aero-engine, the follow-up ordering model is established, which studies the effects of many factors, such as renovation period, early renewal rate and the life of engine. The research lays the foundation for the ordering and management of aviation parts and the further research of other aviation parts ordering model.

order, model, aero-engine

2013年10月17日,

:2013年11月23日

黄帅,男,硕士,助理工程师,研究方向:飞行器动力工程。

V23DOI:10.3969/j.issn1672-9730.2014.04.026