21世纪民航发动机维修工程管理展望

杨二平 贾鹏

摘 要：本文展望了跨入21世纪民用航空发动机维修工程管理的发展方向，主要通过发动机维修管理模式、可靠性以及信息化、维修成本、以及持续维修改进四个方面展开，其中着重针对发动机可靠性及信息化进行了论述，达到的效益是航空公司提高发动机维修效率，降低发动机维修成本，提高航空公司飞机运行可靠性。

关键词：民航；发动机；展望

Prospect the civil aviation engine maintenance management in the 21st century

YANGERPING JIAPENG

Aircraft Maintenance And Engineering Corporation， BeiJing ，P C：100621

Abstract： The academic thesis prospect the civil aviation engine maintenance engineering management in the 21century， mainly through the management mode the reliability the maintenance cost， and the continued maintenance improvement in the engine maintenance. The academic thesis focuses on the discussed of the engine reliability and information and help the airlines to improve the efficiency of engine maintenance， reduce engine maintenance costs and improve the operation reliability of the aircraft.

Key words： civil aviation； engine； expectation

引言

航空發动机维修工程管理，是指航空公司以航空发动机维修为预期目标，有效的利用资源，针对航空发动机维修工程所进行的决策、计划、组织、指挥、协调与控制。它是一种动态的创造性管理活动，运用系统工程的理念、技术与方法，对维修线的建设、维修等技术研发实施全系统、全寿命期的系统管理，不断用科学的决策进行资源的合理配置、综合权衡和系统性能优化。

1 概论

航空发动机是高速、高温燃烧气体在高负荷下工作的动力机械，这种复杂的选择机械综合运用了气动热力学、燃烧学、结构力学、自动控制技术及材料、工艺、测试等方面的科技成果研制出来，由数以万计精密的部件组合在一个尺寸受到严格限制的空间内，要求它在压力、温度、转速和应力变化范围很大的严酷条件下，不仅要满足性能、环境等方面的特殊要求，而且还要持久、可靠的工作。这些特点决定其具有高风险的特征：一方面，由于发动机本身的因素、修理技术和工艺因素，任何微小的风险事故都可能会对发动机产生不可估量的损失，甚至造成等级事故；另一方面，由于发动机制造成本高昂，维修保障花费巨大，在维修过程中涉及维修前的准备、先进维修技术运用、维修后的可靠性和质量检验，无论在生产硬件还是技术上的投资都十分巨大，因此对维修工程提出了更高的要求。下面结合目前国内各航空公司发动机维修模式现状，分别从发动机维修模式、维修可靠性以及信息化、维修成本、和维修的持续改进四个方面进行分析。

2 发动机维修模式管理

目前航空公司对于发动机维修主要采用基于时间的维修（定时维修）、基于故障的维修（事后维修）和外场抢修三种方式相结合的维修体制。简言之就是根据发动机实际工作状态安排维修。在当前航空公司机务维修系统成为独立MRO企业的大势下，对于航空发动机工程管理应做以下三个方面的转变：

2.1 由统一维修管理向细化维修管理的转变

统一维修管理即不区分个体的差异性，对于不同的发动机采用大体相同的维修管理。而细化管理则是：综合考虑不同型号、不同设计状态、不同制造批次、不同寿命期、不同使用状态等因素，对每台发动机制定差别化的维修管理方案，这样可以差异化对待不同的维修产品，增加发动机维修管理的主动性，合理组织维修过程，提高工作效率。

2.2 由简单的换件维修向更深度维修的改变

国内航空公司对于发动机的维修技术能力仅仅停留在换件维修上，换件维修是指用已有的库存备件替换已出现故障或者存在潜在故障的部件。在未来应通过研究发动机损伤规律、故障机理，制定修理技术方案，不断的提高新的工艺方法与手段，突破原有的修理极限，进一步向世界先进MRO企业迈进。

2.3 由故障维修向预防维修的转变

预防维修是指依据发动机积累的大量统计和监控数据，预测发动机的潜在故障部位和故障模式，在发生故障之前，通过对发动机的系统性检查，检测和对零部件修复，以防止功能故障发生，使其保持在规定的技术状态内。对于航空发动机而言，预防性维修拥有较强的针对性，不仅能充分利用发动机及其部件的工作寿命，又能有效预防偶然性故障发生，大大提高航空维修的有效性和经济性。

3 发动机维修可靠性以及信息化

航空发动机在设计制造时受到客观条件和材料技术工艺水平的限制，往往有一些先天不足，使发动机的可靠性和使用寿命受到限制。依据传统思想认为，航空发动机随着时间的推移而故障增多，因此当发动机使用到一定寿命就必须进行维修工作，通过使用时间进行定时维修工作来控制航空发动机的可靠性，工作做得越多，可靠性就越高。但实际情况并不是如此。同时在未来的发展中，随着航空机队不断的扩大，而维修资源无论从设备还是专业人员上都无法跟上发展的脚步，这就需要我们必须建立以可靠性为中心的维修，即以故障模式影响分析为基础，以维修工作的适用性、有效性和经济性为决断准则，确定是否进行维修工作以及维修工作的内容，以最小的维修资源消耗来保持航空发动机的固有可靠性，这其中最重要包括以下三大方面：

3.1 发动机故障预测与健康管理系统

在航空发动机使用过程中，典型常见故障主要包括：稳定性故障、气路故障、磨损故障、熄火故障、轴承故障、结构疲劳以及控制系统故障等。针对这些典型故障，发动机预测与健康管理系统将机载传感器实时监控信息，通过系统转化为机载诊断信息和寿命管理信息，通过地面站系统处理后形成故障隔离任务，根据部件寿命消耗情况和故障隔离处置结果产生备件需求信息、发动机修理更换件信息，并发送至航材保障系统、维修工作人员和基地大修机构，从而形成基于发动机典型故障预测与监控管理系统维修模式。

3.1.1 系统组成

从硬件角度看，系统主要分为机载系统和地面工作站两部分。

机载系统部分主要包括：中央处理器、系统软件实现、BIT、存储介质、传输接口、电源模块、信号处理模块、配置管理模块、健康管理专用传感器。其中软件实现是系统的核心，最主要功能包括对发动机气路、振动、滑油以及寿命管理实现。

气路故障预测与管理：一般而言，进气道与发动机不匹配造成的稳定性问题，如喘振、失速等，可以通过气路参数进行征兆检测，同时配合放气系统、主动控制系统进行缓解。系统总体覆盖对象为：风扇、低压压气机、高压压气机、高压涡轮、低压涡轮、燃烧室、尾喷口以及FADEDC传感器、执行机构等。

振动故障预测与管理：发动机工作时，风扇、压气机、涡轮叶片在机匣内高速旋转，收到气流冲击、化学腐蚀、热应力、离心力、机动载荷造成的磨损或者损伤，这些损伤会导致转子不平衡，从而增加因转子不平衡应力作用于发动机结构或者对应的支撑轴承，引发发动机其它部件或者附件的破坏性振动。目前主流的振动监视方案是从机匣安装振动传感器监视转动系统、传统系统的实时运行状态。系统可覆盖的部件包括压气机、涡轮、主轴承、附件机匣等。

滑油故障预测与管理：滑油系统为整个传动系统提供滑油确保传动部件正常工作，滑油润滑的部件包括主轴承、附件机匣主减速齿轮、轴承等。滑油系统故障会引起润滑恶化，诱发传动部件过早失效，甚至导致空中停车。为确保滑油系统工作正常，需监视滑油温度、压力、滑油滤压差、滑油消耗率以及滑油系统中的金属屑。系统可覆盖的对象为：主轴承、附件机匣轴承、附件机匣齿轮、滑油系统、滑油消耗等。

地面工作站是整个发动机监控系统的重要组成部分，机载部分主要功能是实时监控发动机各部件、系统的健康情况，并存储记录运行中异常事件的数据，通过传输设备将数据发送到地面站。地面站的主要功能是对机载传输信息进行处理，形成故障隔离任务，根据部件寿命消耗情况和故障隔离处置结果产生备件需求信息，同时对发动机数据进行趋势分析，尤其是针对气路性能参数进行分析，并做深入的故障诊断和隔离，为维修提供技术支持。

3.1.2 系统一般架构

从信息处理的角度看，发动机故障预测与监控管理系统就是将原始传感器信息转化为机载诊断、寿命使用信息，为维修和保障提供决策输入的载体。在这种架构下，系统有以下部分组成：征兆：感知当前发动机状态、识别故障征兆或异常；诊断：主动进行征兆分析并明确其成因的过程；预测：确定成因或状态的起始点和时间框架；规定操作：对于征兆决定做什么对策并按对策做组成。实现组成部分包括装备、软件、人员、技术和程序。

3.2 数据采集及信息共享系统

数据采集是可靠性评估的重要组成部分，也是可靠性分析准确性的重要保证，在发动机使用和维修过程中，会产生大量的数据信息，这些数据可以提供很多判断发动机技术状况的信息。应依托现有航空公司的发动机监控软件，从中找出关键信息，建立相应的发动机信息库或者信息共享平台，以数据库形式建立维护信息、故障信息以及停維修质量信息，实现以工程为中心，对内与各相关职能部门、外场维修生产部门，对外与发动机制造生产厂家、和发动机送修厂家信息交流平台，使各单位信息互通、互联和数据共享。

3.3 风险报警和故障处置系统

有效的风险报警系统能够预测和判断发动机的可靠性状况，有助于更好的监控发动机的性能状态，对发动机视情维修后的可靠性进行评估的同时，对维修方案提供优化数据，对运行风险进行相应的处置。针对风险处置过程应包括以下四个阶段：

3.3.1 风险识别

主要通过故障采集和使用监控两种方法进行识别。故障采集主用来源于相关质量部门定期下发的质量安全问题报表、以及针对发动机故障分析会中的故障情况；而使用监控主要根据发动机全寿命信息管理系统中的相关数据、以及外场执行发动机改装、EO中发现的故障隐患。

3.3.2 风险评估以及告警

主要通过识别在发动机维修过程中存在哪些风险会影响最种的固有可靠性，从技术人员、航材备用和运输、工程手册程序流程等方面，对不同岗位、不同发动机型号进行全方位梳理；另一方面，针对发动机故障时应从果到因，以结果为源头逆向反推，如发动机重要承力件裂纹、发动机不同转子的振动、滑油和燃油渗漏、EGT超温等较大质量问题风险进行有效识别，对形成风险的因素和过程进行梳理，制定风险清单和管控措施，定期检查。

3.3.3 风险传递

针对第一部分风险识别采集数据制定风险清单，对风险的来源、促成条件、以及风险的发生概率以及影响程度进行初步分析，然后依据不同数据制定成风险评估公式，然后按照风险度从高到低将风险分成不同等级。

当风险水平达到预警界限时，应发布不同告警通知单，通知到相关各级维护人员，确保相关人员及时知悉故障及危险性，同时担任相应的责任，将质量压力传递到末端进而分摊。根据不同风险级别，确定不同的分级处理机制。简单举例比如针对某种发动机设置三个级别安全风险警告，红色：主要是偶发或多发外场故障，可能影响飞行安全；橙色：偶尔发生维修过程质量问题，造成再次维修或者一定经济量损失：如滑油消耗大、滑油压力低故障；黄色：如多发频发的技术类告警、漏检漏修问题等。

3.3.4 风险处理

主要目的是对识别的告警的风险，根据不同告警级别，由相关负责人组织相关人员制定措施，并加以实施，防止重复问题的发生，要明确建立故障处理会制度、参会人员及职责和考核制度，定期交流汇报，集智攻关，制定有效措施，最终实现故障风险告警和处理的系统联动。

4 发动机维修成本

根据统计，航空发动机全寿命期维修成本是航空发动机全寿命期费用的重要组成部分，占到60%至80%左右。而其中执管基地级维修成本占到发动机全寿命期维修成本的95%以上，因此如何做好执管基地级发动机维修的成本管控，是航空器维修企业降本增效、创新发展的有效途径。从未来发展角度出发，应做好以下几个成本的管控：

4.1 发动机维修线建设成本

在国内航空公司机务维修独立成为MRO企业大势下，以未来航空MRO维修企业定位，发动机维修线的扩张同建设必不可少，而这部分成本最终将形成企业固定或者无形的资产，为新公司未来的发展运行带来巨大的收益。

4.2 维修基地运营成本

是指维持基地正常运行所发生的一切费用，因为维修基地担任着不同发动机的运营保障，因此运营成本难以对象化，准确分配到每一台发动机。

4.3 基地级维修成本

是指航空发动机在维修过程中产生的成本，包括直接材料、试车油耗、人工以及新项目开发专项费用等。其中直接材料又可分为发动机更换部件和易损件，这占到维修产生成本的绝大部分。对于这部分成本控制，应以生产作业为主，优化维修流程，合理优化维修资源配置，对降低发动机维修成本有着积極的作用。

5 发动机维修持续改进

对于发动机维修工程管理所面临的发展趋势与挑战，有必要建立一套适合其自身的管理模式，其中最重要的是要有自我修正，即管理模式应随着工程管理内外环境变化不断发展和完善。主要分解到实际中应包括三个层面：从宏观层面，管理者应不断主动寻求改进发动机维修工程有效性和效率的机会；在中层层面，要在实际工作中涉及组织方式变动，包括组织目标调整、组织机构变动、各部门接口方式变动，资源再分配、激励制度创新等等；最后在微观方面，应积极号召全员参与，持续、全面的改进组织绩效。

6 结束语

在21世纪中国国内民航业发展大好的形势下，在发动机维修领域，我们具备较好的国际合作环境，也有条件引进和借鉴国外的先进的技术和管理经验，通过全行业职工的不懈努力，必定会在世界航空发动机领域占有一席之地。

作者简介：

杨二平，贾鹏。北京飞机维修工程有限公司.