关于民航发动机维修时机优化方法及其应用

朱聪

摘要：随着我国经济全球化的不断深入，航空领域的发展速度越来越快，其中影响民航运行的关键要素就是发动机。为了能够保证民航发动机始终保持正常运转，并降低发动机的维修成本，有必要针对民航发动机维修时机优化方法及其应用展开相应的论述。

关键词：民航发动机；维修时机；优化方法；应用

引言：

民航发动机为飞机提供推力的同时，也为液压系统增压，空调引气提供能量来源，单台发动机价值一般占飞机总价的五分之一以上。作为飞机上最高价值的系统，发动机的维护成本占飞机运营成本中很大一部分。而寿命件作为发动机的高价值部件，其修理和更换成本占发动机修理费70%左右。故通过对发动机寿命件维修经济性与送修时机等方面，实施了综合性、全面性的考虑与研究，修后发动机每一次运行与维护受到上一次维修的影响。因此，需要站在民航发动机全寿命的角度来进行维修时机优化方法及应用的探讨。

1.针对民航发动机寿命件的维修时机优化

对民航发动机在全寿命周期内维修时机的优化时，应将优化的目标设置为总成本消耗的最小化。在对民航发动机实施维修的过程中，产生成本支出最重要环节就是对寿命件进行更换时产生的成本支出，例如：B-737NG飞机所安装的CFM56-7B发动机如更换整套寿命件，所需要修理费约为650万美元。每一个寿命件剩余循环寿命的计算方式都会随着发动机构型与使用推力级别变化，而产生相应转变。比如CFM56-7B发动机寿命件中HPC前轴与风扇盘，其在22K磅推力级别下中HPC前轴为2万飞行循环，风扇盘为3万飞行循环，两者之间相差了1万飞行循环。如果仅仅只对达到寿命限制的寿命件实施相應修理或更换，那么势必会对发动机实施较多次数的进厂修理工作，那么维修成本自然会随着的维修次数增加而增加。如果一次性对发动机的全部寿命件实施相应的更换，势必会有很多没有达到寿命限制的寿命件也被更换下来，造成大量寿命件的大量浪费，从而产生较大的经济损失。对发动机即将到寿的寿命件进行更换，对于飞行安全至关重要，也是民航法规的基本要求。因此，需要对寿命件的更换时机实施科学合理性的安排，以保证发动机能够始终保持安全运行状态的同时，还能够有效地控制并降低相应的维修成本。

2.针对民航发动机性能衰退的维修时机优化

在针对民航发动机在性能衰退方面的维修与优化时，最重要的工作就是能够对该发动机进行性能衰退模式方面的确定。民航发动机的性能衰退现象主要体现在与其性能相关的参数变化。其中能够直接体现发动机性能衰退的参数为排气温度裕度（EGT Margin），裕度降低越快，性能衰退越明显。而发动机振动值，滑油消耗率也能反映当前发动机运行状态。当其产生明显波动时，须通过详细目视检查、孔探检查、试车等手段，判断是发动机本体关系或监控参数误报警。因此，不能忽视发动机监控中性能参数变化，这样才能对发动机性能衰退模式进一步挖掘。此外，发动机在运行的过程中，成本会受到发动机性能状态的影响。如果民航所使用的发动机性能偏低，那么在其运行的时候产生的成本相对就会较高，同时维修的难度及成本也比较高。

3.民航发动机维修时机影响因素的优化分析

3.1民航发动机的硬件损伤因素

民航发动机本体部件损伤是非常常见的，而造成部件损伤的大多原因都具有复杂性。主要有以下几种类型：吸入外来物造成损伤、金属疲劳以及热应力等。发动机各个部件功能各不相同，在不同运行环境中所呈现出来的损伤类型也是不同的。比如在压气机中常见的损伤类型有裂纹、材料缺失等；燃烧室中常见的损伤类型有变形、烧蚀等。风扇机匣常见的损伤类型有凹坑、腐蚀等。在当前的技术领域中，针对发动机各个部位的关键零部件实施参数监控时，主要通过温度、压力等传感器将信号输送至电子发动机控制组件（EEC）进行处理，监控参数波动。发现参数异常后，采用孔探检查模式能够清晰地观察到发动机内部的实际情况，通过图像将零部件的损伤类型、损伤尺寸等各个信息进行获取。当工程师掌握了这些信息之后，就能够准确的对发动机内部关键部件存在实际损伤情况进行判断分析。国内各航空公司经常会采用数据库分析方式来进行损伤趋势分析。由于国内各种飞机机型较多，新型号发动机累积运行时间不足等因素这种方式在实际应用中，所取得的预测效果实际上并不是非常的理想。在发动机出现本体损伤时，工程师一般会针对实际损伤类型、损伤尺寸等参数，进行判断分析，确定损伤原因及损伤是否超限。

3.2关于民航发动机维修时机综合优化的方法

相对于发动机在局部优化的思想，在维修时机实施综合优化模式，主要是针对于多种因素下对于民航发动机所实施的维修时机优化方法。这种综合优化的方法主要实施步骤如下。?基于寿命件在维修时机优化下所呈现的结果，来针对发动机在全寿命周期方面所实施维修等级划分，通过划分将会使其呈现出若干个不同的阶段。然后基于掌握发动机性能实际衰退情况的基础下，提出4种针对于维修时机的调整方案，每种方案都拥有与之相对应计算成本的方法；由于发动机处于不同的阶段，所呈现出来的性能衰退情况也存在着一定的差异性，所以应根据每个阶段所呈现出来的实际衰退情况来进行最佳调整方案的选择，这一点在实际维修实际优化中是极为有必要的。

结束语：

总而言之，由于国内飞机引进较快、机队整体较新等因素，国内很多航空公司在进行民航发动机维修时机的确定时，都没有站在全寿命周期的角度下进行问题的分析和研究，这对于民航发动机的维修工作发展是极为不利的。因而应该基于发动机的寿命件、性能衰退等方面，来实施全寿命周期角度下的民航发动机维修时机优化，并对相应的优化方法实施研究，以促进国内航空公司在发动机维修时机优化工作中工程技术成熟、稳步发展。

（作者单位：东方航空技术有限公司）