浅析航空发动机视情维修在MRO的应用

■ 薛成/珠海摩天宇航空发动机维修有限公司

“以可靠性为中心”是当今航空维修的基础思想，视情维修的概念自诞生以来就备受民航维修业的关注，航空器的维修方案也从定期维修逐渐转变为视情维修。发动机作为民航飞机中最为精密的部件，近年来也越来越多地采用了视情维修的思想进行维修工作范围的制定。本文通过介绍小工作范围发动机的进厂维修，简述了视情维修在MRO 中的应用。

现代航空发动机的维修不仅注重维修后发动机的可靠性和适航性，还十分看重每次进厂维修的经济性和维修时长。“以可靠性为中心”的维修理论是当今航空发动机维修中采用的主流思想，发动机的可靠性在设计制造的初始阶段就留有一定的余度，直接影响飞行安全，具有强制使用寿命的零件只是一小部分。通过不断的实践证明，保持航空发动机的整体可靠性与固定的维修间隔并无直接关联。通过持续监控并根据具体情况决定维修方案的视情维修越来越广泛的应用到了航空发动机维修中。

1 维修方案的决策逻辑

基于“以可靠性为中心”的理论，航空发动机维修中常见的维修计划制定逻辑主要有视情维修、定期维修和状态监控三种。

1.1 定期维修

定期维修是基于“设备使用就会有损耗，损耗累积就会导致故障，出现故障就要维修”的基本理念，根据设备已知的特性，制定维修间隔，定期维修设备以降低设备故障率，保障设备安全可靠的运行。但定期维修的理论依据是浴盆曲线，更适用于功能性单一的机械或电气元件。在航空发动机上，一些功能简单的机械零部件会采用这种维修模式，但航空发动机整体是一个复杂的机械与电气结合的系统，定期维修的模式会导致不经济维修和故障率偏高等问题。

1.2 视情维修

图1 浴盆曲线

相对于定期维修，视情维修则更为灵活。视情维修是根据持续观察和监控设备的状态，不断更新对设备可靠性的预测，及时发现问题并采取相应对策。视情维修是基于P-F 曲线理论，如图2所示。不同的零部件可靠性下降曲线不同，发生故障的频率也不同，为了保障设备的可靠性，根据图2 的P-F 曲线可以得出，设备的维修应该在功能故障点F 之前；同时为了让设备发挥最大的经济效益，设备的维修应该在潜在故障点P 之后。依靠先进的检测手段和发动机本身优越可靠性，视情维修大大降低了故障率的同时保证了维修的经济性，在发动机维修领域获得越来越广泛的应用。

图2 P-F 曲线

1.3 状态监控

状态监控的维修方案多用于对飞行安全无直接影响的零部件，可在故障被检测到后再制定维修方案。长期不断的实践证明，试图通过各种预防措施防止一切故障的发生是不可能的，通过有效的监控及时发现并处理故障，可以保持较高的可靠性。

2 视情维修在MRO 中的应用

2.1 视情维修的基本方法

视情维修的基本方法是通过对零部件的检查确定维修方案，一旦发现的损伤超出了可用的标准就要进行修理或更换。航线维护发动机使用的是航空器维修手 册（Aircraft Maintenance Manual,AMM）标准，而发动机修理厂维修发动机使用的是发动机车间手册（Engine Shop Manual, ESM）标准或部件维修手 册（Component Maintenance Manual,CMM）。一般来讲，ESM/CMM 的标准要比AMM 的标准更为严格。对于同样的损伤，会出现在航线维护时按照AMM 标准可以直接放行，而一旦下发到发动机修理厂则必须进行修理或更换新件的情况。因此，确定使用哪种检查标准是决定制定哪种部件维修方案的关键。

2.2 持续性发动机维修在MRO 中的应用

通常来讲，发动机需要进厂大修的原因主要有寿命件到期、进行性能恢复、高压涡轮叶片更换、执行适航指令或服务通告、退租等。由于大修周期很长，费用很高，航空公司都会选择尽量减少进厂修理的次数，保持尽量长的大修间隔。因此，发动机大修厂被授权使用比AMM 手册标准要求更严格的ESM/CMM 手册标准来对于发动机的部件进行检查和修理，力求尽可能的提高可靠性，尽量延长下一次的进厂修理时间间隔。在所难免的是，发动机虽然还没到达计划的进厂修理时间，但由于某些原因不得不下发送到大修厂进行某些修理工作以保证发动机的持续适航性。比如LEAP-1B 发动机因为传动齿轮箱（Transfer Gearbox, TGB）的径向传动轴（Radial Drive Shaft, RDS）的润滑原因，需要大批量的下发到大修厂执行服务通告更换径向传动轴组件。这种非计划下发是很难预测的，如果进厂按照ESM的标准进行修理会额外增加修理费用和修理周期，这是航空公司十分不愿看到的，也违背了视情维修的理念。针对这种情况，CFMI 在2014 年提出了持续性发动机维修的理念。

持续性发动机维修（Continued Time Engine Maintenance, CTEM）是基于视情维修的理念延伸而来的，其核心在于对非计划下发进行修理的发动机，在不改变发动机下一次计划进厂时间的前提下，使用更为灵活的标准放行发动机，既符合了视情维修的理念，又保证了发动机的持续适航性。在确定发动机按照持续性发动机维修的工作范围进厂维修前，要注意以下两点：

1）确定发动机的性能趋势良好，并有能支撑持续运行的性能裕度；

2）确定发动机寿命件的剩余寿命在进行完持续性发动机维修后不发生改变；

根据定义，包括但不限于下列发动机进厂维修工作范围可认为是持续性发动机维修：

1）风扇机匣的更换；

2）高压压气机叶片的更换；

3）高压涡轮叶片的更换；

4）燃烧室的更换；

持续性发动机维修明确了以下使用规则：

规则1. 暴露的或为了接近其他部件而拆下的轴承、寿命件需按照ESM 手册标准进行可用性检查；

规则2. 发动机机匣和承力框架上的裂纹如果在AMM 中有相关的检查标准则按AMM 标准执行检查，AMM 中没有检查标准的按照ESM 标准执行检查；

规则3. 除上述第1 和第2 条规则外，其他暴露的或为了接近其他部件而拆下的发动机零部件均可按照AMM 的标准检查放行。如果AMM 没有列出损伤的相关标准，而ESM/CMM 里面有相关标准的描述，则可以接受。如果AMM 和ESM/CMM 里都没有损伤的相关标准，则需要报告给CFMI 做个案分析；

规则4. 采用持续性发动机维修标准放行的零部件只能装回原本拆下的发动机上，不能装在别的发动机上。

通过持续性发动机维修的规则我们可以看出，除了关键的承力部件和寿命件不能使用更为宽松的AMM 标准放行外，发动机上大部分的零部件都可以在持续性发动机维修的规则下使用更宽松的AMM 标准放行，即使AMM 中没有相关标准描述，只要在ESM 中有描述，则可认为是常见损伤而选择放行。

图3 持续性发动机维修的规则

以LEAP-1B 径向传动轴组件的更换为例，由于某些批次的RDS 润滑出现问题严重影响飞行安全，CFMI 发布了服务通告对受影响的RDS 进行更换。LEAP-1B RDS 的更换需要将风扇主单元体与核心机分离，所以只能在发动机大修厂完成。对于航空公司来说，这种非计划下发修理用时越快越好，如果不采用持续性发动机维修工作范围进厂，则所有拆下的零部件和暴露的区域都要按照ESM 标准进行检查，这很可能使原本在航线可以用AMM 接受的损伤变得不可接受，需要进行修理或者报废，大大增加了非计划维修的成本和时间。根据持续性发动机维修的规则，更换RDS 组件并不会影响发动机寿命件的剩余寿命，进而不改变下一次计划下发时间，满足使用持续性发动机维修工作范围进厂的要求，除了上述提到的轴承，寿命件和机匣及承力框架这特殊的三类零部件外，为了接近RDS 组件而拆下来的零部件和暴露区域都可以按照AMM 手册的标准检查放行，这样使得厂内维修的检查标准和航线一致，节省了非计划维修的成本和时间，真正符合了视情维修的定义和内涵。

基于持续性发动机维修的理念，CFMI 在2021 年进一步提出了针对于主单元体的持续性维修，称之为持续性单元体维修（Continued Time Module Maintenance, CTMM）。CTMM 结合了发动机的模块化设计概念，将风扇主单元体、核心机主单元体、低压涡轮主单元体分别看成互不干扰的整体，认为针对其中一个主单元体的大修并不影响其他主单元体的持续适航性。因此，CFMI 允许非大修主单元体按照更灵活的标准检查，大修的主单元体则按照ESM 标准检查。假如某航空公司机队里有一批发动机低压涡轮的寿命件即将到寿，需要下发进厂更换低压涡轮单元体寿命件，而风扇主单元体和核心机主单元体的寿命件还有较长的剩余寿命，这种情况是按照既定的维修计划（维修计划制定的主要参考因素是寿命件的使用状况）下发更换寿命件，因此无法应用CTEM 工作范围，必须按照正常发动机大修制定工作范围，使用ESM 标准对所有单元体和零部件进行检查。但CTMM 规则允许航空公司只将低压涡轮主单元体按照ESM 标准进行检查，而风扇主单元体和核心机主单元体因为本次进厂没有大修需求，除特殊零部件外，所有拆下的零件和暴露的区域都可按照AMM 标准进行检查。相比于持续性发动机维修来说，CTMM 将视情维修深入贯彻到单元体级别，使发动机维修的工作范围的制定更为灵活，满足了不同航空公司的多样化的发动机计划维修方案。

与CFMI 公司类似，IAE 对航空发动机维修也有类似的工作范围指导。Project Visit 工作范围是为了执行某一特定的维修工作，对于目标工作区域需按照特定的文件要求进行检查修理，对于目标工作区域以外的其他区域采取最小化分解和检查。某些情况下，发动机可以整体按照Project Visit 工作范围维修，只针对下发原因执行特定区域的维修工作。例如由于滑油渗漏，高压压气机叶片损伤，风扇机匣面板分离等原因下发的发动机都可以采用Project Visit 的发动机维修工作范围。不同之处在于，IAE 并没有给出具体的使用规则，一旦发动机是以Project Visit 的工作范围进厂修理，目标工作区域之外损伤的零部件需要工程师根据经验做出是否可用和如何修理的判断。Project Visit 进厂工作范围的发布极大地增加了V2500 发动机下发的灵活性，工程师在对具体的问题的处理上也更为多样，能有效地提高维修效率，节省维修成本。

3 视情维修的未来发展

随着民航维修行业的发展，市场竞争也越来越激烈，航空公司对MRO 的要求也越来越高，MRO 能否合理运用视情维修的理念达到客户的要求将变得越来越重要。为了应对即将而来的挑战和机遇，MRO 应该在不断的实践中总结经验，对于OEM 提供的维修规则完备的机型，要合理和熟练的运用OEM的要求，对于维修规则比较灵活的OEM，要结合工程经验和自身能力做出正确的评估，确保发动机的可靠性。