航空维修工程分析

第1章绪论 主要介绍维修相关的基本概念，维修工程和维修工程分析的定义，维修工程分析的主要内容、分析流程，以及航空维修的发展历程。 学习要点： （1）掌握维修相关的基本概念； （2）熟悉维修工程和维修工程分析的定义； （3）了解维修工程分析的主要内容及分析流程。 航空业的发达程度是衡量一个国家科学技术、国防建设和国民经济现代化水平的重要标志之一。民用航空器作为高新技术产品，其全寿命期内涉及设计、制造、使用、维修四个重要环节，有效的维修对于保持航空器持续、安全和可靠运行有着举足轻重的地位。 1.1基本概念 1.1.1飞行安全 安全是一个深深扎根于人们头脑的概念。安全的基本定义是“没有危险”。安全与人类的所有行为息息相关，每一个文明社会都应能保障个人或他人活动的安全，这不仅是道德责任，也是现实要求。对人员和财产造成伤害的事故，也将使社会付出代价。因此，要通过法规来控制那些可能伤害人员和损害财产的人类活动。 影响飞行安全的主要因素包括：人、环境和设备。 （1）人：人是飞机运行的活跃部分，包括飞行员、维修人员、空管人员等。显然，为了避免飞机运行中事故或大灾难的发生，依赖有资质能胜任的人员显得尤为重要。因此应将这些人员置于法定的、有组织的环境中、保证他们进行适当水平的专业训练、技术和规程的更新，以及保证他们的心理和生理健康，为此国家必须委托专门的公共机构来承担这些职责。 （2）环境：环境涵盖了影响航空器飞行的所有外界因素，包括气象条件、空中交通状况、通信、机场等。为了保证飞行安全，我们应该考虑正确的气象信息、航空器垂直间隔和水平间隔的规定、合适的机场条件等，避免出现可能危及航空器自身安全的情况。 （3）设备：这里指的是航空器，一个好的项目、完善的设计、优质的制造、良好的使用和有效的维修是保持航空器安全飞行的重要因素。因此，政府要委托专门的公共机构行使职责，保证设备的设计、制造、使用及维修均能满足飞行安全的要求。 这些安全要素的重点在于它们是串联而非并联的关系，可以看作是飞行安全链条的三个环节。 1.1.2适航的概念 1.适航性 民用航空器的适航性是指该航空器（包括其部件及子系统）整体性能和操纵特性在预期的运行环境和使用条件限制下的安全性和物理完整性的一种品质，这种品质要求航空器应始终处于保持符合其型号设计和始终处于安全运行的状态，即航空器能在预期的环境中安全飞行（包括起飞和着陆）的固有品质，这种品质可以通过合适的维修而持续保持。 适航性这个词从一开始就与政府机构对民用航空器安全性的控制和管理联系在一起。在民用航空活动的实践中，为达到某种适航性，民用航空器必须符合法定的适航标准和处于合法的受控状态。 2.适航标准 适航标准是一类特殊的技术性标准，是为保证民用航空器的适航性而制定的*低安全标准。“*低”有两层含义：①*基本、*起码的；②经济负担*轻的。适航标准处处体现经济性与安全性的平衡。适航标准与其他标准不同，是国家法规的一部分，必须严格执行。 在20世纪60年代制定适航规章时，确定了民用航空活动的安全水平应等同于人的自然意外死亡率——百万分之一，即发生灾难性事故的概率为每百万飞行小时（flighthour，FH）小于等于一次。这是一个公众、乘客、飞机设计制造人、运营商都能接受的安全水平，但以公众的态度为主。具体到设计中，假设一架飞机有100个主要系统或100种可能造成机毁人亡的故障状态，每个系统或每个状态造成灾难性事故的概率为10-9，那么整机由于设计制造原因引起的灾难性事故的概率为10-7，再给运营维修一个犯错误的安全裕度，从而保证整机百万飞行小时的安全水平。 安全水平是无止境的，适航标准要求的安全水平是*低安全水平，现代航空实践（设计、制造、运营、维修）高于适航标准要求的*低安全水平。 3.适航管理 适航管理就是适航性控制。民用航空器的适航管理是以保障民用航空器的安全性为目标的技术管理，是政府适航部门在制定了各种*低安全标准的基础上，对民用航空器的设计、制造、使用和维修等环节进行科学统一的审查、鉴定、监督和管理。 适航管理按照管理内容分为初始适航管理和持续适航管理。 初始适航管理是在航空器交付使用前，适航部门依据各类适航标准和规范，对民用航空器的设计和制造所进行的型号合格审定和生产许可审定，以确保航空器及其部件的设计、制造是按照适航部门的规定进行的。初始适航管理主要是对设计、制造的控制。 持续适航管理是在航空器满足初始适航标准和规范、满足型号设计要求、符合型号合格审定基础，获得适航证、投入运行后，为保持它在设计制造时的基本安全标准和适航水平，为保证航空器能始终处于安全运行状态而进行的管理。持续适航管理主要是对使用、维修的控制。 1.1.3维修的概念 一台设备无论设计和制造得多么完善，其在使用过程中都不可避免地由于磨损、疲劳、断裂、变形、腐蚀、老化等原因造成性能下降甚至出现故障，使其不能正常运行，或使运行成本增加，甚至造成灾难性的后果。维修是缓解设备性能下降，减少或避免设备故障的有效手段，任何设备都可以通过维修来保证其在正常寿命期内的工作性能。 1.维修的定义 维修即维护和修理。设备维修通常包含两层含义：①对设备进行维护，使设备保持出厂时设计和制造所赋予的固有状态；②对设备进行修理，使损坏的东西恢复到原来的形状或作用。 2.维修的内容 维修是为保持或恢复设备到其规定的技术状态所进行的全部活动，涉及设备的各个组成部分，也贯穿设备从设计到报废的全寿命周期。通过维修可以保持或恢复设备原有的功能与特性，而不能提高它的性能，不能要求和指望通过维修实现设备新增功能或产品达到更高的性能。 维修活动包括维修资源使用和维修任务完成的所有工作，既包括技术性的活动，如润滑保养、检测、故障隔离、拆卸安装、零部件更换、修理或修复、大修、校正、调试、局部改进和改装等；也包括管理性的活动，如使用或储存条件的监测、使用或运转时间及频率的控制等。 1.1.4航空器维修 1.航空器维修的定义 航空器维修是指对航空器、发动机及部件进行维护和修理的总称。维护是指通过清洗、润滑、检查及补充燃油等工作，使得这些产品始终保持设计批准时的初始状态。所谓设计批准状态，就是指设备出厂时，由设计制造赋予设备的固有状态。修理是指使得偏离了初始状态的这些产品，通过检查、判断故障、排除故障、排除故障后的测试及翻修等工作，使其恢复到设计批准时的状态。 由维修的概念可以看出，不管进行了怎样的维修，都不可能超越设计。一个好的产品是设计出来的，维修是将其保持或在发生偏离时恢复其到设计的固有水平。 2.航空器维修的内容 狭义上讲，维修就是及时提供技术状态良好的飞机，以满足客货运输和通用航空训练飞行的需要。通过各级机务人员的维护和修理，保证飞机、发动机和机载系统及设备完好和适航，使飞机能安全、可靠和经济地完成各项飞行任务。 广义上讲，航空器维修是一个大的系统工程，它是对航空器从选型、设计、制造、使用、维护、修理一直到退役全过程所实施的监督与管理，以及与其相适应配套的人员培训、考核和科研工作等，以确保该航空器达到或保持设计水平。它是提供和保障航空运输生产力的重要物质基础之一。 3.航空器维修的目标 航空器维修的根本目标是以*低的维修成本，尽可能地保持、恢复其可靠性寿命，保证飞行安全，*大限度地提高其利用率。不采取及时、合理的维修，航空器的使用可靠性和安全是无法保障的。 1.1.5维修工程 维修工程是维修的理论和实践、技术和管理等全部活动的总称，是产品客户服务体系搭建的基础及支柱，是连接产品设计与客户服务的主要桥梁，也是产品维修方案及策略的总体设计源头。 航空维修工程是以设计为导向，以满足飞机使用和维修需求为目标的一项与飞机设计并行的系统工程，包含飞机的维修设计、维修实施和维修优化三部分内容，是保障飞机安全性、提高运营经济性、形成民机研发国际市场竞争力必争的技术高地。 1.1.6维修性设计和维修设计 现代飞机设计中涉及维修性设计和维修设计两个概念。 维修性设计是指在飞机设计层面，完成“具有保障性的设计”，包括建立飞机维修性目标、制定维修性要求、开展维修性分析等，确保飞机具备固有、良好的维修性性能，具体体现为飞机好用、易维护、维修成本低等。 维修设计是指从用户需求角度，协助维修性设计确定维修目标与维修要求，完成“设计的保障资源分析”，包括制定维修大纲，开展保障资源分析，为维修类客户服务产品研制提供科学的输入等，明确飞机该如何维护。维修设计是飞机维修方案及维修策略的总体设计源头，是连接飞机设计与维修保障支援的重要桥梁，是飞机设计取证的重要环节，也是飞机交付运行审定的重要依据。 维修性设计解决飞机的可达性、互换性等问题，是维修工程分析的上游和输入；维修设计解决飞机维修任务和维修资源问题，是在维修性设计的基础上，考虑运营环境和维修经济性，确定维修任务和维修资源。 1.2维修工程分析 1.2.1维修工程分析的概念 维修工程分析（maintenance engineering analysis，MEA）是以客户需求为出发点，采用全系统、全寿命、全费用的观点，应用现代科学的技术分析手段，基于飞机设计数据，结合可能的运行环境，从维修角度，对飞机开展深入研究和系统性分析，以确定飞机的维修标准、程序、任务和资源需求等，从而制定合理的飞机维修总体方案，使维修及时、有效、经济。维修工程分析是开展维修设计的重要途径，是产品综合保障的基础和核心。 图1.1为维修工程分析的总体框架。维修工程分析起到承上启下的作用，上游连着产品设计，下游连着服务产品。一方面，其分析结果给出了保障飞机持续安全运营需要开展的所有维修任务，包括预防性维修任务、修复性维修任务及故障排除任务等，以及每个维修任务的工作内容、工作程序、维修间隔与环境、资源保障等，是编写飞机技术手册、研制地面支持工具设备、制定航材计划、确定培训需求等一系列保障工作的重要依据。另一方面，通过分析工作输出对设计的反馈，优化飞机设计，确保飞机在较低运营成本需求下具备良好的维修性、可靠性、测试性等性能。 图1.1维修工程分析的总体框架 维修工程分析的结果回答了飞机修什么、多长时间修、怎么修、用什么修、在什么地方修、由谁来修、好不好修等一系列的问题。其研究内容贯穿了民用航空器设计、制造、使用和维修直至报废全寿命周期，是与国产民机、发动机设计制造同等重要的攻关领域。 1.2.2维修工程分析的主要分析活动 维修工程分析是与维修相关的所有分析活动的集合，是一项与飞机研制并行的系统工作。民机维修工程分析的输出结果是飞机维修总体方案，包含了预防性维修任务、排故任务、飞机损伤修复任务及其程序，以及执行这些维修任务所需要的人员、设备、工具、设施、耗材等资源，是飞机维修保障支援的基础与核心。维修工程分析的典型分析活动包括：计划维修分析(scheduled maintenance analysis，SMA)、综合保障相关的故障模式及影响分析(LSA related failure modes and effects analysis，LSAFMEA)、损伤与特殊事件分析(damage and special events analysis，DSEA)、保障相关使用任务分析(logistics related operations analysis，LROA)、修理级别分析(level of repair analysis，LORA)和维修任务分析(maintenance task analysis，MTA)。 维修工程分析主要分析活动间的接口关系如图1.2所示。其中，SMA用于确定计划维修任务，LSAFMEA和DSEA用于确定纠正性维修任务或者非计划维修任务，LROA用于确定运营相关任务，所有这些任务经过汇总合并后进入到MTA和LORA中，经过分析后得到每项任务的