MSG-3在民用航空器维修大纲制定中的应用

孙滨，梁刚，谈云峰

(中国民用航空沈阳航空器适航审定中心 航空器评审室， 沈阳　110043)

MSG-3在民用航空器维修大纲制定中的应用

孙滨，梁刚，谈云峰

(中国民用航空沈阳航空器适航审定中心 航空器评审室， 沈阳110043)

摘要：国内民用航空器的研发起步较晚，目前投入运行的国产航空器型号种类和数量都不多，航空器制造厂家在制定维修大纲方面的经验较少。本文对国际上通行的MSG-3维修任务分析方法进行研究，首先介绍MSG-3维修任务分析方法产生和发展的历史背景，以及其在国内民机型号中的应用；然后详细叙述MSG-3维修任务分析方法(包括航空器系统、动力装置维修任务的分析方法，结构检查和区域检查任务的分析方法，以及形成维修大纲的流程和维修任务的后期优化)；最后通过对航空器型号的审查经验，总结我国民用航空器制造厂家在制定航空器维修大纲时存在的问题和改进方向。

关键词：MSG-3；民用航空器；维修大纲；维修任务

0引言

航空器在使用过程中受到高、低周载荷和环境影响，其组成部分不可避免地会出现退化、故障或失效，为了恢复航空器及其组成部分的系统功能，保持其固有设计水平和可靠性，航空器制造厂家必须制定一套航空器维修大纲，以确保航空器投入运行后持续的安全、可靠和适航[1]。

维修大纲的制定需要一套科学的分析流程，国内航空器制造厂家在维修大纲制定方面经验不足。在航空器制造厂家申请型号合格证(Type Certificate，简称TC)的适航审定和航空器评审过程中，民航局方将国际上通行的维修任务分析方法MSG-3引入国内航空器制造厂家，通过宣贯和培训，在民航局方、航空器制造厂家和航空公司的共同努力下，逐步建立了一套科学的维修大纲制定方法、标准和流程。

国内在航空器维修领域对维修实践和管理方面研究较多，对MSG-3维修任务分析的基础理论研究较少，国际上对于MSG-3维修分析方法一直在不断地修订完善，在跟踪国际MSG-3最新政策和参考国内外航空器型号维修大纲的基础上，本文首先介绍MSG-3的发展和应用，然后详细介绍MSG-3维修任务分析方法，最后对我国民用航空器制造厂家在制定航空器维修大纲时提出一些建议。

1MSG-3的发展和应用

1968年，大型商用喷气客机波音747问世，波音公司认为应该运用一套更加科学合理的方法来制定波音747的维修大纲。为此，波音公司组织了其设计和维修专业代表、供应商、航空公司以及美国联邦管理局(FAA)的专业人员一起讨论。为了制定波音747维修大纲，按照专业分成了六个工作小组(Working Groups，简称WGs)，结合系统功能、失效模式、失效影响和失效原因，每个工作小组对其专业领域每一个系统中的项目都用逻辑树的方法进行分析，制定充分的计划维修方案。在此背景下，产生了维修指导小组(Maintenance Steering Group，简称MSG)方法。

MSG方法在制定波音747维修大纲中取得了成功，同时为了能够应用于其他机型，维修指导小组对MSG方法进行了完善，进而发展成了MSG-2方法。MSG-2是一种“从下至上”的分析方法，它认为是部件导致了设备故障的产生，因此飞机上的每一个部件单元都会被分析，每一个部件单元都产生了维修任务。

在经历了基于“预防性维修”为主要维修方式的MSG-1和MSG-2 后，为了对MSG-2进行及时地修订和适当更新，美国航空运输协会(ATA)于1980年组织了FAA、国外民航局、飞机和发动机制造厂家以及航空公司等各领域的专家，对MSG-2的部分内容进行改进，对逻辑决断法的严密性、经济性与安全性之间做了明确区分，调整了逻辑决断的流程，采用了“自上而下”的分析法，给出了更合理的任务定义和更为直接、流程化的逻辑决断方法，共同制订出了“以可靠性为中心”的MSG-3维修任务分析方法[2-5]。

随着1994年11月成立的国际维修审查政策委员会(IMRBPB)将MSG-3作为各国民航当局制定和批准运输类飞机维修审查委员会报告(MRBR)的统一分析工具，MSG-3 在民用航空器制造行业内得到了普遍应用，并逐步从运输类飞机扩大到通勤类飞机和旋翼机[6]。ATA平均每两年都要对MSG-3进行一次修订，其中，从2013年开始ATA将MSG-3分为两卷，第一卷适用于固定翼飞机，第二卷适用于旋翼机，MSG方法的发展和应用如表1所示。

表1　MSG-3的发展和应用

MSG-3方法已广泛用于航空器维修大纲的制定，从表1可以看出：在大飞机方面，国内的民用25部飞机(ARJ21、C919、MA600)都应用了MSG-3制定其初始维修大纲，民用23部通勤类飞机(Y12F)以及27部直升机(AC311)和29部直升机(AC312/313)也均已采用MSG-3的方法来制定航空器的初始维修大纲。通过上述几个型号的开展，MSG-3的维修任务分析方法已经被国内民用航空器制造厂家所接受，特别在通用航空器领域逐步得到了制造厂家的接受和应用。

2系统/动力装置维修大纲的制定

2.1重要维修项目的确定

重要维修项目(Maintenance Significant Item，简称MSI)是指可实施维修检查工作的具有特定功能的维修项目，它可以是系统、设备、附件、组件或零件。

系统工作组、动力装置工作组及电子电气工作组按照ATA2200把飞机分成系统和子系统，直到所有航线可更换单元(Line Replaceable Unit，简称LRU)。重要维修项目的确定是从飞机的安全性、运行性和经济性的观点出发，对飞机的各个系统、子系统、设备或部件、直至零件或元器件进行分析，并结合各系统安全性分析(System Safety Assessment，简称SSA)报告中的有关内容进而确定重要维修项目。

2.2重要维修项目维修任务和间隔的确定

系统/动力装置重要维修项目维修任务的确定是按照系统/动力装置逻辑决断图进行的，逻辑决断分为上下两层分析。

上层分析要求对每个“功能故障”进行评价，开展功能故障影响分析，明确功能故障、故障原因等，对每一功能故障按照流程图的要求进行故障影响类别的判定，确定功能故障影响类别，即明显的安全性、运行性、经济性和隐蔽的安全性、非安全性，如图1所示。

图1　MSI维修任务的上层分析流程

下层分析是根据每个功能故障影响以及引起故障的原因，确定需要采取的维修任务类型，故障模式影响分析(Failure Model and Effects Analysis，简称FMEA)是维修任务下层分析的一个主要输入。通常有五大类维修任务类别[7]：润滑/保养、操作/目视检查、检查/功能检查、恢复、报废，如图2所示。图中虚线框的操作/目视检查，只适用于8、9类隐蔽的故障影响类别，目的是为了发现隐蔽故障。对于影响安全性的5、8类故障影响类别，流程中需要对每项维修任务进行判断和选择，以选择最有效的维修任务或任务组合，对于6、7、9类非安全性的故障影响类别，只要选择一项适用且有效的维修任务即可停止分析。

图2　MSI维修任务的下层分析流程

对于维修间隔，通常是根据系统的可靠性指标、试验数据、系统设备的部件维修手册(Component Maintenance Manual，简称CMM)以及参考相似机型运行的维修经验确定的。

3结构检查大纲的制定

3.1重要结构项目的确定

重要结构项目(Structural Significant Item，简称SSI)是飞机结构中的重要项目，重要结构是承受飞行、地面载荷和操纵载荷的任何重要的结构部分、结构元件或结构组件，这些结构失效将影响结构完整性并危及飞行安全。

飞机结构检查要求，就是在飞机的使用寿命期内，以探测和预防由疲劳损伤(Fatigue Damage，简称FD)、环境恶化(Environmental Deterioration，简称ED)和偶然损伤(Accident Damage，简称AD)引起的结构失效的结构检查工作。

3.2重要结构项目维修任务和间隔的确定

航空器结构维修大纲的制定具有一套流程。首先确定飞机结构区域部位，列出飞机结构项目，对上述项目进行分析，确定出SSI；然后，对于确定为SSI的结构项目，根据其是否为损伤容限项目确定需要开展的分析工作。

通常，飞机除了起落架和发动机动力装置部分为安全寿命设计项目外，其余大部分为损伤容限设计项目。对于安全寿命项目和损伤容限设计的结构，按照疲劳损伤分析给出其寿命限制和检查任务。对于SSI项目，结构工作组按照偶然损伤和环境恶化评级系统进行分析，得出其检查任务和间隔。结构项目分析流程如图3所示。

图3　SSI维修任务的分析流程

4区域检查大纲的制定

4.1区域检查项目

区域分析产生的维修任务主要是一般目视检查，也会有少部分的详细检查以及某些部位和线缆单独的一般目视检查。区域检查主要是对分析的区域内部和外部进行如下检查：①管路、导线、附件、紧固件以及可见连接件的锁紧和连接是否牢固可靠；②是否有明显的损伤、渗漏、过热或漏气、膨胀、管路堵塞现象；③是否有可见的裂纹、变形、擦伤、磨损、焊缝和电焊失效、表面处理的恶化、腐蚀以及液体流入；④对区域进行清洁，清除可燃物聚集等一系列的检查工作。

4.2区域检查分析

按照ATA2200规范的定义将飞机外部和内部划分成100～800共8个主要区域，各主要区域进一步划分成子区域。对于直升机的区域划分，可参考S1000D。

在进行区域划分之后，根据区域内是否包含导线和可燃物聚集来确定进行标准区域分析还是进行增强区域分析。

区域检查的维修周期是根据一套评级系统确定的，主要考虑区域偶然损伤的可能性、对环境恶化的敏感性及区域稠密性等因素，根据对各级别的判定，利用矩阵关系确定最终维修周期。

ATA在MSG-3文件(2003修订版)中新增加了闪电/高强度辐射场(L/Hirf)防护系统的维修任务分析，目前都已成为航空器维修大纲的重要组成部分。通常情况下，航空器涉及L/Hirf的项目较少，所以一些航空器制造厂家在区域分析的最后增加L/Hirf分析，也可针对L/Hirf项目单独进行维修任务分析，限于篇幅，在此不作详细阐述。

5初始维修大纲的制定及优化

依据CCAR 21.50、CCAR 121.151、CCAR 121.364、CCAR 135.45、CCAR 25.1529条和CCAR 25附录H，申请人应制定一份供局方批准和为航空运营人使用的民用航空器初始计划维修要求，即初始维修大纲。为此，中国民用航空局(简称民航局)发布了AC-21/135-67《修审查委员会和维修审查委员会报告》，以指导航空器制造厂家制定航空器的维修大纲和指导民航局方评审[8-9]。

2015年5月25日，民航局飞标司发布了新的AC-91-26《航空器计划维修要求的制定》[10]，同时撤销了AC-21/135-67《修审查委员会和维修审查委员会报告》。在AC-91-26《航空器计划维修要求的制定》中明确了民用航空器制造厂家应该采用MSG-3的分析方法制定维修计划要求，分别针对运输类飞机和非运输类航空器维修计划制定流程做了说明，运输类航空器计划维修任务的制定流程如图4所示。

图4　运输类航空器计划维修任务制定流程

为了保证维修任务的有效性，航空器制造厂家应当在航空器交付运行后建立机队使用数据的收集、处理、分析的完整的可靠性管理体系，然后结合机队使用数据的分析和MSG-3维修任务分析，对计划维修任务进行持续优化，维修任务优化流程如图5所示。

图5　维修任务优化流程

6结束语

维修大纲的制定是一项复杂的系统工程，航空器制造厂家在制定初始的维修大纲前需要建立专职的MSG-3维修分析团队，在维修任务分析的初期，需注重对重要源头输入文件例如“系统安全性分析(SSA)”做充分参考。在完成维修大纲和维修手册的初稿时需对所有的维修程序进行验证，确保维修任务的可操作性和手册编写的准确性。在航空器投入运行后，应当建立航空器机队使用数据的收集、处理、分析的完整的可靠性管理体系，对维修任务进行持续优化，定期评估并修订航空器的维修大纲。

本文在AC311、AC312、AC313直升机和Y12F飞机初始维修大纲的基础上，总结了国际上通行的MSG-3分析方法，详细叙述了MSG-3维修任务分析方法产生和发展的历史背景以及具体内容(包括航空器系统、动力装置维修，结构检查和区域检查要求的分析方法，形成维修大纲的流程和维修任务的后期优化)。最后对我国民用航空器制造厂家在制定航空器维修大纲时提出了一些建议，供民用航空器制造厂家制定维修大纲做参考。

参考文献

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Jia Baohui, Wang Dayun, Xie Baoliang. Contrastive study between CMR task and MSG-3 task[J]. Aviation Maintenance & Engineering, 2009(4): 73-75.(in Chinese)

[4] 左洪福, 蔡景, 吴昊, 等. 航空维修工程学[M]. 北京： 科学出版社, 2011.

Zuo Hongfu, Cai Jing, Wu Hao, et al. Aviation maintenance engineering[M]. Beijing: Science Press, 2011.(in Chinese)

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[6] ATA MSG-3, Operator/manufacturer scheduled maintena-nce Volume 2-rotorcraft[S]. America: Air Transport Association of America, 2013.

[7] 刘明, 左洪福. 航空维修策略研究[J]. 飞机设计， 2007， 27(3): 42-45.

Liu Ming, Zuo Hongfu. A study of aviation maintenance policy[J]. Aircraft Design， 2007， 27(3): 42-45.(in Chinese)(in Chinese)

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CCAR-21-R3 Certification regulation of civil aircraft product and part[S]. Beijing： Civil Aviation Administration of China， 2007.(in Chinese)

[9] AC-121/135-67维修审查委员会和维修审查委员会报告[S]. 北京： 中国民用航空总局飞行标准司， 2006.

AC-121/135-67 Maintenance review board and maintenance review board report[S]. Beijing： Flight Standards Department of CAAC， 2006.(in Chinese)

[10] AC-91-26航空器计划维修要求的制定[S]. 北京： 中国民用航空局飞行标准司， 2015.

AC-91-26 Development of aircraft scheduled maintenance requirements[S]. Beijing： Flight Standards Department of CAAC， 2015.(in Chinese)

Application of MSG-3 in Developing Maintenance Program of Civil Aircraft

Sun Bin, Liang Gang, Tan Yunfeng

(Aircraft Evaluation Department, Shenyang Aircraft Airworthiness Certification Center of CAAC, Shenyang 110034, China)

Abstract:The development of domestic civil aircraft in China started late, and there are just several types and quantities of domestic aircrafts in service currently. The manufacturers have less experience in developing maintenance program. The widely used international MSG(Maintenance Steering Group)-3 maintenance task analysis method is studied, and the development and background of MSG-3, as well as it’s application in several types of domestic civil aircraft are introduced. The contents of MSG-3, including the methods of aircraft system/powerplant maintenance task analysis, structural and zonal inspection task analysis, and the procedure of developing and optimizing the maintenance program are described in detail then. Finally the author generalizes the problem and solution in developing the maintenance program of domestic civil aircraft manufacturers.

Key words:MSG-3; civil aircraft; maintenance program; maintenance task

收稿日期：2016-01-12；修回日期：2016-03-11

通信作者：孙滨,sunb@syacc.org

文章编号:1674-8190(2016)02-259-06

中图分类号：V219

文献标识码：A

DOI：10.16615/j.cnki.1674-8190.2016.02.018

作者简介：

孙滨(1986-)，男，硕士，助理工程师。主要研究方向：航空器适航与维修、飞机结构强度。

梁刚(1969-)，男，学士，高级工程师。主要研究方向：航空器适航与维修。

谈云峰(1973-)，男，学士。主要研究方向：直升机飞行技术。

(编辑：赵毓梅)