低利用率维修间隔确定方法浅析

龚康华 冯子寒

（上海飞机客户服务有限公司，上海 200241）

低利用率维修间隔制定的合理性，对飞机的持续适航性和维修成本控制起到至关重要的作用。在低利用率的条件下，专门针对低利用率飞机制定合理的维修间隔，以确保低利用率飞机的持续适航安全，并最大程度地降低低利用率飞机在全寿命周期内的维修成本，将显著提高航空公司的运营效率。

飞机利用率指一架飞机在一定时间内（一年或者一日）提供的生产飞行小时数，它从时间角度反映了飞机的利用程度。一般情况下，民用飞机设计之初其利用率是确定的。以某国产型号飞机为例，其利用率主要包括平均年利用率2720FH（飞行小时）/2091FC（飞行循环）、平均日利用率8FH/6.15FC、每循环飞行小时1.3FH/FC及最小年利用率1500FH。

该机型被改装成公务机后，因运营性质的变化导致年利用率降低，当年利用率低于正常利用水平（每年累计不超过1500FH）时，运营人应申请并制定基于日历时间的“低利用率维修方案”，并进行必要的补充检查和维修工作。制造厂会协助航空公司制定一个低利用率的维修方案，确定低利用率维修间隔, 以满足运输类飞机在不同利用率状态下的维修需求。本文将结合该国产型号飞机的应用案例来具体介绍低利用率维修间隔确定的方法。

1 低利用率维修间隔概述

低利用率维修间隔是在正常利用率维修大纲的基础上，结合现有运输类飞机低利用率维修方案数据，分别对低利用率下系统/动力装置、结构、区域、L/HIRF维修项目的维修间隔进行分析。

对于运输类飞机的不同部件，其运行使用时间的计量单位有FH、FC、MO/YR（月/年）等3种。虽然各自计量，但在部件同时受到飞行时间、飞行循环和日历时间的影响，影响程度各不相同。例如，一个部件以飞行时间作为计量单位时，如果部件长期没有运行使用，虽然其飞行时间值没有变化，但是部件的性能会随着日历时间的推移而存在一定的退化现象（燃气轮机热端部件有类似的研究）。由此可见，在低利用率状态下，运输类飞机部件的运行时间计算方法与正常利用率状态下不同。因此，对于低利用率运输类飞机而言，研究人员在确定部件运行时间的情况下，首先应分析影响部件寿命的因素，并在此基础上，建立部件的等效运行时间计算方法，作为制定低利用率维修大纲的基础。

2 低利用率维修间隔确定方法分析

针对系统/动力装置、结构、L/HIRF和区域，基于安全性、可靠性与经济性，参考国外成熟的机型经验，分别制定适用于低利用率的维修间隔确定方法，以使航空公司的运营效率达到最优化。

2.1 系统/动力装置分析

对于系统和动力装置的维修任务，其失效主要与FH有关，所以大多任务以FH 作为检查间隔的参数，但对于有些任务，也可以用FC或日历时间作为间隔参数，对于发动机/辅助动力装置的检查间隔，可以用发动机/APU 的工作时间/循环次数来表示。

空客A320公务机ACJ低利用率维修间隔的制定较为简单，仅对系统维修项目中无日历时维修间隔的任务进行了低利用率维修间隔的转化，所有项目在低利用率运行条件下都进行日历时控制，降低了航空公司的管理难度，便于对项目打包执行，但一定程度上存在着维修成本较高的问题。

波音B737公务机BBJ低利用率维修间隔的制定则较为复杂，低利用率维修间隔是基于各类可靠性数据进行优化和放宽，且低利用率维修间隔有FH、FC，可以较大程度地降低维修成本。

由于某国产型号飞机运营时间较短，缺乏历史使用数据和经验，目前主要借鉴空客公司的做法进行日历时转换，等到积累大量历史数据后，可参考波音公司低利用率维修方案制定办法进行低利用率维修间隔计算，降低维修成本。

2.1.1 间隔/利用率折算法

目前空客公司使用间隔/利用率折算法制定低利用率维修方案。在空客A320的维修方案中，对于空客定义的低利用率推荐项目（LUR），采用包括日历时的双间隔控制方法，见表1。

表1 ACJ低利用率维修间隔

A320飞机的低利用率门槛值为每年1800FH或1000FC，通过对A320维修方案中所有系统/动力装置LUR项目的间隔进行分析后发现，其日历时间隔主要是通过原任务间隔的FH或FC进行低利用率计算转化得出，即：

80MO=12000FH/(1800FH/YR)

12MO=750FC/(1000FC/YR)

根据空客的低利用率维修间隔计算方法，对于任务间隔单位是FH/FC的低利用率维修任务，其低利用率运行条件下的任务间隔的计算方法为：

ILUR=[I/(UY/YR)] ×12MO

式中，ILUR为低利用率维修间隔；I为MRB（维修审查委员会）任务间隔；UY为飞机的低利用率。

2.1.2 可靠性计算法

目前波音公司使用可靠性计算法制定低利用率维修方案。在最新的B737维修方案和B737 BBJ维修方案中，对大部分系统MRB任务间隔制定低利用率维修方案时，B737BBJ的维修方案在原始维修方案间隔单位不变的情况下进行了间隔值的调整，见表2。

表2 BBJ低利用率维修间隔

其原理是：在MSG-3分析逻辑基础下，系统MRB任务间隔的制定主要是根据部件的可靠性MTBF（平均故障间隔时间），在低利用率条件下，原先部件的MTBF发生了变化，对于这类任务要重新调整维修间隔。

2.1.3 工程判断法

如果按照上述计算方法得到的低利用率维修任务间隔存在不符合工程实际或维修成本过高的问题，可以在通过专家评估审议的低利用率维修任务间隔方法中确定最优的维修间隔。在B737 BBJ维修方案中，存在着部分系统MRB任务的低利用率间隔制定出现间隔单位和间隔值同时变化的情况，见表3。

表3 BBJ低利用率维修间隔

此类任务的低利用率间隔制定，需要结合任务本身和工程原理进行单独的工程判断，尤其是对涉及润滑、勤务等的任务。

2.2 结构分析

与系统/动力装置不同，结构低利用率维修任务的间隔单位通常是FC/MO，但航空公司客户在计划自己的飞机利用率时通常以FH/YR为具体指标。例如，某国产型号飞机设计的平均年利用率为2720FH/YR，那么对于某AD（偶然损伤）主导的间隔为4000FC或24MO的低利用率结构维修任务，可以满足飞机2年飞行5440h所产生AD检查的要求。如果飞机的实际利用率低于2720FH/YR，则实际是检查更为严格了，检查的经济性逐渐下降。当飞机的实际利用率只有1500FH/YR时，可以考虑延长检查间隔来提高维修的经济性。

然而，原结构维修任务的检查间隔是综合考虑EDR/ADR（环境损伤评级/偶然损伤评级）的总等级，在正常利用率下如果AD占主导因素，当间隔延长到一定程度时，则ED（环境损伤）将占主导因素，因此AD主导的结构维修任务检查间隔的延长，不能低于EDR对应的检查间隔。例如，某结构外部检查任务的间隔为4000FC或24MO，该任务对应的ADR为4，EDR为5，则EDR/ADR的总等级为4，该低利用率结构任务的检查间隔不能长于EDR=5所对应的8000FC或48MO。

除此之外，由于结构检查任务是导致飞机停场的主要原因，因此低利用率结构任务的检查间隔的延长需要满足飞机的间隔框架。但对于结构外部检查项目，如果可以不停场执行，则可以增加36MO的间隔框架。此外，原间隔框架中不含72MO的项目，由于72MO是24MO的整数倍，因此在低利用率中可以增加72MO的间隔框架，见表4。

表4 低利用率维修方案中结构任务的检查间隔框架

综上所述，在确定了结构低利用率维修任务的ADR和EDR后，其低利用率任务间隔的确定包括以下5个步骤。（1）根据飞机的低利用率计算低利用率间隔的理论值。如果飞机的利用率为1500FH/YR，某结构外部检查任务的间隔为4000FC或24MO，该任务对应的ADR为4，EDR为5，则EDR/ADR的总等级为4，该结构维修任务的低利用率理论间隔为：24MO×(2720FH/1500FH)=43.52MO。（2）判断低利用率间隔理论值是否高于原任务EDR对应的检查间隔。结构维修任务的低利用率理论间隔为43.52MO，低于原任务中EDR=5对应的间隔8000FC或48MO，那么该任务的低利用率理论间隔可以满足ED的检查要求。（3）判断低利用率间隔理论值就近就低是否有对应的间隔框架(高于原任务间隔)。结构维修任务的低利用率理论间隔为43.52 MO，根据就近就低原则，对应的间隔框架应该为36MO；如果理论间隔为50MO，根据就近就低原则，对应的间隔框架则为48MO。（4）对应的间隔是否为36MO。（5）若对应的间隔为36MO，须根据AMM（飞机维修手册）判断该任务是否需要停场执行。如果根据AMM手册，36MO的任务执行时不需要停场，则可以确定低利用率间隔为36MO。否则应返回步骤3，重新选择对应的间隔框架。图1为结构低利用率维修任务间隔确定流程图。

图1 结构低利用率维修任务间隔确定流程图

2.3 L/HIRF分析

与结构任务相似，原L/HIRF维修任务的检查间隔要考虑综合的ED/AD敏感度等级，在正常利用率下如果AD占主导因素，当间隔延长到一定程度时，则ED将占主导因素，因此AD主导的结构维修任务检查间隔的延长，不能低于ED对应的检查间隔。除此之外，低利用率L/HIRF任务的检查间隔的延长需要满足飞机的间隔框架。但L/HIRF检查项目如果可以不停场执行，则可以增加36MO的间隔框架。此外，原间隔框架中选择较少，因此在低利用率中可以增加24MO的整数倍间隔框架。低利用率维修方案中L/HIRF任务检查间隔框架见表5。

表5 低利用率维修方案中L/HIRF任务检查间隔框架

综上所述，在确定了L/HIRF低利用率维修任务的AD和ED敏感度等级后，其低利用率任务间隔的确定包括以下5个步骤。（1）根据飞机的低利用率计算低利用率间隔的理论值。如果飞机的利用率为1500FH/YR，某L/HIRF检查任务的间隔为8000FH/4YR，该任务对应的ED敏感度等级为3，AD敏感度等级为2，则ED/AD的综合敏感度等级为2，该结构维修任务的低利用率理论间隔为：48MO×(2720FH/1500FH)=87.04MO。（2）判断低利用率间隔理论值是否高于原任务ED等级对应的检查间隔。原任务有安全性影响，LHIRF维修任务的低利用率理论间隔为87.04MO，低于原任务中ED敏感度等级为3时对应的间隔16000FC或96MO，那么该任务的低利用率理论间隔可以满足ED敏感度等级的检查要求。（3）根据就近就低原则，判断低利用率间隔理论值就近就低是否有对应的间隔框架(高于原任务间隔)。LHIRF维修任务的低利用率理论间隔为87.04MO，根据就近就低原则，对应的间隔框架应该为72MO；如果理论间隔为50MO，根据就近就低原则，对应的间隔框架则为48MO。（4）对应的间隔是否为36MO，如果是，则进行步骤5；反之，则确定低利用率维修任务间隔。（5）如果对应的间隔为36MO，根据AMM手册，判断该任务是否需要停场执行。根据AMM手册，36MO的任务执行时不需要停场，则可以确定低利用率间隔为36MO。否则应返回步骤3。

2.4 区域分析

根据区域中包含设备的不同，将区域分析分为标准区域分析（SZA）、增强区域分析（ESZA）及合并区域任务分析等3种方式。

2.4.1 标准区域分析

对于标准区域的低利用率任务，其间隔确定主要通过以下2个方面完成。

（1）根据利用率计算低利用率下的AD暴露等级。例如，某标准区域任务的间隔为4000FH/2YR，该任务对应的AD暴露等级为3，ED暴露等级为2，则综合的暴露等级取高者为3，如果飞机的利用率为1500FH/YR，该标准区域任务的AD理论敏感度等级为：AD理论=AD原来×1500/2270=1.98，从严取整后得到低利用率下的AD暴露等级为2。

（2）根据低利用率下的AD暴露等级计算最终的区域评级。如果低利用率下的AD暴露等级为2，原ED暴露等级为2，则低利用率下的暴露等级取高者为2；原来的Importance/Density等级为2，则低利用率下的最终区域评级为2，对应的间隔为8000FH/4YR。

2.4.2 增强区域分析

如果区域内有EWIS（电气线路互联系统），则要进行增强区域分析来确定EWIS 的检查任务（增强区域分析得出的所有任务都是针对区域内的EWIS 部分）。在确定EWIS 检查工作之前需要明确是否有有效的工作可以明显降低可燃材料积聚的可能性。可燃材料是指去掉火源仍可能燃烧的材料（包括固体、液体、气体），但对那些须由持续火源/热源引起燃烧的材料不能理解为可燃材料。如果存在有效的清洁类或恢复类工作能明显降低可燃材料的积聚，则需要产生此项任务，并根据增强区域分析间隔的等级表确定此任务的间隔。增强区域分析使用包含偶然损伤和环境损伤的等级表确定检查工作的间隔，见表6。

对于增强区域的低利用率任务，其间隔确定主要通过以下3个方面完成。（1）根据低利用率计算更新后的AD敏感度等级。例如，某增强区域任务的间隔为4000FH/2YR，该任务对应的AD敏感度等级为2，ED敏感度等级2，则综合的ED/AD的敏感度等级为3，该任务是单个ED/AD源导致的，因此间隔取对应间隔的上限8000FH/4YR。如果飞机的利用率为1500FH/YR，该增强区域任务的AD敏感度等级为：AD=AD原来×1500/2270=1.32。（2）根据调整后的AD敏感度等级计算综合的ED/AD的敏感度等级。如果调整之后的AD=1.32，根据规则，ED/AD的敏感度等级为2.32。（3）根据增强区域分析的低利用率间隔框架，就近就高应该选择2.41，即6YR，而间隔区间为4～6YR。该任务为单个ED/AD源导致的，因此间隔取对应间隔的上限6000FH/3YR。

2.4.3 合并区域任务分析

合并区域的任务来源主要有系统MSI（重要维修项目）转移来的任务、结构SSI（结构重要项目）和非SSI转移来的任务、L/HIRF转移来的任务及区域SZA和ESZA的任务等4种。

对于合并区域任务，判断在飞机低利用率条件下是否要进行任务间隔的调整，需要对合并的每个任务分别按照系统/动力装置、结构、L/HIRF、SZA和ESZA等方法进行低利用率分析。根据每个合并的分析结果，最终会产生以下两种情形。

（1）所有合并的任务都不属于低利用率维修项目。对于此类情况，需要考虑正常利用率维修方案中的任务间隔在低利用率条件下是否适用，如果不适用，则需要结合每个任务的间隔重新制定低利用率下的维修间隔，见表7。

表7 合并区域低利用率维修间隔

根据表7可以看出，该合并区域任务的间隔为4000FH，由9个来自标准区域、增强区域、L/HIRF、非SSI的任务合并得到。在正常利用率范围里UY＞1500FH，4000FH需要32MO才能达到检查门槛，因此任务间隔为4000FH是可以满足所有任务要求的。但是在低利用率运行条件下，比如航空公司每年仅运行800FH，如果按照该任务间隔执行，则5年才会到达检查门槛，是不满足Q53-10-50-03-01和EZL-121-01任务的检查要求的。因此，尽管所有合并前的任务都不是低利用率维修任务，但是该任务仍需要在低利用率条件下重新制定合并任务的间隔，确保任务间隔满足所有合并前任务的检查要求。综上所述，该任务在低利用率下的间隔为4000FH/48MO。

（2）合并的任务中有属于低利用率的维修项目。

1）原合并区域任务的间隔是由非低利用率维修任务的间隔决定的，则原合并区域任务的间隔无法调整，见表8。

根据表8可以看出，该合并区域任务的间隔为4000FH/2YR；由标准区域和增强区域的任务合并，通过标准区域和增强区域的低利用率分析得到，增强区域任务为低利用率任务，在UY＜1500FH低利用率条件下，间隔可以延长为24000FH/12YR。由于原任务间隔是由非低利用率维修任务的间隔决定的，因此该合并区域任务不是低利用率任务。

2）原合并区域任务的间隔是由低利用率维修任务的间隔决定的，则可以重新调整原合并区域任务的间隔，但调整后的合并区域任务间隔必须满足合并任务中非低利用率维修任务的间隔要求，见表9。

表9 合并区域低利用率维修间隔

表9中，该合并区域任务的间隔为4000FH/2YR，由6个来自标准区域、增强区域、非SSI和MSI的任务合并，通过低利用率分析得到，增强区域任务EZL-313-01和MSI任务49-50-00-01、49-61-00-01为低利用率任务，在UY＜1500FH低利用率条件下，间隔可以分别延长为6000FH/3YR、96MO、48MO。原任务间隔是由低利用率维修任务的间隔来确定的，因此该合并区域任务不是低利用率任务。综上所述，该任务在低利用率下的间隔为4000FH/36MO。

3 低利用率维修间隔确定分析方法的应用

分析低利用率条件下飞机故障、可靠性数据及维修方案数据特征是掌握低利用率维修方案特点并合理制定维修任务和间隔的基础。当飞机处于低利用率状态时，系统部件飞行频率较低，导致由飞行时间控制的任务需要经历的日历时间较长；而环境应力导致的腐蚀、老化等损伤问题显得比较突出，所以在确定维修任务及维修任务的间隔时，增加对环境因素敏感的维修任务，同时许多维修任务增加了日历时间的控制要素。

航空公司在维修方面的投入在运营成本中占有相当大的比重，且有逐年上升的趋势，如何在保证维修品质的前提下降低维修成本是每个航空公司面临的问题。若在低利用率状态下继续执行正常利用率维修间隔，既不经济又无法保证低利用率状态下环境因素对航空器的影响。以某国产型号飞机空调系统MPD任务为例，任务21-50-00-01-01 恢复双级换热器（拆下并清洗）正常利用率维修间隔为6000FH，清洗成本约为10010美元（成本包括材料费、人工费及送修费用），分摊到每年的成本为4550美元。该任务优化为低利用率状态的维修间隔为48MO，每年的成本为2502.5美元。由此可见，低利用率维修间隔确定分析方法符合工程实际需求，经济且能够保障适航安全，并已在实际型号中得到应用，预计未来可适用于不低于90%的国产喷气式运输类飞机或由其改装的公务机。

4 结束语

随着我国经济的飞速发展，人民的生活水平不断提高，航空运输业的需求也日益增长。我国自行研制的民用飞机逐步开始投入运营，商用飞机改型的公务机也不断增加，低利用率运营情况越来越多地被飞机制造商和航空运营人所关注，制定低利用率维修方案、确定低利用率维修间隔已经成为保证民机安全性、可靠性及降低维修成本的必要手段。

本文以国产运输类飞机为研究对象，以国内外关于民用航空器低利用率的相关文件为基础，分析国内外军方批准的维修大纲和国外运输类飞机的低利用率维修方案，在此基础上研究运输类飞机低利用率维修间隔确定方法，将为航空公司保证航空器的持续适航安全，同时又为进一步降低维修成本提供一定的技术依据。根据本方法制定的某国产型号飞机低利用率维修间隔已在实际运营中运用，协助首家用户成都航空公司完成低利用率维修方案并通过当地民航监管局的批准，初步解决了该型号飞机在初期运营中所遇到的利用率较低的问题。

本项研究将会填补对国内运输类飞机低利用率维修研究的空白，研究成果将应用于国产大型喷气式客机、新舟60、新舟700及其后续国内干线飞机、支线飞机、远程宽体客机、通用飞机等各型飞机的低利用率维修间隔确定工作。低利用率维修间隔确定分析方法具有普遍推广的价值，这将为提高我国自主研制的民用飞机的维修性和经济性作出重要贡献，能够产生较高的社会效益与市场价值。