国内航空涡轴发动机维修保障的若干思考

韩斌

摘要：本文通过分析目前国内航空涡轴发动机维修保障存在的不足，提出国内航空涡轴发动机维修保障重点发展方向，并指出了需重点突破的关键技术。

关键词：国内航空;维修保障;数字化;外场数据库

一、概述

航空涡轴发动机是典型的资本密集型和技术密集型高科技产品，其技术难度大、研制周期长、投入经费高。为了能以最短的时间、最少的投入和最低的风险将涡轴发动机投入市场，满足不断增长的军民用直升机动力需求，绝大多数航空发动机公司均走上了系列化发展涡轴发动机的道路。在基础型发动机之上，通过采用新工艺、新材料和新技术，或改进气动设计，或提高涡轮前温度，或增大流量，或改变部件结构等方式开展改进改型。

国内航空涡轴发动机早期以测仿为主，真正自主设计从 20 世纪 80 年代开始，起步相对较晚。相比欧美航空大国，我国自主设计经验匮乏，主要体现在 4 点。1）维修性、保障性设计理念和规范不足。2）缺少先进设计方法指导。3）外场数据积累不足，未建立完备的故障数据库。4）“厂所分离”导致设计与制造、保障的脱节，设计人员缺乏开展维修性、保障性设计的内在驱动力。同时，国内航空涡轴发动机采用“定期维修”维修保障模式，基于零部件的寿命即可靠性规律而采取的预防性策略，并按照固定的修理周期结构安排维修工作。这种维修模式较少考虑发动机的实际负载、外在因素以及任务情况，容易导致维修过度和不足。

二、国内航空涡轴发动机维修保障技术

1、虚拟维修技术

虚拟维修以数字样机技术为基本技术手段，由多个相互联系的功能模块构成，主要关键点有人体模型的本土化、面向维修级别的可扩展维修资源管理、面向维修品质设计的维修任务流程管理、维修时间估算和维修性综合评估。

2、通用化维修保障设计技术

提高涡轴发动机维修保障性能的技术途径之一，通过规范发动机接口、维护工具等减少外场使用、维护保障难度，提高维护保障效率。

3、健康管理技术

健康管理是实现发动机在线健康监控的基础技术，通过获取直升机、涡轴发动机相关数据，采用机载和地面健康管理算法，实现状态监视、故障诊断及预测、趋势分析、寿命管理等功能。该技术主要难点在涡轴发动机故障评定准则和寿命预测，需加强相关数据库建设和算法研究。

4、外场数据快速收集处理技术

外场数据快速收集、处理技术用于提升外场数据处理效率，减轻保障人员工作负担，同时也作为外场数据库的一部分，实现快速读取、批量传输到基地数据中心的功能。该技术包含数据读取、数据管理、数据处理、交互界面、数据传输等方面，通过集成故障评定准则，可扩展外场发动机故障筛查功能。

三、维修保障的思考

1、外场数据库的建立和应用

外场使用数据是航空发动机研制最宝贵的财富，为总结研制经验、提高设计水平提供了最有力的支持。目前，国内涡轴发动机的外场使用数据仍未建立统一的数据库，在信息收集和应用方面存在较大不足。一方面各型涡轴发动机没有使用统一的参数记录规范，难以实现大批量数据综合讀取应用 ;另一方面未建立涡轴发动机数据处理中心，无法实现外场使用数据有效地分析处理。因此，外场数据库的建立应从最基础的参数符号标准着手，规范各型号的数据存储，可通过便携辅助维修设备收集数据传输到基地级数据中心，从而发送到涡轴发动机中央数据库，逐步搭建数据库建立框架。未来可瞄准空地数据传输和健康管理等技术发展，实现涡轴发动机数据实施传输，实现在线监控。流程图如图 1 所示。

2、发展数字化维修保障

在国内的涡轴发动机维修与保障方面，数字化工程仍处于起步阶段，需要深入开展研究。虚拟维修设计方面国内开展了初步研究，但仍未在涡轴发动机设计中应用，可结合直升机短舱结构，从发动机布局设计、维修安全、可视性、可达性、维修空间和人素工程 6 个因素进行分析，提升维修性设计能力 ;故障预测与状态管理技术仍在逐步摸索，需要与涡轴发动机健康管理系统结合开展研究，以涡轴发动机实时性能计算模型为基础，辅以部件性能衰减模型和故障诊断模型，建立故障诊断和趋势预测方法，实现视情维修和预测维修 ;IETM 将内容繁杂的操作手册、维修手册等信息有机管理，以最优的方式（文字、表格、图像或者动画等）展示出来，提高维修技术人员精确获取信息速度，加速装备维修和保障，相对技术需求较低，正结合型号特点推广应用 ;便携式维修辅助装置已在外场应用，但是功能不全，无法实现快速读取和处理数据，首先需要开发外场数据快速处理分析的软件，实现多架次、多台份批量飞参 / 发参数据的同步读取、分析，及时发现故障隐患，构建数字履历，实现状态监控和寿命管理，后续逐渐纳入故障预测、趋势分析和远程数据传输等功能，实现方便快捷的维修保障 ;远程维修目前主要在民用航空，直升机方面暂未应用，随着新一代直升机高可靠性和维修性需求，远程维修也将成为涡轴发动机维修技术发展途径之一。

结束语

随着国内航空涡轴发动机装备数量持续增长和深入使用，维修保障工作重要性日益突出。国内航空涡轴发动机维修保障应从构建完善的综合服务保障体系、发展数字化维修与保障、建立通用化维修保障设计规范、重视外场数据库建立和应用等方面着手，提升维修保障设计水平，转变维修保障模式。

参考文献

[1]刘子娟，霍常青，夏商周，吴小伟，刘创.我国民用直升机发动机市场分析[J].航空动力，2018（05）：40-43.

[2]刘知理，许明文，赵平，朱明明.一种基于涡轴发动机试车台的功率测量系统校准技术[J].燃气涡轮试验与研究，2018，31（06）：56-60.