面向机务维护的飞机故障代码手册编制技术探讨

张华 郭亦清

摘要：针对飞机机务维护工作的特点和实际需要，分析研究了《飞机故障代码手册》的关键要素和技术要求，提出了该技术资料编制的方法、原则和技术途径，并通过工程实例验证了该技术的可行性。

关键词：飞机用户技术数据；机务维护；故障判别与诊断

Keywords： aircraft user technical data；aircraft maintenance；fault identification and diagnosis

0 引言

在军用飞机服役期间，部队机务维护人员承担着飞机基层级的使用保障和维修保障任务，其工作质量直接影响着飞机的使用效能和安全性[1]。由飞机设计单位提供的各类技术资料是指导机务工作开展的技术依据，因此技术资料的编制质量也间接地影响着飞机的使用安全性和战备完好率。

机务工作包括对飞机的使用保障和维修保障，其中维修保障包括预防性维修（计划维修）和修复性维修（非计划维修）两类工作任务[2]。经初步分析，飞机在基层级的修复性维修任务占到六成以上，随着飞机先进技术的广泛采用和复杂程度的日益提高，对装备的维修实效、维修精度、维修安全性提出了更高的要求[3]，这一占比将会越来越大，因此，提升机务工作的质量和效率，关键是要优化修复性维修工作。但由于该工作以飞机发生故障为触发条件，具备随机性，机务人员面临的挑战是在现场如何准确地判定故障然后将之迅速排除。

經调查，目前国内军机设计部门为部队机务提供的支持修复性维修工作的技术资料是故障代码手册和故障分析手册，但普遍存在与现实情况脱节的问题，使用效果欠佳。本文针对这一问题，探讨了面向机务需要的故障代码手册编制方法和要点，以期提高技术资料的质量，更好地支持现场机务进行快速排故工作，从而最终提高飞机的安全性和出勤率。

1 现状及需求分析

1.1 飞机基层级修复性维修工作程序

使用现场对飞机的修复性维修工作（俗称“排故”）是以故障为触发条件、以飞机恢复正常可用状态为目标开展的一系列工作。排故的一般工作流程如图1所示。

当飞机出现不正常状态后，机务人员的工作步骤如下。

第一步：故障判别，根据故障现象进行甄别，找出相应的故障模式，初步判断该故障所涉及的产品单元。

第二步：故障诊断，在第一步的基础上，由表及里分析故障原因并定位引发故障的产品单元，一般定位到外场可更换单元（LRU）层级。

第三步：故障修复，对以上定位的故障产品单元进行实物修复（现代飞机大多采用更换LRU的方式）。

第四步：验证检查，在完成第三步工作后，对产品、系统和飞机进行检查，验证故障现象是否仍然存在，若仍然存在，则需再次进行故障判别或诊断工作，循环迭代直至故障排除。

以上四个步骤中，步骤一、二的任务目标是迅速找到故障原因并准确隔离故障单元（对于简单的故障，这两步工作往往合并进行），其输出直接影响后续工作的有效性。随着现代飞机复杂度和集成度的提高，故障普遍具有综合性质，原因查找和定位故障点的难度加大，技术含量增高，整个排故工作中此部分工作占用了大量的时间和精力，是影响排故工作质量和效率的关键环节。由于后续的步骤三、四都有明确而成熟的操作指导程序，工作量和难度是确定的，因此，如要进一步提升排故工作的效率，必须在步骤一、二上挖掘潜力。

1.2 排故工作对技术资料的需求分析

如前分析，提高飞机排故工作质量和效率的关键在于准确而迅速地判别和定位故障，而支持该工作的技术资料是《飞机故障分析手册》，该手册是GJB 3968A《军用飞机用户技术资料通用要求》规定的飞机设计单位向用户提供的14项后续技术资料之一，主要内容是给出识别和分析飞机故障所需的技术数据、方法和程序，用于飞机故障诊断[4]。《飞机故障分析手册》对各种预设故障提供了相应的诊断方法和程序，是机务人员进行故障识别、判断和定位的重要技术支撑。然而，由于飞机的复杂特性，潜在的故障模式众多，体现层次不一，相应的特征信息繁杂多样，还需要编制《飞机故障代码手册》，将潜在的故障模式按一定的规则进行划分、归纳、编码、排序，形成全机故障模式数据库，帮助机务人员查找、判别出与当下状态最贴合的故障模式，然后再按《飞机故障分析手册》进入具体故障的诊断和隔离程序。即《飞机故障代码手册》是《飞机故障分析手册》的补充和铺垫，两者应配套结合使用。

根据走访调查，机务部门对《飞机故障代码手册》的基本要求如下：

1）故障模式完整全面，尽可能覆盖现场发生的所有故障情况。

2）故障模式含义明确具体，用语准确、规范并贴合实际，便于机务人员理解。

3）故障模式判据直观，便于现场判别。

4）故障模式之间避免内容交叠，条理清晰，便于查询。

2 《飞机故障代码手册》编写原则与实践

2.1 基本内容和编写

目前国内尚没有指导和约束《飞机故障代码手册》编制的相关标准，但基于以上对该手册性质、作用的定位，技术资料应面向现场机务的排故工作需要，其内容至少应包括以下栏目：

1）故障代码——按照一定的规则对每个故障模式给出唯一的编码，该代码一方面用于信息化管理，另一方面与《飞机故障分析手册》建立索引联系。

2）故障单元名称——点明发生故障的实体单元。

3）故障模式——具体的故障表现/现象。

4）含义解释——明确故障模式的内涵与外延。

5）故障发现方式——给出在飞机使用维护中发现该故障的途径、方式。

以上栏目中，4）和5）条提供了故障模式的更多特征信息，目的是帮助机务人员进一步理解故障模式，并快速做出故障判别。

因此，根据以上需求并结合工程上的可行性，归纳总结出《飞机故障代码手册》的编写原则如下：

1）罗列的故障模式项目应尽量全面，包含所有可能发生的故障（理论上可能的和实际已发生的均应涵盖，但仅在研制过程中发生已被彻底根除的不包含在内）。

2）应从使用维护人员的角度而非设计人员的角度描述、定义故障模式。

3）故障模式用语应专业、规范、准确，避免歧义。

4）故障模式应针对故障表现而非故障原因进行描述和划分，项目之间应尽可能避免横向交叠关系。

5）对在不同层次单元上以不同现象表现出来的同一故障，应分别列举，但建议最低限定在LRU层级的故障表现。

6）对故障模式应给出明确判据及发现途径，以降低机务人员进行故障判定的难度。

2.2工程实践

遵照以上原则，编制了某型无人机故障代码手册，其中的核心内容是以一张表格形式汇集的该型无人机四百余项故障模式及其附属信息，其形式及示例如表1所示。

表1的关键难点在于“故障模式”一列的填写，除了满足用语专业、规范、准确等基本要求外，还要尽可能罗列完整全面，但又要避免横向的交叉重复，分界明晰、深浅适度，并且贴合工程，便于机务人员理解和判别。为此，采取了以下措施：

1）对无人机研制过程中完成的FMEA（故障模式及影響分析）工作输出进行归纳梳理，找出理论上存在的所有故障模式（包括功能的和硬件的，涵盖飞机级、系统级和设备/附件级），形成《潜在故障模式清单》。

2）收集在各种试验、试飞过程中实际发生的故障，与《潜在故障模式清单》进行对比，找出实质的对应关系，如果不能形成对应关系，则说明前期的FMEA有所遗漏/错误，应对此进行补充、修订，并将该故障模式补充到《初步故障模式清单》中。

3）按照飞机使用维护人员在正常执行规定任务过程中是否可直观感知的标准，对《初步故障模式清单》中的故障模式逐一判断，归纳或剔除不能直观感知的故障模式，形成《现场潜在故障模式清单》。

4）对《现场潜在故障模式清单》中的故障模式，找出对应的发现途径或方法（包括人的各种感官感觉和相应的信号显示），从功能、现象、发现途径等方面进行再次分析，按照避免横向交叉重复的原则进行故障模式的归纳或拆分（以LRU为最低物理层级），然后以使用维护人员的角度来描述、定义该故障模式，最终形成《飞机故障代码手册》中的相应内容。

以上1）、2）的目标是梳理出一个大而全的故障模式清单，保证基础材料的完整，而3）、4）两条则是将故障模式的视角从理论设计向工程使用转变，使之与工程实际紧密贴合，保证适用性。

《飞机故障代码手册》中的故障模式是从使用维护人员的角度，针对执行正常操作以及维护人员能看到、感觉到的非正常情况或有相应信号输出表示的故障现象进行描述定义的，相对于飞机设计过程中的FMEA输出的故障模式，其具有以下特点：

1）所列的故障模式并不统一限定在某一层级产品，可以是无人机、分/子系统、设备、LRU的任一层级，因此可以出现包含关系（一般是上一层级的功能故障包含下一层级的某些硬件故障）。

2）与基层级维护需要相适应，故障模式的描述最低限定在LRU层级的表现，对SRU及以下层级，即使有相应的信号输出也不列入。

3）未列出因软件问题引起的不正常情况，包括误指令、计算错误、逻辑设置错误等。这些问题应在飞机的研制阶段就予以根除，使用维护人员只能感知最终的故障表现，而这些故障表现已纳入其他故障模式中。

4）未纳入不能被使用维护人员明确感知的性能降低、电磁干扰及虚警等故障。

因此，《飞机故障代码手册》是FMEA工作输出的应用和演变，理论上是FMEA输出的故障模式子集，但更贴近现实中机务维护人员进行故障判别、分析与维修工作的需要。

3 结束语

综上所述，《飞机故障代码手册》是飞机设计部门向用户提供的重要技术资料之一，用于支持现场机务人员实施基层级维修工作，应面向飞机的现场机务维护工作需求和特点进行编制。编制中应充分应用飞机设计中完成的FMEA结果进行故障模式梳理，而不是另起炉灶重新预设飞机的潜在故障。但也决不能直接引用FMEA的结果，应根据现场排故的工作场景、特点和需求进行工程转化、定义和归纳，并提供明确具体的附属特征信息，形成完整、规范且贴合现实情况的飞机故障字典，才能提高该手册的适用性，更好地支持现场机务进行快速排故工作，从而最终提高飞机的安全性和出勤率。

另外，《飞机故障代码手册》的编制不会一步到位，其完整正确性和可操作性需要在实际使用中进行检验验证，在后续工作中飞机设计单位应跟踪其应用情况，对实践中暴露出的问题进行相应的补充、修订和完善，使该手册日臻完善。

参考文献

[1] 王端民主编.航空维修质量与安全管理[M].北京：国防工业出版社，2008.

[2] 吴正勇主编.飞机设计手册第21册：产品综合保障[M].北京：航空工业出版社，2000.

[3] 夏为浩，张金奎. 航空装备视情维修应用研究[J].北京：航空维修与工程，2020，346（4）：33-36.

[4] GJB 3968A-2012 军用飞机用户技术资料通用要求[S].

作者简介

张华，高级工程师，从事飞机通用质量特性设计与管理。

郭亦清，助理工程师，从事飞机适航管理。