基于S4000P的民用航空动力装置系统预防性维修任务制定方法研究

■ 王龙/中国航发商用航空发动机有限责任公司

预防性维修分析的目的是针对新型或衍生型的航空产品制定最低计划维修和检查要求，即维修大纲，它包括维修任务和维修间隔，决定了维修什么、何时维修的问题。预防性维修是保证航空器固有设计水平和持续适航性的基础，为固有可靠性差的项目实施设计改进提供必要的信息；当航空器的技术状态发生恶化时，通过预防性维修可以把安全性和可靠性恢复到固有水平；通过不断地优化实现最低的维修费用。

1 S4000P标准介绍

S4000P《预防性维修大纲制定与持续优化国际规范》标准由欧洲航空航天与国防工业协会（ASD）组织编制。基于MSG-3《运营商／制造商计划维修》标准，建立了关于预防性维修大纲制定和持续优化的国际规范，其考虑了军民用维修程序的协调一致性，目的是提供一种通用维修分析方法，帮助工业方建立装备的预防性维修任务要求。S4000P标准可以用来确定初始的预定维修大纲要求，其分析程序以产品的功能、实际运营能力以及保障方案来确定所有预定任务和间隔。S4000P标准内容主要包括了预防性维修大纲中对于预防性维修任务要求项目（PMTRE）和间隔（PMTRI）制定过程涉及的系统分析、结构分析、区域分析（含L/HIRF分析）的程序方法，以及服役阶段的维修优化程序（ISMO）。预防性维修分析及持续优化的工作过程如图1所示。

图1 预防性维修分析及持续优化的工作过程

2 S4000P系统分析方法

系统分析程序是针对飞机的系统或子系统，包括动力装置、部附件、APU等，运用循序渐进的逻辑决断分析方法，确定系统的维修任务和维修间隔。通过识别重要功能项目，分析每个重要功能项目的功能、失效、失效影响及失效原因；判断失效影响类别，包括明显的或隐蔽的安全性影响、法律或环境影响、运行或任务影响、经济性影响；分析确定适当的维修任务，包括润滑/勤务、操作/目视检查、检查/功能检查、恢复、报废等；针对每个维修任务确定其维修间隔，最后形成该系统的计划维修要求。

2.1 重要功能项目的选择

在进行系统分析前，首先要根据产品分解结构识别重要系统和部件，一般包括系统、子系统、单元体、部件、附件、单元、零件等，然后通过对以下4个问题进行判断，有一个问题的答案是肯定的，就纳入分析备选对象，并确定最高可管理层，作为要分析的重要功能项目，一般是一个系统或子系统。

1）故障影响安全吗？包括安全/应急系统或者装置。

2）故障导致违背法律要求或对环境有重要影响吗？

3）故障对运行性/任务有明显影响吗？

4）故障对经济性有重要影响吗？

2.2 功能失效的确定

选定重要功能项目之后，要确定每一个重要功能项目的功能、功能失效、失效影响和失效原因。

1）功能：项目通常的特性作用；

2）功能失效：项目无法在规定的限制条件下执行预期功能；

3）失效影响：功能失效的后果；

4）失效原因：功能失效发生的原因。

2.3 失效影响类别逻辑决断分析（上层分析）

上层分析需要用功能故障评价来确定故障影响的类别，根据分析流程（见图2）的问题进行评估，确定以下8种故障影响类别。S4000P较MSG-3更加细分，并指出了法律/环境方面的影响。

图2 上层分析流程图

1）明显的安全性影响（FFEC 1）：明显的功能故障对安全性有影响；

2）明显的法律/环境影响（FFEC 2）：明显的功能故障对环境或违背法律方面有影响；

3）明显的运行/任务影响（FFEC 3）：明显的功能故障对运行或任务能力有影响；

4）明显的经济性影响（FFEC 4）：明显的功能故障对经济性有影响；

5）隐蔽的安全性影响（FFEC 5）：隐蔽的功能故障对安全性有影响；

6）隐蔽的法律/环境影响（FFEC 6）：隐蔽的功能故障对环境或违背法律方面有影响；

7）隐蔽的任务影响（FFEC 7）：隐蔽的功能故障对任务能力有影响；

8）隐蔽的经济性影响（FFEC 8）：隐蔽的功能故障对经济性有影响。

2.4 维修任务选择逻辑决断分析（下层分析）

下层分析的目的是确定维修任务，包括勤务、操作检查、检查或功能检查、恢复、定期更换和综合工作。如无工作选择，则需要重新设计。按照分析流程（见图3）询问下层逻辑的所有问题，功能失效原因决定是选择一个维修任务还是要求重新设计。S4000P在开始分析前增加了“是否故障率低于一个阈值”和“是否有监测系统可以完全检测”的判断。如果“是”，则不需进行该分析，开展视情维修等工作；同时，在得出要进行综合工作时增加了对监测系统评估的判断，以便于分析是否可以开展视情维修。另外，S4000P对于分析逻辑的所有问题都要问，MSG-3中对于5、8类所有的问题都要问；6、7、9类中，除了润滑和勤务外，其他的问题按照顺序，只要有一个问题回答为“是”，则后面的问题不需要再问。

图3 下层分析流程图

2.5 确定任务间隔

在使用前文所述分析方法确定了维修任务之后，必须确定合适的工作间隔。在确定工作间隔时要考虑以下内容：

1）制造厂的试验数据和技术分析；

2）制造厂的数据与/或供应商的推荐资料；

3）客户需求；

4）由类似或相同部件和子系统得到的使用经验；

5）“工程最优估计”法。

同时，为了获得维修工作的“最佳的初始”维修间隔，必须根据所有可用的相关数据，对维修间隔进行估计。

3 航空动力装置系统分析方法应用

根据S4000P方法开展航空动力装置系统预防性维修分析时，首先可以参考S1000D 标准编号系统（SNS）对航空发动机的功能进行划分。在完成功能分解后，再在具体的子系统中进行物理分解，以此产品分解结构为基础，确定开展系统分析的重要功能项目。然后按照以上研究的具体分析方法和流程，对确定的重要功能项目逐一开展预防性维修分析。

依据某型发动机设计资料，对其中的一个重要功能项目——72-20-00风扇增压级单元体开展完整的分析，得到的分析结果如表1所示。

表1 预防性维修分析任务

4 结束语

在确定航空产品的维修大纲时，民用航空动力装置的系统分析方法对确定预防性维修任务非常重要。本文研究的S4000P以及常用的MSG-3方法都是国际上重要的预防性维修大纲制定的行业规范。虽然目前中国民航局推荐制定飞机计划维修要求时采用最新的MSG-3标准，但S4000P标准也有其优势。特别是在整个产品后勤保障领域ASD系列标准及接口问题上，具有更加完整的论述，逻辑严密，对提升基于正向研制思维的产品后勤保障分析技术能力具有重要的借鉴意义。