航空装备维修发展过程研究

谢 斌 蔡忠春 贾 明 李晓明

（中国人民解放军空军航空大学航空机械工程系 吉林 长春 130022）

0 引言

航空装备是指以飞机为主体的作战、保障器具的统称。航空装备是现代航空兵作战制胜的重要法宝，尤其是在在喷气式飞机诞生之后，以其快速出动、远程打击的特点得到了快速发展和广泛使用。影响航空装备战斗力最大的因素莫过于保障的能力大小，以色列空军在屡次中东战争中以少胜多、以弱胜强的经典战例就是最好的证明，强大的保障维修能力，是弥补装备数量不足的最有效方法。

1 航空维修的发展历程

航空装备的维修保障与航空装备本身的发展一样，也经历了漫长的积累和发展过程。自飞机诞生以来，航空维修主要经历了4个发展阶段[1]。

第一阶段飞机诞生初期。该时期飞机的制造工艺简单、机械化程度不高，维修的任务也比较简单，主要进行螺丝的加固、润滑油脂的添加等，通常不再需要进行其他专业化的维修，针对这些特点，当时的飞机都采用了“随坏随修”的修复性维修，而且没有设置专门的维修保障人员，这项工作由飞行员兼任。第二阶段从二战后开始。此时，喷气式飞机成为主流，飞机不在是简单的机械累加，故障率有了大幅度上升，采用“不坏不修，坏了才修”的维修明显不能满足要求。此时，针对部件故障的周期性，采用了在故障出现前更换部件的预防性维修，这种维修方式到现在依然是维修的主流。第三阶段从20世纪70年代末开始。这一时期，飞机已经向机电一体化的方向发展，依靠单一的维修模式不能满足要求。因此，开始采用视情维修、预防性维修、修复性维修或改进性维修等多种形式相结合的维修方式。第四阶段从20世纪末开始。这个时期的主要特点是电子技术、信息化技术得到飞速发展和广泛应用，对航空装备故障的判断、处理有了更加客观的依据，尤其是一些人达不到的部件，比如发动机转子等。现代信息化、快速、精确的维修技术的进步不断促使预测性维修逐渐走向成熟。

2 现代维修发展的重点

维修的理论与技术跟其他事物的发展一样，也是一个不断探索、进步的过程。而理论作为技术的先导，具有引领性的作用。现代维修理论发展主要体现以下几个方面。

2.1 虚拟维修

虚拟维修的诞生主要是由于飞机系统越来越庞大、复杂，故障的出现难以预料和假设，并且实物演练代价高昂，现代电子计算机的飞速发展为解决这一问题提供了可能。西方国家早在20世纪80年代就已经把这一技术应用在飞行模拟训练上，而后逐步拓展到后勤维修保障训练，并且取得了较好的效益。

虚拟维修至今没有统一的定义，参考相关文献[2][3]，可以给出这样的定义：虚拟维修是利用电子计算机技术通过建模来仿真维修的时机、动作，并进行评价的维修方式。目前，虚拟维修的研究只是在具体的维修操作上，如起落架的拆卸、油路故障的快速排除等，对全过程的维修虚拟和产品虚拟维修过程的仿真调度与控制研究两个方面缺乏拓展性研究。可以预见，下一步发展的重点将实现从局限的虚拟到维修全过程细节的仿真。

国外虚拟维修已经进入实用化阶段，如美国Sheppard空军基地363中队的机务士官学校的GOSE（操作训练）系统，虽然不是特别完善，但是验证了这一维修方式的可行性、证明了其良好的军事和经济效益。我国在虚拟维修方面也已取得阶段性成果，国防科技大学联合其他高校及兵器工业系统总体部开发的虚拟维修性分析及评价系统，是国内比较成熟的虚拟系统。

虚拟维修最大的优点就是可以以最小的成本达到预期的训练、培训目的，这对降低当前急剧上涨的飞机维护费用有非常明显的作用，这也是当前大力推行这一维修的主要原因。

2.2 基于状态的维修

CBM是基于状态维修的英文缩略，CBM是一种先进的维修方式,它通过对装备状态进行在线或离线监测,诊断装备的故障机理并准确预测装备的剩余寿命,进而判断设备的维修需求[4]。状态维修是在检测技术、信号分析处理和计算机技术的进步，以及航空装备故障诊断技术和维修分析决策技术充分发展的基础上出现的维修方式。基于状态的维修的基础是新型号飞机信息化程度大幅度提高，具有状态诊断的软硬件配置，如美国的第四代战机F22和F35机体内装载有大量高性能传感器，很大程度上具有自诊断能力。

在CBM的基础上，充分引入新的维修技术、维修方法发展成CBM+，即增强性基于状态的维修，CBM+相比CBM更加注重实时状态的监控、故障的快速精确诊断。

作为预防性维修的一种先进手段,状态维修能有效克服定期维修造成装备维修过度或维修不足的问题,产生了巨大的军事效益和经济效益。要充分发挥CBM在维修中的作用，需要进一步加强状态监测和故障诊断技术的研究,以及根据故障快速制定维修策略的能力。

2.3 远程维修

远程维修服务是维修决策支持与现代通讯技术、计算机技术和故障诊断技术等相结合的新型维修技术。远程维修得到快速的发展根本原因是现代设计制造的飞机信息化程度高、机构复杂、功能联系紧密，远程维修充分利用了电子计算机技术、通信技术等先进现代化手段。运用基于远程网络的远程维修服务系统，可以对航空装备的状态进行实时监控，在故障发生前，或故障发生后的最短时间内做出快速反应，并采取适当的预防或应对措施，最大可能地减少损失。

远程维修是以计算机互联网为依托，采用各种新兴技术，如分布运算、管理、数据仓库与数据挖掘等，利用互联网实现故障分析、资源管理、策略制定等一般维修将维修决策支持的范围扩大到整个互联网，以实现资源共享、开放和数据等传统方式不具备的功用[5]。

美军在第四代战机上大力推广、应用了这一维修方式，战机在海外基地出现的复杂故障可以通过远程网络由远在千里之外的专家诊断，可以通过航材供给网最快速度调拨缺乏的航材。

可以以最快的速度、最好的维修质量远程保障飞机持久的战斗力，远程维修是解决飞机远离驻地执行任务，维修保障人力、航材不足的必然选择。远程维修能力也是现代战机必须具备的能力之一。

3 未来发展的重点

航空装备维修经历了从简单到复杂、从粗放到精细的过程，现代航空装备的维修保障理论已经趋于成熟，但对维修理论、维修技术的探索却始终没有停止过，未来航空装备的保障将会向快速化、精准化、集约化方向发展。

［1］栗琳,朱斌,陈龙.国外维修保障理念的最新发展[J].航空制造技术,2010,53(20):40-43.

［2］周栋,霍琳,王美慧.虚拟维修技术研究与应用[J].北京航空航天大学学报,2011,37(2):231-236.

［3］焦玉民,张琦,屈宏伟.虚拟维修技术研究与展望[J].中国工程机械学报,2011,9(3):359-366.

［4］张伟,康建设.基于信息神经网络的状态维修[J].仪器仪表学报,2005,26(8):617-619

［5］尚伟昌,李执力,傅鹏程.武器装备远程维修服务系统设计研究[J].国防技术基础,2008,37(1):50-54.