民用运输类喷气式飞机低利用率维修 项目选择方法研究

马一非　冯子寒

摘要：基于运输类飞机正常利用率维修大纲，通过对维修大纲中系统/动力装置、结构、区域、L/HIRF等部分的分析结果进行再提取分析，建立了可操作的民用运输类喷气式飞机低利用率维修项目选择方法，同时结合某国产飞机型号给出了低利用率维修项目选择的应用示例。结果表明，该方法可以有效识别低利用率维修项目并保证低利用率维修项目的全面性，同时为后续制定低利用率维修方案提供关键输入。

关键词：民用运输类飞机;低利用率;维修大纲;维修项目选择

0 引言

通常，一般的民用运输类飞机是基于其利用率目标值进行MSG-3分析而最终确定正常利用率下的维修大纲的[1]。低利用率情况下飞机的运行状况与正常利用率下存在差異，可能导致其退化特性等多方面性能的不同[2]，因此需要使用低利用率维修方案。

当然，各国适航当局对飞机在低利用率下的运营也有相应的适航要求。中国民航局在咨询通告《民用航空器维修方案》（AC-121-53）中对飞机低利用率维修方案有明确的要求，“当如果在连续6个月内航空器的利用率小于维修方案中确定的预计利用率50%，则航空运营人必须进行必要的补充检查和维修工作”，同时航空运营人还须“通过向型号合格证持有人咨询，对本公司制定的维修资料和工作程序进行重新评估，并进行必要的修订”。

某国产飞机的低利用率维修方案是将MRBR中所有的非日历时限的维修任务都转化为日历时限执行，该方案由于没有对任务在低利用率下的适用性进行判别和甄选，导致低利用率飞机的维修成本过高，不利于飞机的市场竞争。

针对低利用率飞机的维修保障问题，美国波音公司和欧洲空客公司均在相应飞机型号上有一定的研究。波音在上世纪末发布了针对波音737机型的低利用率维修方案BBJ，其方案中对MRBR系统/动力装置、结构、区域及L/HIRF的所有类别的相关维修任务和间隔进行了调整和取舍[3，4];空客公司针对其A320机型也发布了相应的低利用率维修方案ACJ，空客的方案中主要是针对所有MRBR系统/动力装置项目以及可与MRBR系统/动力装置项目结合执行的项目（除适航限制项目外）进行低利用率维修间隔（日历时限）的转化[5，6]。但上述维修方案仅是最终分析结果，无法利用其开展型号分析工作。中国商飞在某国产飞机型号研制和运营过程中，以同时保证咨询通告AC-121-53中对飞机低利用率下的持续适航安全要求和航空运营人的低维修成本要求为目标，对飞机在低利用率情况下的维修方案进行深入研究和优化，形成了可操作的具有普适性的低利用率维修项目选择方法。本文将结合某国产飞机型号的应用案例具体介绍低利用率维修项目的选择方法。

1 低利用率维修项目选择方法概述

低利用率维修项目选择是在正常利用率维修大纲的基础上，从各项维修任务出发，分别研究低利用率下系统/动力装置、结构、区域、L/HIRF维修项目，逐项梳理维修项目选择、维修任务确定过程中涉及的各项影响因素，在低利用率条件下，评估适用性及差异性，最终确定维修项目及维修任务[6]。

图1为低利用率维修项目选择流程，是按照系统/动力装置、结构、区域、L/HIRF类别筛选维修任务;提取维修任务基本信息;判断低利用率对原维修任务中因素的影响;确定低利用率项目维修任务清单。在确定低利用率项目维修任务清单后，可以根据间隔框架对任务维修间隔进行调整和确定，并作为制定低利用率维修方案时的输入。

2 低利用率维修项目选择分析步骤和方法

2.1 系统/动力装置任务LUR选择方法

通过研究CAAC适航规章和AC咨询通告，发现目前对于低利用率维修方案的适航要求主要来自于AC-121-53《民用航空器维修方案》。研究空客A320飞机公务机ACJ的维修方案和波音737公务机BBJ的维修方案中的低利用率维修任务，发现除了AC-121-53《民用航空器维修方案》中的要求，低利用率维修项目的选择还应该包含：

1） 部件工作介质与外界大气接通，大气中的污染物会导致部件堵塞、性能衰退或失效。

2） 部件工作环境存在油液，油液腐蚀、凝固、污染可能导致部件堵塞、性能衰退或失效。

3） 部件功能特性随着时间的增加逐渐衰退，最终导致失效，如电池、提供锁紧力的锁扣、弹簧等。

4） 运动部件具有较高的位置精度要求，随着时间的增加运动部件由于润滑性能下降、锁紧力变化、环境污染、磨损、卡滞将导致活动精度衰退。

5） 部件功能用于维持压力，随着时间的增加压力逐渐泄漏。

因此，在判断每个维修任务是否属于低利用率维修任务时，可以按照以上条件对维修任务对应的故障原因进行判断。

基于正常利用率维修方案的MSG-3分析报告[7]，需要对系统MSI任务制定时针对的部件故障原因机理按照表1中影响因素进行逐一筛选。如果符合表1中的任意一项，则该系统定检维修任务可作为低利用率维修项目进入后续的间隔确定分析步骤，否则该系统定检维修任务在低利用率维修方案和正常利用率维修方案中的间隔及单位应保持不变[8，9]。

此外，对于正常利用率维修方案中的以下系统MSI定检任务，可以不用考虑低利用维修项目分析。

1） 间隔包含日历时的MSI定检任务，原间隔可直接在低利用率维修方案中使用;

2） 间隔为寿命期的MSI定检任务，如发动机、APU寿命件的报废，原间隔可直接在低利用率维修方案中使用;

3） 间隔为VR的MSI定检任务，原间隔可直接在低利用率维修方案中使用。

2.2 结构任务LUR选择方法

2.2.1 分析原则

在结构MSG-3分析中，任务和间隔的选择主要通过对结构部件的FD、ED和AD进行分析评级得到[10]：

FD是由循环载荷引起的裂纹或裂纹组的萌生及其扩展。疲劳损伤是飞机使用（飞行循环）过程损伤持续累积的结果。对疲劳损伤进行疲劳和损伤容限分析属于定量分析，得到裂纹扩展、剩余强度和可探测性数据。所有SSI 都需要进行疲劳和损伤容限分析。

ED是指腐蚀或应力腐蚀，一般由日历时间确定，其特点是由不利环境造成结构功能恶化。所以，除了考虑材料对腐蚀和应力腐蚀的敏感性及对结构组件采用的保护措施之外，还应考虑飞机结构可能因其暴露在不利环境中引起的损伤。

AD是由一些偶然事件出现而导致结构固有剩余强度降低的损伤。在飞机的寿命期内偶然损伤出现的概率都是不变的。损伤的来源包括飞机和系统的内部和外部的任何影响，可归为两类：1）制造缺陷（在装配期间）;2）在使用和维修活动中引起的偶然损伤。

AD易感性评估包括判断来自于一个或多个损伤源的暴露频率和损伤的位置，损伤来源如表2所示。

其中，对AD易感性有影響的8个因素中，除第4、6、7项之外，其余因素均与飞机利用率有直接关系，其可能性和飞机利用率约成正比。

从结构MSG-3分析的过程可以看到，对于FD导致的损伤，主要受到疲劳和损伤容限的影响，其产生的任务间隔为FC;对于ED导致的损伤，主要受到腐蚀的影响，其产生的任务间隔为日历时;对于AD导致的损伤，主要受到使用和维修活动中发生的偶然损伤，主要与飞机利用率相关。对于结构低利用率维修任务的选择，主要是将与利用率相关的任务识别出来。表3为某国产飞机PPH中规定的结构任务检查间隔框架。虽然AD和ED是单独进行分析的，但最后间隔的确定仅需要对应EDR/ADR的总等级，而EDR/ADR的总等级取EDR和ADR的最小者。因此，在确定结构低利用率维修任务时，需要对任务所对应的EDR和ADR进行分析，如果任务的间隔是AD主导且AD损伤可能性因素主要与利用率相关，则该任务可确定为结构低利用率维修任务。例如，某结构外部检查任务的间隔为4000FC或24个月，该任务对应的ADR为4，EDR为5，则EDR/ADR的总等级为4，该任务则为结构低利用率维修任务;如果该任务对应的ADR为5，EDR为4，则EDR/ADR的总等级仍为4，但4000FC或24个月的任务间隔其实是由EDR确定的，则该任务不能作为结构低利用率维修任务。

2.2.2 分析步骤

基于2.2.1中的分析原则，结构低利用率维修任务的选择主要分为7个步骤，如图2所示。

1） 确定该维修任务所对应的结构MSG-3任务。例如，结构任务53-10-09-01所对应的MSG-3任务为53-10-07-04-01。

2） 判断该结构维修任务是否源于非SSI项目。由非SSI项产生的结构检查任务，其任务间隔是WG直接给定的，不依据FD、ED、AD评级，因此非SSI项产生的结构检查任务为非结构LUR维修任务。

3） 确定该维修任务的接近方式和任务类型，如外部，DET。

4） 确定该结构维修任务所属的SSI所对应的最严酷的ED和AD等级为多少，如EDR=7，ADR=4。

5） 判断该ADR等级的可能性因素是否与利用率直接相关。例如，该ADR主要是由于跑道的碎片、残骸造成损伤可能性导致的，则为“是”。

6） 判断ADR所对应的维修间隔是否短于EDR所对应的维修间隔。

7） 如果步骤5的回答结果为“是”，则该结构维修任务属于LUR，需要进入后续间隔确定分析。

2.3 L/HIRF任务 LUR选择方法

2.3.1 分析原则

在L/HIRF的MSG-3分析中，任务和间隔的选择主要通过确定L/HIRF防护项目的ED、AD敏感度等级、综合的ED/AD敏感度等级以及项目的ED/AD敏感性，并在此基础上对项目是否需要L/HIRF维修任务、L/HIRF防护项目预期功能退化结合L/HIRF事件是否妨碍飞机持续安全飞行或着陆进行判断，以便进行后续分析。

环境损伤ED的影响由L/HIRF防护项目对损伤的敏感度等级确定，敏感度等级是综合考虑L/HIRF防护项目的环境等级和防护项目的设计可靠性确定的，最终的环境损伤敏感度等级选取的是所分析的部件对各项环境因素的敏感度等级的最小数值。ED主要的考虑因素包括厨房液体、厕所液体、液压油、除冰液、化学液体、燃油、湿气、振动、温度。

偶然损伤AD主要包括：维修敏感度——指维修活动中受意外损伤的可能性，使用敏感度——指使用过程中受意外损伤的可能性，见表4。

偶然损伤敏感度等级选取其中的最小数值。可以看到，维修敏感度和使用敏感度与利用率直接相关。

在完成ED和AD的敏感度等级分析后，将最终的ED、AD敏感度等级的最小数值作为综合的ED/AD敏感度等级，再由综合的ED/AD敏感度等级确定L/HIRF防护项目的ED/AD敏感性，见表5。

判断L/HIRF事件是否妨碍飞机持续安全飞行或着陆，如果“是”，则按照表格7.6-5A进行分析，最终的维修任务不能转为区域任务;如果“否”，按照表格7.6-5B进行分析，最终的维修任务需要明确是否可以作为区域候选任务。

从L/HIRF分析过程可以看出，与结构分析类似，主要是对ED和AD进行分析。对于L/HIRF低利用率维修任务的选择，主要是将与利用率相关的任务识别出来。从L/HIRF任务检查间隔框架可以看到，虽然AD和ED是单独进行分析的，但最后间隔的确定仅需要对应ED/AD的敏感度等级，而综合的ED/AD敏感度等级的总等级取ED和AD的最小者。因此，在确定L/HIRF低利用率维修任务时，需要对任务所对应的ED和AD敏感度等级进行分析，如果任务的间隔由AD主导，则该任务可确定为L/HIRF低利用率维修任务。对于ED主导的非L/HIRF低利用率维修任务，一旦飞机进入使用过程中，腐蚀就会出现并持续作用，无论利用率如何变化，其检查间隔都不应改变。

2.3.2 分析步骤

基于2.3.1中的分析原则，L/HIRF低利用率维修任务的选择主要分为5个步骤，如图3所示。

1） 确定该L/HIRF任务所对应的结构MSG-3任务。例如，L/HIRF任务20-00-21-01-01所对应的MSG-3任务为27-50-210-01-01、27-50-210-02-01和27-50-210-03-01。

2） 确定该L/HIRF维修任务的任务类型，如GVI。

3） 确定该L/HIRF维修任务所对应防护项目的ED、AD和综合ED/AD等级为多少且AD≠3。如ED=4，AD=3，ED/AD=3。将最终的ED、AD敏感度等级的最小数值作为综合的ED/AD敏感度等级。

4） 判断AD所对应的维修间隔是否短于ED所对应的维修间隔。

5） 如果步骤4的回答结果为“是”，则该L/HIRF维修任务属于LUR，需要进入后续间隔确定分析。

2.4 区域LUR选择方法

区域分析主要包括标准区域分析（SZA）和增强区域分析（ESZA），区域分析完成之后，会形成标准区域任务和增强区域任务，但区域任务最后会合并来自系统MSI、结构SSI/非SSI、L/HIRF的任务。因此，在进行低利用率的区域任务分析时，除了进行SZA和ESZA任务的低利用率分析之外，在进行区域合并任务的低利用率分析时，还应根据本文2.1、2.2和2.3的方法，对来自系统MSI、结构SSI/非SSI、L/HIRF任务进行分析，在所有合并任务完成了低利用率分析后，综合考虑合并区域任务低利用率任务选择。总体流程如图4所示。

2.4.1 标准区域任务LUR选择方法

1） 分析原则

标准区域分析考虑区域內的3个指标：稠密度等级、重要性等级以及暴露性等级，其中暴露等级选择ED暴露等级和AD暴露等级的高者，因此如果标准区域任务所对应的AD暴露等级高于ED暴露等级，且AD暴露等级的主要影响因素与飞机利用率相关时，可以将该一般区域任务确定为低利用率任务。

其中，评估AD暴露等级的主要影响因素见表6。对AD损伤有影响的7个因素中，除了第3、5、7项之外，其余因素均与飞机利用率有直接关系，其可能性和飞机利用率约成正比。

2） 分析步骤

标准区域低利用率维修任务选择流程主要分为5个步骤，如图5所示。

a. 确定标准区域（SZA）任务所对应的结构MSG-3任务。例如，区域任务ZL-110-01所对应的MSG-3任务为ZL-110-01。

b. 确定标准区域（SZA）维修任务的Importance/Density、ED、AD所对应的等级。例如，Importance/Density=1、EDR=2，ADR=4。Importance/Density是由飞机设计的布置决定的，与利用率无关。

c. 判断AD等级是否大于ED等级。如果ADR小于EDR，则最终的暴露等级是由EDR决定的，利用率下降导致的ADR降低无法影响最终的暴露等级。

d. 判断AD中是否存在非利用率因素导致当前AD等级无法降低。在MSG-3分析中，标准区域分析的AD损伤因素主要包括地面保障设备-LUR、外来物损伤-LUR、天气影响、维修频率-LUR、液体溢出、乘客活动-LUR及其他，如表7所示。

其中，地面保障设备-LUR、外来物损伤-LUR、维修频率-LUR、乘客活动-LUR与利用率相关，其余因素与利用率无关。在MSG-3分析中，AD的评级等于各因素中最严酷的值。因此，如果AD的最严酷值是非利用率因素，则AD评级无进一步降低的可能。如某任务AD评级为4，其中各因素中地面保障设备-LUR、外来物损伤-LUR的评级为4，其他因素的评级为3，因此利用率的降低可以导致最终暴露等级的降低。

e. 判断AD等级的降低是否能降低综合的暴露等级。例如，当前某国产飞机标准区域的最终评级矩阵为表8，需要判断由于AD等级降低使得暴露等级的降低，是否能影响最终的评级。假设，稠密度=3，暴露等级=3，最终评级=3，但当暴露等级降为2之后，最终评级仍为3。对于不同的利用率，计算后的AD等级是不一样的，因此是否能降低最终评级与计算使用的利用率相关。

2.4.2 增强区域任务LUR选择方法

1） 分析原则

如果区域内有EWIS，则要进行增强区域分析以确定对EWIS的检查任务（注：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，所谓可燃材料，就是去掉火源仍可能燃烧的材料（包括固体、液体、气体），但那些需由持续火源/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恢复等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[11]。

确定导线检查工作间隔。增强区域分析使用包含偶然损伤和环境损伤的等级表来确定检查工作的间隔。导线检查工作间隔确定因素及方法：首先确定偶然损伤等级和环境损伤等级，再根据矩阵关系确定总等级，最后转换为增强区域分析的检查间隔。矩阵关系图如图6所示。

偶然损伤等级（见表9）：偶然损伤等级等于各项评定指标等级值中的最高值。对AD损伤有影响的7个因素中，除了第3、5、7项之外，其余因素均与飞机利用率有直接关系，其可能性和飞机利用率约成正比。

环境损伤等级（见表10）：环境损伤等级等于各项评定指标等级值中的最高值。

利用上面的矩阵关系确定出检查间隔范围后，需综合考虑ED、AD损伤源的情况来进一步确定每一个工作的具体时间间隔：如果上面间隔等级是由多个较为恶劣的ED/AD损伤源综合得出的，最终应取短的间隔值;反之，如果只有1个ED/AD因素较为恶劣，最终可以取较长的间隔值。

2） 分析步骤

增强区域低利用率维修任务选择流程主要分为5个步骤，如图7所示。

a. 确定增强区域（ESZA）任务所对应的结构MSG-3任务。例如，区域任务ZL-113-01-01所对应的MSG-3任务为EZL-113-01。再如，区域任务20-00-01-16-01所对应的MSG-3任务为EZL-136-02。

b. 确定增强区域（ESZA）维修任务的ED、AD和最终评级结果。例如，EDR=2，ADR=2，暴露等级=3。最终评级结果的ED、AD矩阵如图8所示。

c.判断AD等级是否大于1。如果ADR等于1，则AD层级为最低，无法因为使利用率进一步降低。

d. 判断AD敏感度等级的进一步降低是否能降低最后的评级结果并延长维修间隔。从某型国产飞机的ED、AD评级矩阵来看，AD敏感度等级的降低一定会降低最后的评级结果并延长维修间隔，但其他飞机的矩阵可能无该特点，因此该步骤存在必要性。

e. 判断AD中是否存在非利用率因素导致当前AD等级无法降低。例如，在MSG-3分析中，增强区域分析的AD损伤因素主要包括地面保障设备-LUR、外来物损伤-LUR、天气影响、维修频率-LUR、液体溢出、乘客活动-LUR及其他。其中，地面保障设备-LUR、外来物损伤-LUR、维修频率-LUR、乘客活动-LUR与利用率相关，其余因素与利用率无关。

在MSG-3分析中，AD的评级等于各因素中最严酷的值，如果AD的最严酷值是非利用率因素，则AD评级无进一步降低的可能。例如，某任务AD评级为2，各因素中外来物损伤-LUR、天气影响、維修频率-LUR的评级为2，但是由于天气影响因素与利用率无关，因此即使利用率下降，天气影响的AD评级仍为2，AD的最终评级不受利用率影响。此类任务为非低利用率维修任务，见表11。

2.4.3 合并区域任务LUR选择方法

1） 分析原则

合并区域的任务来源主要包括：

a. 系统MSI转移过来的任务

b. 结构SSI和非SSI转移过来的任务

c. L/HIRF转移过来的任务

d. 区域SZA和ESZA的任务

整个合并区域任务的低利用率分析原则是需要将转移过来的各类任务分别开展低利用率分析，得到各类任务的分析结果后，再进行整个合并区域任务的最后低利用率分析[12]。

2） 分析步骤

合并区域低利用率维修任务选择流程主要分为3个步骤，如图9所示。

a. 确定合并区域任务中包含的所有MSG-3任务。例如，某合并区域中包含标准区域、系统、结构任务，见表12。

b. 对于合并区域中包含的每个任务，根据系统/结构/LHIRF/区域的分析原则，进行是否为低利用率任务的判断。

例如：某合并区域中包含标准区域、系统、结构任务判断，见表13。

c. 判断为LUR的合并任务中所包含任务的间隔是否决定整个合并任务间隔，如果是，则整个合并任务为低利用率项目，否则为非低利用率项目。

3 结论

基于运输类飞机正常利用率维修大纲，针对低利用率下系统/动力装置、结构、区域、L/HIRF维修项目的选择方法，是作为制定飞机低利用率维修方案最基础和最重要的一个环节。通过逐项梳理维修项目选择过程中涉及的各项影响因素，评估其在低利用率条件下的适用性及差异性，最终有效识别维修项目，保证了低利用率维修项目的全面性，并为后续制定低利用率维修方案提供关键输入。

本文所介绍的低利用率维修项目选择方法已经过型号的应用，结合某型国产飞机的分析案例可以表明，该分析方法已基本具备了可操作性，初步解决了该型飞机在初期运营中所遇到的利用率较低的问题。

参考文献

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