民航发动机预知维修决策分析

民航发动机预知维修决策分析

王洋阳

东方航空技术有限公司西北分公司 陕西省西安市 712035

【摘要】民航永恒的课题即经济性与安全性题。近年全球各国航空事业发展极为迅猛，对飞行安全也提出了越来越高的要求。飞机的核心构件是民航发动机，属于复杂且尖端的非线性时变系统，其维修及保养对飞机正常飞行至关重要，因此必须落实好发动机预知维修的具体决策。本文以分析发动机预知维修涉及的各功能模块为前提，阐述民航发动机预知维修的关键方法，期待为后续相关研究提供有效的借鉴与参考。

【关键词】民航发动机；预知维修；决策分析

所谓民航发动机预知维修即依照民航发动机点检保养记录、运行状态监测及故障诊断信息，借助数据分析、专家经验等科学手段，评估发动机故障问题及劣化的变化趋势，明确其维修种类、位置及时间，在故障真实发生前开展针对性的维修。

1民航发动机预知维修的主要内容

因为民航发动机预知维修具备如下显著特征，如信息渠道的普遍性、发动机状态的监测性、机械故障的多发性以及维修性能的高标准性等，所以对准确开展发动机预知维修提出更严苛的要求。明确预知维修涉及的功能模块，对提高飞机发动机预知维修的科学性与可靠性至关重要。其涵盖下述几个方面：

1.1信息采集处理

民航发动机维修信息采集及后续处理作为预知维修工作开展的基础，其主要包括民航发动机各部件可靠性、状态监测、部件检查、系统故障等各层面信息数据的采集、归结及处理。为后续民航发动机开展预知维修、准确评估维修状态、监测发动机运行水平提供扎实的基础信息依据。

1.2可靠性评估

以对民航发动机开展准确预知维修作为基础，随后对其展开可靠性评价。这种可靠性的有效评估是以小样本系统和性能两类可靠性评估的结果集合而成。上述可靠性评估时借鉴的基础数据和服务目标来源各异。就时间维度而言，对民航发动机开展可靠性评估是预知维修的重要构成，可靠性评估要突出对发动机状态评估的动态性。只有落实好可靠性评估方能尽可能防止发动机出现“失修”与“过修”现象，提升民航发动机预知维修的准确性与安全性。

1.3剩余寿命预测

民航发动机运行寿命与安全性、可用性及维修性息息相关，因此准确预测民航发动机至关重要。剩余寿命预测包括如下工作：一是明确在翼发动机寿命预测决策及控制方法；二是借助可靠性来推算定时维修的发动机或其他构件的平均剩余使用寿命，并调整维修时间。要借助状态预估发动机的设计使用寿命作为限定，结合制造商的使用标准及适航当局的明确规定明确其民航发动机的预知维修决策情况。以确保安全为前提的同时科学调整维修费用。

1.4维修决策

维修决策为以产品劣化情况为切入点而明确的维修方案，涵盖决策依据、维修方法及执行时机。现阶段关于民航发动机维修决策规划多是借助以往经验或维修决策模型来明确各构件维修时间及具体任务。

2民航发动机预知维修的决策方法

以民航发动机为对象开展预知维修决策本身即为一项系统且复杂的决策工程，其中涉及跨学科的知识运用。现阶段常用的预知维修决策方法围绕着上节分析的主要内容展开，下面详细说明。

2.1预知维修——信息采集处理的决策方法

就发动机预知维修数据信息属性而言，有定性和定量两类数据之分，而从数据来源渠道而言，则有事件、监测等数据之分等。这些数据的侧重面各有不同，互为补充且可互为验证，多方融合可更准确地揭示出发动机可靠性的真实状况。发动机维修数据的采集渠道主要有飞机的机上状态监测系统及机电系统，其中发动机参数采集主要来源于民航发动机自动调节器、油门部位、机械转速、温度、进气道调节平台等传感器信息数据，其经串口将数据传送至民航机为后续，随后进行数据处理提供有效依据。

2.2预知维修——可靠性评估的决策方法

发动机故障信息相对不多，其对发动机开展可靠性评估主要是围绕着小子样问题进行的各类可靠性评估。我国民航机队规模普遍偏小，且同一机型和使用情况的飞机少之又少，此类问题在统计学视角称作小子样问题。如何充分结合各类先验信息，对发动机的使用状态做出准确的评估是实现发动机预知维修的理论基础及重要保障。可靠性评估常用威布尔分布进行，优势在于数学处理便捷、物理背景清晰且实践应用广泛。其结合飞机发动机实际运行情况，计算得出系统故障时间判据，提升评估的准确性与分析的科学性。

2.3预知维修——剩余寿命预测的决策方法

民航发动机剩余寿命预测主要工作为性能退化状态的有效评估，引入HMM使用寿命预测模块开展剩余寿命的准确预测。准确发动机的剩余使用寿命为落实预知维修决策的前提基础，其准确性直接左右着后续预知维修的水平及品质。预测发动机能够可依照其运行状态监测的各项数据信息，利用特征民航航空发动机的具体剩余寿命。剩余寿命预测为预知性维修提供坚实的技术支撑。

2.4预知维修——维修决策的决策方法

以民航发动机为对象的预知维修决策建模包含下述部分：一是明确预知维修目标，保证目标合理化。包括安全性目标上限、费用最小化目标及可用度目标上限等；二是创建发动机状态分析模型，遵循监测参数来评估发动机的运行状态及状态连续转移过程；三是明确预知维修的时间间隔、所用方法、等级阈值以及决策范围；四是确定决策方法，如遗传算法、组合优化等；五是结合具体优化目标设计各决策变量。

结语

本文通过分析民航发动机的预知维修决策，明确其主要内容，并提升决策的具方法。通过分析可知，信息采集处理、可靠性评价、寿命预测及维修决策等为发动机预知维修决策的主要环节，使发动机预知维修体系得以健全和完善。未来要强化上述四个方面的作，提升发动机预防维修决策的科学性。

参考文献：

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[2]曹惠玲、崔科璐、郭静.非完美维修下民航发动机剩余寿命预测[J].机械科学与技术，2020，39（12）：1969-1974.

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