民用航空器的维修管理

第二节　民用航空器的维修管理

一、民用航空器维修的重大意义

1．航空器维修的重要性

任何生产工具都可以通过维护和修理来保证它在正常寿命期间内的工作状态和工作效能，越是重要和复杂的机器，越需要精心的维护和修理。航空器是高技术、高成本的产品，更重要的是它涉及安全问题，因而航空器的维修成为航空器运行中的一个突出问题，任何一次航空器的飞行都是以必要的维护维修工作来保证的。据统计，平均每1个小时的飞行要有3．5～4个小时的维修工作做准备。维修工作的重要性体现在3个方面。

（1）保障飞行安全。安全始终在航空业中占据重要位置，尽管影响飞行安全因素很多，但是航空器的适航性是保证飞行安全的基本条件。如果航空器本身是不适航的，其他因素无论如何改善也改变不了航行不安全的状况。因此完善维修管理，减少维修差错，保证航空器的适航性，成为维修管理的第一目的。

航空业发展的初期，一半左右的飞行事故是由于航空器本身的质量问题造成的，其中一大部分又是由于维修不当引起。通过近百年的努力，在付出了大量的代价之后，才发展了一套科学、严格维修管理的体制和方法，使得由航空器本身质量引起的空难降低到不足7%。

（2）保障航班的正点率。航空运输是以速度和时间为特征的，正点运行对于任何一个航空器使用者来说都是选择空运首要考虑的问题。一个航空公司的航班正常率不仅关系到公司的信誉，有时还会决定是否直接造成巨大的经济损失。因此，一个好的航空公司必须有一个完善的维修体系作为后援，才能保证它的航班正常。

（3）影响经营成本。在航空运输企业的直接营运成本中，维修费用一般要占到18%～25%，改善维修管理和维修技术质量对降低成本有极大的作用。

早期的飞机维修以安全为主要目的，对经济性则考虑较少，维修成本高但效果并不好。20世纪60年代，新的维修思想要求维修管理在安全第一的前提下，同时成本也要求达到最低，对促成航空运输的普遍发展起了重要作用。

2．航空器维修单位与外部的关系

（1）与适航部门的关系。在适航管理一节中我们已经讲到适航部门是政府对航空器安全负责的主管部门，航空器的维修是持续适航管理的重要内容，因此从技术角度来说适航当局是维修部门的直接领导。维修单位的运行要通过适航部门的审核，取得许可证后才有维修资格，专业人员要有适航当局的执照才能上岗。各机型飞机的维护大纲、维修计划文件、工作文件都须经适航部门批准，适航部门下发的适航文件和适航指令都具法律或法规的性质，必须遵照执行。在另一方面，维修单位在维修中遇到的情况和问题，也是适航部门了解情况和制定修改政策的依据，适航部门和维修单位的共同协作才能保证航空器适航工作的顺利进行。

（2）与制造厂商的关系。由于航空器的成本高而且运行时间很长（一般中型以上飞机的飞行时间超过30 000小时，持续运行时间在10年以上），因此航空器制造厂对航空器的维修承担着重要的责任和义务。

维修部门的任务是保证维修的零部件和航空器达到或保持原设计的固有功能，因维修的基本技术标准是由制造厂商制定的。对于一个新的机型，制造厂是维修大纲和维修计划文件的主要制定者，经过适航部门批准成为正式文件。维修部门据此结合自己的具体情况制定出自己的文件，但在使用过程中出现的问题经常需要制造厂的技术支援。另外，维修的部件只能达到它原有的设计水平，不可能超过原有设计水平，因此会出现一些维修能力不能解决的问题。这些问题是设计和制造过程带来的，要返回到制造厂去解决。通常一个使用单位反映出来的问题，会对这一机型的所有飞机有普遍意义，这就要通过制造厂发布维修通告或更改通知，使所有航空器使用者采取预防措施。

（3）与航材供应厂商的关系。现代的大型客机由上百万个零部件组成，供应零部件厂商一般都要有几十家，航材的供应要求保证质量和及时性，任何一个劣质的航材都是飞行安全的威胁。航材的及时供应是保证维修工作按期完成的必要条件，因此维修单必须有稳定可靠的航材供应渠道。对使用的航材要有严格的检验、存放和管理程序，慎重选择货商，这样才能保障维修质量。

二、航空器维修理论与方式

1．航空器维修理论的发展

早期，人们为了保证飞行安全减少飞行事故，意识到需要在飞机设计上加大零部件的安全系数，使得飞机的结构的强度过高。这样一方面不利于提高飞机性能，另一方面也造成材料浪费，得不到充分利用，影响经济性。但即使这样也解决不了在长期使用中出现的故障，有时故障会突然出现造成极为严重后果。通过研究得出的结论是：航空器的故障和使用的时间是有一定的关系，本着安全第一、预防为主的指导思想，建立起了早期或者说是传统的定期维修理论，按照零部件使用时间的长短和“寿命”来维修，到了这个“寿命”就必须更新或修理。为防止未到寿命期就发生问题，规定了定期检查，大拆大卸，翻修或大修。

随着喷气飞机进入民航运输和航空运输量的增大，以及民用飞机技术设备的现代化程度增高，按照传统维修理论实施定期维修、翻修不仅使维修费用增加，由于频繁维修，周期过短，拆卸次数过多，事故不降反升。1961年之后，首先在美国开始了新的维修理论研究，通过对故障的分析和经验总结，得到了如下结论：

（1）航空器的整体可靠性是由各个系统的综合功能决定的，不是和每个零部件的可靠性必然联系在一起的，有些零部件的损坏，并不直接影响到飞行安全，或者只是影响经济收益，或是可由其他零部件或其他系统的功能来补偿，对于这样的零部件定期翻修是不必要的。因此对每个系统或每个零部件都要从航空器的整体可靠性去分析，分出哪些是有严重影响的，哪些不是，从而区别对待。

（2）对于零部件失效分析发现：故障率的出现是随机的，68%的零部件并不适用于定期维修。

（3）从飞机的整体可靠性来考查，真正影响飞行安全的零部件故障只占整个故障的一小部分，而且这种联系和影响可以通过设计来减少或消除，从而产生了余度设计、破损安全设计等方法。

（4）维修和设计是联系在一起的，维修只能保证设计所要求的固有性能，如果维修达到了这一水平，而问题仍然出现，就必须从设计制造上来解决问题。

（5）针对不同的零部件要采取不同的维修方式，维修工作不够，使可靠性降低，维修工作过量同样会使可靠性降低。

这些思想的确立就形成了一套以可靠性为中心的维修理论。这个理论的核心是从航空器的整体可靠性出发，对每个零部件的可靠性进行分析，针对具体情况，制定出具体的维修方法，这种维修思想不是抛弃了传统的定期维修理论，而是把定期维修的概念作为针对某一部分零部件的方法吸收到新理论中。

2．航空器维修方式

在新的维修理论下，航空器的维修方式主要有3种。

1）定时维修方式

这是传统的维修方式，对初期磨合段故障率高的零部件，给予一定的使用期限，到时候予以更换、报废，这类部件称为定寿件，其使用期限往往决定着检修的时期。从表面看这种方式和以前的维修没有什么不同，但实质上有了很大区别。一是这种定寿零部件数从原来的占总零部件的90%以上，减少到10%左右，有的机种只占到7%，只包括发动机的涡轮盘、涡轮轴，操纵面的操纵件等。另外通过设计和材料的改进，这些零部件的翻修期限大大增加，有资料表明1975年以后的翻修期限比1960年增加了10倍以上。

2）视情维修

对于初期磨合段故障稳定后，故障出现一直是随机的，且故障率保持不变的零部件，由于没有一个明显的故障增长时限，按照定期维修，不但不能充分发挥这个零部件的效能，同时也不能减少故障的发生。通过对这些零部件使用情况的监测和观察，根据零部件的具体情况来决定维修或更换，这种维修方式叫做视情维修。要实行视情维修，首先是能对零部件的技术状况作出判断，从而避免出现突然发生的影响安全的事故，这就要对视情维修的零部件定出具体的检测手段、检测标准，并有相应的检测时间。在设计方面也要考虑这些零部件如何在原位检查，以便能快速地更换。随着无损检测技术的发展，视情维修零部件范围不断扩大。视情维修尽管和定时维修一样是定期检测的，但和定时维修有根本的不同。视情维修通过检测来决定零部件是否继续使用，而不是把到期的零部件“一刀切”地报废更换。同时检测使用多种手段监控，多种参数来判明零部件的技术状况，而不像定时维修中绝大部分的零部件是拆下来分解检查的。因此，视情维修带来的好处是减少了工作量，缩短了工作时间，充分利用了零部件。由于减少了拆装，多数情况下还降低了事故率。

3）状态监控

从对零部件的故障分析上还可以看出，有一部分零部件对航空器的飞行安全并不造成直接影响，譬如有备份的设备或只对飞机某一个子系统有影响的零部件等。这些零部件即使发生故障，飞机仍然安全运行，那就不必在故障发生前下大力气去预防，而待故障发生后及时加以排除即可，这样可以节省大量的人力和物力。但要做到及时排除故障就必须对这些零部件进行有效的监控，一旦发生故障可以立即发现，留待可能的时刻进行排故，这种维修方式称为状态监控。这种方式不是放任不管，而是建立起一套对零部件监控的体系来预防故障的后果，使它不致发展成严重故障或使故障率超限。

以可靠性为中心的维修理论产生了3种维修方式，3种维修方式用于3类不同的零部件，这样使得整个维修工作出现了革命性的变化。

（1）它使维修工作因零部件采取相宜的办法，改变了传统方法的单一统一拆换的方式，使维护质量大为提高，维护成本大为下降。

（2）使维修和多种新技术结合，在保证质量的同时，也使维修的初期投资（购置检测设备和培训人员）增加，同时使维修计划工作变得复杂。

（3）维修和设计紧密结合起来，设计时要考虑到维修的方便和成本（如对视情维修件要加开检查孔），在整机的仪表部分要增加监控系统，增加机载自检测系统等，反过来维修中出现的问题及其解决方法会引起设计的修改或改装。

（4）航空器的整体可靠性和零部件的可靠性及两者之间的联系是建立在大量数据的统计和分析之上的，因而在新的体系中可靠性数据的积累、分析，信息的传递成为不可缺少的重要环节。

三、航空器维修的生产管理

1．维修单位的组织

维修部门在整个航空公司中是个工作量大、任务繁多且相对独立的部门。一个大中型航空公司的机务维修人员约占整个公司人数的20%～25%。各公司的维修组织大体上可以分为3类：

（1）集中型组织结构。小型航空公司由于任务量小，管理部门也少，通常采用集中制，设置3个部门，由主管生产和工程的副总经理负责，下属生产和控制部门、工程和质量保证部门、采购和财务部门。由于维修技术的复杂化，维修设备越来越昂贵，维修任务量减少而维修费用增高，越来越多的小航空公司趋向于把大的维修项目承包给大型航空公司，以降低成本。

（2）功能型的组织结构。这是传统的大航空公司的维修部门结构，它和前面的小公司组织方式的原则是一致的，即按管理功能分设机构，只不过因为任务量加大，分工更细而已。它主要由主管维修和工程的副总经理负责，下设机体和部件部、发动机部、工程部、计划部、质量保证部和采购财务部。

（3）生产线型的组织结构。为了适应现代航空业的激烈竞争，一些大型航空公司的维修部门把组织形式围绕产品的生产过程来设置。这种形式的管理把权力分散到三个生产部门（航线和机体维修部、发动机维修部、部件维修部），每一个生产部门相当一个子企业，独立地处理自己的生产事务。每个生产部门下设财务部、计划部，质量保证部，检查部和其他服务部。其他的职能部门只负责支援、监督和检查。

2．航空器制造厂提供的文件

从新的理论出现开始，有关的适航当局、航空器制造厂和航空公司要按照这种理论制定一整套文件才能把它贯彻执行下去。这一整套维修文件主要有以下几种：

（1）维修评审委员会（MBR）报告。维修评审委员会是由适航当局组织的，由制造厂和使用者参加的，对维修工作的各种因素进行研究和审定的常设机构。维修评审委员会的报告包括了航空器维修的技术要求、生产要求和对经济性的要求，其中包括了对技术标准、维修时间、零部件供应、成本控制等项目。这个报告批准后，作为指导性文件推荐给维修单位，维修单位以此为基础，制订出自己的维修方案。

（2）适航当局发布的各种适航指令、咨询通告和适航管理文件。这些文件是根据航空运行、维修中发生的问题不定期发布的。维修部门要根据这些文件的规定，不断地完善和更新自己的维修文件和维修工作。

（3）维修计划文件（MPD）。维修计划文件是制造厂向使用者提供全面的有关维修的安排和计划方面的文件，它是MBR的补充。MBR是经适航当局批准的重点在保证航空器飞行安全和适航性的文件，而MPD则包括了与适航无关的维修项目及各种推荐和参考的项目和数据。航空公司在对新机种使用没有经验的情况下，制订维修方案和计划时，MPD是最主要的依据。

（4）各类手册。制造厂向使用者提供的手册种类依据机型不同而不同，对维修部门来说主要有以下几种：

a）维修手册。规定各系统的结构、参数、维修方法、检查方法，是维修时的主要依据。

b）主最低设备清单。规定在有些设备和系统失效时，航空器仍可以从事商业飞行的最低的必要的设备，在这张清单上的设备如果出现失效，航空器禁止运行。

c）重量平衡手册。对航空器上的燃油、乘员、货物及部件的重量的控制和平衡的手册。

d）发动机手册。发动机作为机上的一个独立部分，对它的维护、检修的各种规定和说明，这个手册是由发动机制造厂负责编写的。

此外，还有飞行手册、操纵手册、设备大修的翻修手册、布线手册、无损探伤手册等都是维修部门需要用到的。

（5）服务通告和服务函件。这些文件是航空制造厂为保证航空器运行的后续性支援文件，它针对使用中发现的问题不定期发出。内容包括对设计的改进、标准的修订、使用性和经济性的改进等。这些通告属于建议性质，使用者可以选择采用。但紧急服务通告，通常涉及安全问题，一般具有强制性质。

3．维修管理的环节和过程

从总体来看维修的过程是第一步制订维修方案，第二步确定维修计划，第三步采购航材和进行生产，第四步进行可靠性的分析和评估，第五步是用可靠性分析的结果来修订技术标准和维修方案，这样就构成了一个循环，在这个循环中不断地实践修改、再实践、再修改，使维修工作不断完善，它的核心目的是提高质量，降低成本。其中计划的制订要有长期性，从采购飞机开始，要制订长期设施安排计划、人员培训的计划，然后要制订飞机运营时的计划、大修的计划，直到飞机退役的计划。这就涉及公司的方方面面，包括采购、机队规划、航班安排、维修站的建立等。在长期计划制订以后，每个年度要有年度计划。

由于大修影响飞机的运行，因而大修也要制订计划。其他日常的航线维修也要有自己的计划。

航材的供应和存储，在维修中是一个重要的问题。总原则是在保证及时供应的前提下，尽可能地减少库存。因此在决定库存量时，常会在经济效益和所冒风险之间进行权衡。通过一些程序的分析，通常能算出一个安全库存量，但是这种计算所得的安全存量还要和实际的使用经验、供货渠道等联合在一起才能做到有效的库存管理。

生产管理的核心是利用可得到的资源投入满足单位的产出需要，它的首要要求是质量，因此要把质量的控制和保证贯彻到维修生产的每个环节，同时也要满足航班的时间要求。因此在生产中要不断地缩短周期，降低成本，改进生产环节。

可靠性管理的基础是建立一套完整的数据收集系统和分析制度。数据的收集是一个相当艰巨的工作，因为它涉及的人员多而时间上要持续不断，它需要飞行人员提供数据，也需要管理人员、维修人员提供信息，而且要一直跟踪整个使用周期的状况。有了大量可信的数据，在此基础上通过可靠性分析才能得出正确结论。这些结论再送到维修审查委员会，成为新的维修文件的一部分。

4．维修的设施

在航空器维修计划中把维修工作分为航线维护、低级维护、高级维护三大类，每一类都有相应的维修设施。

1）航线维护

航线维护包括航前维护、过站维护、航后维护（24小时执行一次）。航线维护是在航站完成，一般只需要简单的检测仪器和维修拆换。现代飞机在设计中使很多零部件设计成航线可拆换件（LRU），就是为了在这些零部件有故障时可在航站上快速拆换，排除故障。

2）初级维修

指低级的定期维护。波音系列飞机规定为A检和C检，每次定检都有规定的维护和检查项目。这种检查要在维修基地进行，飞机要进入机库，机库必须要有足够大的面积停放飞机，还要有相应的工作平台、机械设备和检修设备。

3）高级维修

飞机、发动机和机载设备在经过一段时间的飞行（飞行周期）后，可能发生磨损、松动、腐蚀等现象，飞机各系统使用的工作介质，如液压油、滑油等也可能变质或短缺，需要进行更换或添加，所以经过一段时间的飞行后，就必须进行相关的检查和修理，并对飞机各系统进行检查和测试，发现和排除存在的故障和缺陷，使飞机恢复到原有的可靠性，来完成下一个飞行周期的任务。

属于高级维修的中检和D检，中检的间隔时间以年为计算单位，内容包括结构检查、客舱更新，停场时间在10天以上。D检是飞机最高级别的检修，间隔时间为20 000飞行小时以上。D检除包括前面级别的各种维修项目之外，还要对发动机进行大修、系统结构的深入检查及改装等。进行高级维修除需要机库外，还要有相应的各种车间，如发动机车间、无线电仪表车间、必要的航材间、发动机试车台等。机库内还应有一定的总装区，以保证维修后的零部件的放置和安装。D检后的飞机都要进行试飞，为此还应有试飞的部门和设施。

四、维修技术和发展趋势

1．新维修技术的出现

在20世纪60年代之后，随着以可靠性为中心的维修理论的出现、维修技术的范围已经由原来的拆卸检查、零部件翻修，扩展到对整个航空器的性能和系统进行监控和检查。在防止影响飞行安全事故的前提下，尽量减少零部件的拆装检查，维修技术的重点也转移到检查和监控技术上来。

1）无损检验技术（NDT）。无损检验是指利用声、光、热、电磁等物理效应在不影响工作性能的情况下检查工件的表面和内部缺陷，方法有：

（1）目视——光学检查。这是通用的检查方法。为了弥补人眼视力的不足，利用了多种光学辅助设备。为了加强照明，使用了反光镜、照明灯等。为了增强分辨率，使用放大镜、显微镜。为了在不拆卸分解的情况下观察视力达不到的地方，使用了从医学仪器发展起来的内窥镜，在检查一些筒状零件中，内窥镜发挥着重要作用。

（2）磁力探伤。利用磁粉和磁粉液涂在零件表面，在磁场的作用下，磁粉在缺陷旁聚集以发现肉眼不能发现的表面裂缝。

（3）射线探伤。主要使用X射线对零件内部进行透视或照相，在一些特殊情况下也使用一些穿透力更强的射线（如γ射线）来探伤。

（4）超声探伤。利用超声波的反射，探测零件内部缺陷。

（5）涡流探伤。利用物体在电场中产生涡流的情况，探测表面缺陷。

无损检验的方法还在不断发展，在维修中应用得越来越广，制造厂针对不同机型专门出版无损检验手册，作为维修文件的一个部分。

2）机载维修系统。在20世纪70年代之后，随着电子技术的发展，在新型飞机上安装了机载维修系统，它可以在飞机运行中发现、检测、记录故障，并可以对一些故障进行分析，使维修的水平大为提高。其包括：

（1）各子系统的故障探测和报警系统。这些系统能监控和记录某一个子系统，其技术性能和数据在出现故障时报警。初期的这类系统独立地向驾驶舱发出信号，随着计算机的发展，这类系统可以统一向管理计算机输出信号，再在综合显示的仪表上显示。

（2）中央维护计算机。它的功能是接受来自各子系统的监控和故障信息，把这些信息经过处理后显示在驾驶舱中并判断失效原因，向记录系统输送。有了中央维护计算机后，使机组成员可以在飞行中了解故障情况，及时采取对策，减少了机组工作负荷，也使地面的工程技术人员能得到事故的初始记录，保证信息的准确性。

（3）机载设备自测试系统。机上的飞行管理系统（包括导航、自动油门、飞行控制、惯性基准）内装有大量的电子设备，这些设备自身的可靠性对飞机的安全性有极大的影响。把这些设备拆卸检查既不经济又不能降低故障率。在这些设备中都装有机载设备自测试系统，该系统能使飞行员和地面人员在空中或地面快速检查设备性能，记录设备故障，为维修和分析设备故障提供了依据。

3）发动机监测。发动机是飞机的心脏，它高速运转不能间歇。发动机的故障多数导致飞行事故发生，对发动机运行和故障的监测能有效预防发动机故障的发生。发动机监测是近年来维修技术中取得最大进展的领域之一，主要包括：

（1）发动机状态监测系统：这种机载系统最先在通用电气公司的CF6发动机上开发出来。它能记录和监控发动机的各种参数，然后通过数据处理系统对影响发动机零件的热力学和力学物理性能的因素进行分析和趋势预测，在必要时发出维修警报。

（2）发动机油料监测系统：对发动机的滑油进行分析。首先是对滑油质量和润滑情况的监测，由于涡轮转速很高，这种监测对喷气发动机的重要性要高于活塞式发动机。

对发动机油料杂质的监控分析在地面进行，通过对油中杂质，特别是微小颗粒的分析，能发现发动机轴承磨损失效的重要前兆。在大的维修部门，目前多数都装备专门的油料分析设备，通过对发动机油料的多种分析，来保证发动机的性能和预防事故的发生。

2．维修技术的发展趋势

随着航空计算机技术、通信技术、现代化管理的发展，整个生产活动进入了信息时代。航空维修也必然随之有很大的变化，维修业随着新技术、新材料、新工艺的应用和新系统、新设计、新产品的出现，将会不可避免地出现革命性的变化。

（1）设计、制造和维修的一体化，将使维修工作向快速化、集中化发展。新的维修思想已经要求在设计中充分考虑维修的需要。为了保证维修的质量和成本，保证航班的正点率，新的设计中将把外场可拆换零件的范围加大，出现外场可拆换的组件，使飞机停场时间减少，提高效率。同时组件的维修任务增加，技术设备投资增加，小型的维修基地承担不了这种任务，维护工作要向集中化发展。

（2）信息和通信科学的发展使得信息收集和分析可以不间断地进行，对信息的处理也能及时得出结论。因此维修的信息化使飞机上任何影响安全的故障可及时地提供给机组。由于空地数据通信的发展，这些信息也可随时输送到地面。20世纪90年代出现的飞机通信寻址与报告系统（ACARS）已经能把大量维修数据在飞行中传送到地面网站，这样就把维修和航行运营连成一体。故障的处理方法、维修场所和需要时间等都能在飞行时作出决定，使维修的准确性和及时性大幅度提高。

（3）维修向综合化、智能化发展。新的飞机在整个系统内实行了计算机的监控和管理，对于维修工作来说，由于电子设备的高度综合，面对的不再是过去的单个系统，而是需要从航空器的整体系统来考虑、处理问题。因此维修的故障诊断和隔离以及排除都要从全局考虑。维修专家系统的发展将帮助维修人员诊断故障，采取最优方案，这会使维修工作效率更高，同时也会带来维修机构组织的巨大变化。

习题：

1．什么是航空器适航性？适航管理的机构设置及工作内容有哪些？

2．简述我国适航管理证件体系分类及内容。

3．简述航空维修的作用及其重要意义。

4．航空器维修方式有哪几种？如何组织维修？