民用飛機(jī)系統(tǒng)維修規(guī)劃方法研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，民機(jī)性能和技術(shù)復(fù)雜度的不斷提高，民機(jī)維修費(fèi)用已經(jīng)占到購(gòu)買價(jià)格的三分之二，直接運(yùn)營(yíng)成本的10％~20％。而維修費(fèi)用的高低與維修規(guī)劃的合理與否有著密不可分的關(guān)系。民機(jī)維修規(guī)劃包括系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、區(qū)域、閃電/高強(qiáng)度輻射場(chǎng)防護(hù)四部分，系統(tǒng)部分的維修規(guī)劃（簡(jiǎn)稱系統(tǒng)維修規(guī)劃）作為其中最主要的部分，民機(jī)制造商和航空公司都對(duì)其給予了極大的關(guān)注。系統(tǒng)維修規(guī)劃的最終目標(biāo)是合理確定系統(tǒng)各部件的維修任務(wù)，鑒于目前主要憑借經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行民機(jī)系統(tǒng)維修規(guī)劃

2、的不足，本文建立了以維修優(yōu)化模型為基礎(chǔ)的民機(jī)系統(tǒng)維修規(guī)劃方法。其中，針對(duì)單部件維修優(yōu)化模型不能完全滿足系統(tǒng)維修規(guī)劃要求的現(xiàn)實(shí)，從多部件維修優(yōu)化的角度出發(fā)，對(duì)民機(jī)系統(tǒng)維修中亟待解決的備用系統(tǒng)維修優(yōu)化、并聯(lián)系統(tǒng)維修優(yōu)化、單元體系統(tǒng)的維修優(yōu)化、系統(tǒng)維修方案的制定等問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。在上述研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)MSG-3維修思想，開(kāi)發(fā)了我國(guó)首個(gè)用于民機(jī)系統(tǒng)維修規(guī)劃的決策支持輔助系統(tǒng)（MPAS）。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下： （1）備用系統(tǒng)是

3、在主系統(tǒng)發(fā)生故障的緊急情況下，用于替代主系統(tǒng)的功能或消除、減少主系統(tǒng)故障帶來(lái)的影響，因此具有非常重要的作用。由于備用系統(tǒng)長(zhǎng)期處于非工作狀態(tài)，所以其故障具有隱蔽性，本文針對(duì)隱蔽故障是否具有延遲性的特點(diǎn)，分別提出了不等間隔的使用檢查和功能檢測(cè)策略。在此基礎(chǔ)上，考慮了主系統(tǒng)的故障率對(duì)備用系統(tǒng)維修優(yōu)化的影響，以可用度為約束、期望維修費(fèi)用率為目標(biāo)函數(shù)，建立了備用系統(tǒng)的維修優(yōu)化模型，該優(yōu)化模型更具合理性。 （2）為了提高系統(tǒng)的可靠度，并聯(lián)技

4、術(shù)在民機(jī)系統(tǒng)上被廣泛地采用。針對(duì)兩部件并聯(lián)系統(tǒng)中的兩冗余部件在物理性能、工作環(huán)境等方面的相似性以及檢測(cè)時(shí)存在不完備的特點(diǎn)，提出了不完備交叉檢測(cè)策略。為此，分析了冗余部件之間的故障相關(guān)形式和故障影響模式，研究了并聯(lián)系統(tǒng)在此策略下的不同更新情況和相應(yīng)的更新概率，以檢測(cè)間隔和檢測(cè)次數(shù)為優(yōu)化變量、可靠度為約束、期望維修費(fèi)用率為目標(biāo)函數(shù)，建立了并聯(lián)系統(tǒng)的維修優(yōu)化模型，該優(yōu)化模型更加符合實(shí)際情況。 （3）單元體系統(tǒng)中某個(gè)部件發(fā)生故障時(shí)，通常

5、會(huì)利用對(duì)故障部件維修的機(jī)會(huì)，對(duì)系統(tǒng)中短期內(nèi)需要維修的其它部件，同時(shí)進(jìn)行預(yù)防性維修，以達(dá)到節(jié)約系統(tǒng)維修費(fèi)用的目的。本文針對(duì)具有這一特點(diǎn)的單元體系統(tǒng)，提出采用機(jī)會(huì)維修策略，策略中考慮了實(shí)際維修中的最小維修，以及部件不同故障類型采用不同維修等級(jí)的情況。為此，引入更新過(guò)程理論對(duì)系統(tǒng)中各部件的機(jī)會(huì)維修概率密度和更新過(guò)程進(jìn)行了研究，并以機(jī)會(huì)維修役齡為優(yōu)化變量、期望維修費(fèi)用率為目標(biāo)函數(shù)，建立了單元體系統(tǒng)的機(jī)會(huì)維修優(yōu)化模型。該模型為單元體系統(tǒng)的機(jī)會(huì)維修

6、役齡的確定提供了理論方法。 （4）針對(duì)民機(jī)系統(tǒng)部分維修任務(wù)多、費(fèi)用高、維修間隔差別大的特點(diǎn)，基于間接成組維修策略，提出了民機(jī)系統(tǒng)維修方案的制定方法。首先，結(jié)合民機(jī)運(yùn)營(yíng)和維修的特點(diǎn)，分析了民機(jī)系統(tǒng)中各類型維修任務(wù)費(fèi)用；然后，研究了成組維修對(duì)民機(jī)系統(tǒng)整體維修費(fèi)用率及利用率的影響；最后，以基本定檢間隔和各部件維修任務(wù)間隔為優(yōu)化變量、民機(jī)利用率和可靠度為約束、維修費(fèi)用最小化為目標(biāo)函數(shù)，建立了民機(jī)系統(tǒng)維修任務(wù)的優(yōu)化成組模型。該方法為民機(jī)系

7、統(tǒng)制造商制定維修計(jì)劃文件，航空公司制定維修方案提供了理論支持。 （5）針對(duì)民機(jī)系統(tǒng)維修規(guī)劃難度大、任務(wù)重以及重復(fù)性強(qiáng)的特點(diǎn)，從飛機(jī)制造商和航空公司的實(shí)際需求出發(fā)，根據(jù)MSG-3維修思想目標(biāo)、內(nèi)容和程序，運(yùn)用決策支持系統(tǒng)的理論和方法，以維修優(yōu)化模型為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)了我國(guó)首個(gè)用于民機(jī)系統(tǒng)維修規(guī)劃的MPAS。該系統(tǒng)已經(jīng)正式交付中航商用飛機(jī)有限公司、中航第一飛機(jī)設(shè)計(jì)院和ARJ21飛機(jī)的主要系統(tǒng)供應(yīng)商在制訂ARJ21飛機(jī)維修大綱中使用，應(yīng)用效