民用飛機系統(tǒng)維修規(guī)劃方法研究.pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展，民機性能和技術復雜度的不斷提高，民機維修費用已經占到購買價格的三分之二，直接運營成本的10％~20％。而維修費用的高低與維修規(guī)劃的合理與否有著密不可分的關系。民機維修規(guī)劃包括系統(tǒng)、結構、區(qū)域、閃電/高強度輻射場防護四部分，系統(tǒng)部分的維修規(guī)劃（簡稱系統(tǒng)維修規(guī)劃）作為其中最主要的部分，民機制造商和航空公司都對其給予了極大的關注。系統(tǒng)維修規(guī)劃的最終目標是合理確定系統(tǒng)各部件的維修任務，鑒于目前主要憑借經驗進行民機系統(tǒng)維修規(guī)劃

2、的不足，本文建立了以維修優(yōu)化模型為基礎的民機系統(tǒng)維修規(guī)劃方法。其中，針對單部件維修優(yōu)化模型不能完全滿足系統(tǒng)維修規(guī)劃要求的現實，從多部件維修優(yōu)化的角度出發(fā)，對民機系統(tǒng)維修中亟待解決的備用系統(tǒng)維修優(yōu)化、并聯系統(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題進行了深入研究。在上述研究的基礎上，根據MSG-3維修思想，開發(fā)了我國首個用于民機系統(tǒng)維修規(guī)劃的決策支持輔助系統(tǒng)（MPAS）。本論文的主要研究內容如下： （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)故障帶來的影響，因此具有非常重要的作用。由于備用系統(tǒng)長期處于非工作狀態(tài)，所以其故障具有隱蔽性，本文針對隱蔽故障是否具有延遲性的特點，分別提出了不等間隔的使用檢查和功能檢測策略。在此基礎上，考慮了主系統(tǒng)的故障率對備用系統(tǒng)維修優(yōu)化的影響，以可用度為約束、期望維修費用率為目標函數，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，并聯技

4、術在民機系統(tǒng)上被廣泛地采用。針對兩部件并聯系統(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時存在不完備的特點，提出了不完備交叉檢測策略。為此，分析了冗余部件之間的故障相關形式和故障影響模式，研究了并聯系統(tǒng)在此策略下的不同更新情況和相應的更新概率，以檢測間隔和檢測次數為優(yōu)化變量、可靠度為約束、期望維修費用率為目標函數，建立了并聯系統(tǒng)的維修優(yōu)化模型，該優(yōu)化模型更加符合實際情況。 （3）單元體系統(tǒng)中某個部件發(fā)生故障時，通常

5、會利用對故障部件維修的機會，對系統(tǒng)中短期內需要維修的其它部件，同時進行預防性維修，以達到節(jié)約系統(tǒng)維修費用的目的。本文針對具有這一特點的單元體系統(tǒng)，提出采用機會維修策略，策略中考慮了實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的情況。為此，引入更新過程理論對系統(tǒng)中各部件的機會維修概率密度和更新過程進行了研究，并以機會維修役齡為優(yōu)化變量、期望維修費用率為目標函數，建立了單元體系統(tǒng)的機會維修優(yōu)化模型。該模型為單元體系統(tǒng)的機會維修

6、役齡的確定提供了理論方法。 （4）針對民機系統(tǒng)部分維修任務多、費用高、維修間隔差別大的特點，基于間接成組維修策略，提出了民機系統(tǒng)維修方案的制定方法。首先，結合民機運營和維修的特點，分析了民機系統(tǒng)中各類型維修任務費用；然后，研究了成組維修對民機系統(tǒng)整體維修費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間隔為優(yōu)化變量、民機利用率和可靠度為約束、維修費用最小化為目標函數，建立了民機系統(tǒng)維修任務的優(yōu)化成組模型。該方法為民機系

7、統(tǒng)制造商制定維修計劃文件，航空公司制定維修方案提供了理論支持。 （5）針對民機系統(tǒng)維修規(guī)劃難度大、任務重以及重復性強的特點，從飛機制造商和航空公司的實際需求出發(fā)，根據MSG-3維修思想目標、內容和程序，運用決策支持系統(tǒng)的理論和方法，以維修優(yōu)化模型為基礎，開發(fā)了我國首個用于民機系統(tǒng)維修規(guī)劃的MPAS。該系統(tǒng)已經正式交付中航商用飛機有限公司、中航第一飛機設計院和ARJ21飛機的主要系統(tǒng)供應商在制訂ARJ21飛機維修大綱中使用，應用效