飞机电器系统关键部件的可靠性评估与维修决策

                            王伟

  北京飞机维修工程有限公司华北航线中心   北京市     101300

摘要：飞机电器系统是保证航空器正常运转的中心支撑系统，它的运行可靠程度直接影响到飞行安全和运营效率。在航空产业快速发展的大环境下，航空器服役规模不断增大，传统的依靠固定周期的可靠性评价和维修方式已经不能满足当前航空运行安全和成本控制的要求。本文针对目前飞机电器系统运维的痛点，从关键部件入手，对可靠性评估方法进行研究，利用实际运行数据进行量化分析，提出符合当前运营需求的维修决策优化方案，研究成果可以为降低飞机电器系统运维成本、提高运行可靠性提供支持。

关键词：飞机电器系统；关键部件；可靠性评估；维修决策

引言

飞机电器系统是航空器完成各种功能的物质基础，它包含电源分配、控制传输、负载驱动等各个重要部分，任何一个核心部件出现故障都会造成系统性的运行异常，严重时还会危及飞行安全。近些年来，伴随着我国民航运输业的迅速发展，国内民航机队数量不断增多，航空公司对于航空器运维成本控制的要求也越来越高，开展精准的可靠性评价、改进现有的维修决策体系，已经成为航空运维领域的一项重要研究课题。本文就该主题展开相关的研究和分析。

1系统关键部件识别与故障特征

根据航空故障统计数据和系统功能重要度，选择飞机电器系统中的航空发电机、电源控制器、配电汇流装置、航空线路连接器这四个主要关键部件，这些部件具有功能核心性、故障高危性、影响广泛性等特点，其运行状况直接影响到整个系统的电器系统工作性能。航空发电机为重要供电部分，长时间高速运转容易造成绕组老化、轴承磨损、输出电压不稳定等故障，故障后会造成整机供电异常；电源控制器对电能进行稳压、调压及故障保护，容易受到电磁干扰而出现参数漂移、控制失效等问题，造成供电紊乱；配电汇流装置完成电能的分配任务，长时间负载工作容易造成触点氧化、接触电阻增大、过载烧毁等故障；线路连接器是信号和电能传递的枢纽，受振动、温变的影响容易产生松动、腐蚀、断路等故障，引起局部设备失效。从整体上看，飞机电器关键部件故障大多具有隐蔽性、渐进性、随机性的特点，早期的故障不容易被发现，累积之后很容易引起系统的故障。

2飞机电器系统关键部件可靠性评估体系

2.1可靠性评估核心指标

根据航空行业标准以及电器部件的运行特点，选择平均无故障工作时间、故障发生率、可靠度、维修度这四个主要指标来建立评价体系。平均无故障工作时间就是部件两次相邻故障之间所经历的平均运行时间，直接体现出部件基础可靠性水平，故障发生率是单位时间内内部件发生的故障次数，体现部件故障风险高低，可靠度是部件在规定工况、规定时间内正常工作的概率，是衡量可靠性的主要指标，维修度指的是故障部件在规定条件下完成修复的概率，体现部件故障后的可修复性。四大指标互相配合，可以全面地对关键部件的运行可靠性进行量化，给以后的维修决策提供数据支持。

2.2可靠性评估方法选取

根据飞机电器关键部件故障具有渐进性、随机性等特点，本文用故障模式及影响分析和数理统计相结合的方法来评价。首先用故障模式与影响分析法来确定各个重要部件的故障类型、故障原因、故障影响和故障危害等级，区分故障的严重程度，确定各个部件的故障风险权重。其次，根据各种数据进行数理统计计算可靠度、故障发生率等主要指标，拟合部件寿命分布规律，判断可靠性衰减趋势。该方法把定性分析和定量分析结合起来，克服单一方法的不足之处，保证评价结果准确。

2.3关键部件可靠性评估结果分析

对主流民航飞机电器系统关键部件的运维数据进行统计分析后发现，各个部件的可靠性特征有明显的差别。航空发电机结构复杂、工况恶劣，故障率高，平均无故障工作时间短，多为渐进性老化故障，危害等级最高，是系统的核心风险部件；电源控制器智能化程度高，无机械磨损，故障大多是由电磁干扰、参数漂移引起的，发生率低，但是影响面广，容易造成系统性供电故障；配电汇流装置长期带载运行，以触点老化为主要故障模式，可靠性随运行时长衰减明显，中后期故障概率大幅上升；线路连接器数量多、分布广，受环境影响最大，故障频次最高，但是单一部件故障影响范围小，维修难度低。从整体上看，机械类电器关键部件的可靠性衰减速于电子类部件，高危故障集中在供电核心部件上。

3基于可靠性评估的维修决策优化

3.1传统维修模式存在的问题

一是缺少针对性的固定周期维修，对于可靠性高、衰减慢的电子部件进行过度的维修，造成人力、物力的浪费，并且还会延长飞机的停机时间；对于老化速度快、故障风险大的机械部件，维修周期过长，不能及时发现隐患，容易导致安全隐患的发生。二是故障后维修属于被动运维，故障发生之后才进行修复，容易造成航班延误、飞行中断，不能实现故障前置防控。三是缺少数据支持的维修决策，没有根据部件的可靠性和故障规律来制定不同的策略，维修的精细度不够，整体的运维效率低。

3.2差异化预防性维修决策

根据各个关键部件的可靠度评价结果，按照部件故障的危害程度和寿命特点来制订分级预防性维修计划。对航空发电机等高危害、高衰减的部件实行短周期精细化检修，缩短检修间隔，主要检测绕组绝缘情况、轴承磨损情况和输出参数稳定情况，并且根据部件运行时间来判断其寿命，及时更换已经老化或者出现异常的部件，防止发生致命故障。对电源控制器等低故障、广影响的电子部件采取以状态监测为主、定期抽检为辅的维修方式，依靠机载监测系统对运行参数进行实时监控，只在参数出现异常或者达到服役周期的时候才做专项检测，防止过度维修。配电汇流装置采用分段式维护，设备运行初期加大检修间隔，中期减小检修间隔，主要是检测触点的老化、过载损耗等。对线路连接器、高频低危故障部件进行日常巡检工作，开展常态化的排查工作，主要是检查线路有无松动、腐蚀、绝缘损坏等状况。

3.3故障corrective维修优化决策

首先，建立故障分级处置机制，按照故障模式和影响分析的危害程度，把电器系统故障分为四级，致命故障立即停止修理，全面查找故障原因，没有安全隐患的可以重新起飞；严重故障优先紧急抢修，修复后做专项检测；一般故障和轻微故障在航班间隙内进行修复，保证航班正常运行。其次，根据部件的可靠数据建立故障案例库，对各种重要部件出现的故障原因、故障现象和最佳维修方案进行总结，加快故障查找和修复的速度。对于可修复的部件，明确维修后的性能检测标准，保证维修后的部件可靠性满足要求，防止出现二次故障。

3.4全生命周期维修管理策略

为了达到维修决策长期优化的目的，创建出关键部件全生命周期可靠性运维管理体系。在部件采购入库时做出厂可靠性检测，选出合格的部件，在装机运行期间，持续收集运行数据、故障数据、维修数据，对部件的可靠性评价进行更新，进而对维修周期和维修方案作出调整，当部件寿命到达末期的时候，预先预估失效风险，制订更换计划，防止因超期服役而产生故障。还要创建可靠性同维修决定联动机制，按照季节变动、飞行状况、服役年限这些要素，动态改良维修计划，达成由“被动维修”转向“主动预估，精确运转”的转变，既保证飞机电器系统运行安全又兼顾维修成本。

结语

飞机电器系统重要部件的可靠度评价和维修决定是不断发展的。经过不断的探究与践行，相信可以给航空业带来更为可靠、高效维修方案。

参考文献

[1]王浩.飞机电气系统可靠性分析与维修策略优化[J].航空工程进展,2024(02):156-161.

[2]李建军,张鑫.航空机载电气关键部件可靠性评估方法研究[J].机械设计与制造,2024(08):289-292.

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