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民用飛機維修思想在飛機結構腐蝕與防護的發展

2017-12-27 11:11:39 作者：本網整理來源：飛機維修磚家分享至：

民用飛機維修思想，又稱維修原理、維修理念或者維修哲學，是用來指導飛機維修大綱制定的原則。采用什么樣的維修思想制定飛機的維修大綱，關系到維修大綱的科學性、適用性、有效性，關系到能否經濟地保持飛機的適航性。

01 單一定時維修到MSG-1

維修思想最早提出來的是“以預防為主”的思想，他要求對飛機要進行定期的翻修，稱為單一定時維修（HT），最早的定時維修文件出自1930年5月美國的航空通告7E，這個思想一直援用了30多年。期間，航空公司的在實際運作中又增加了視情維修（OC）和狀態監控維修（CM），直到1967年，美國聯合航空公司以書面形式發表了“用決斷圖表制定維修大綱的邏輯分析方法”，就形成了MSG-1（Maintenance Steering Group,維修指導小組簡稱MSG）的基本框架，制定了《維修評審和大綱的制定》的MSG-1手冊，該手冊專用于波音747性飛機的維修大綱，取得了巨大成功。

02 MSG-2

為了研制一個能夠適用于各種飛機制定預定維修大綱的邏輯分析規則，美國各航空公司和制造廠的的代表組織了第二個維修指導小組，對MSG-1手冊進行修訂，于1970年發表了MSG-2《航空公司/制造廠維修大綱計劃文件》，簡稱MSG-2，該手冊在70年代被廣泛應用各種新型飛機，其中還包括美國飛機，同時，歐洲國家也編制了EMSG-2的類似文件，成為空中客車和協和式飛機初始維修大綱制定的基本文件。

03 RCM原理

RCM是“以可靠性為中心的維修”的英文字母代號，1961年，美國民航界推行可靠性大綱，FAA隨后也頒發了用可靠性方法控制維修的咨詢通告。1967年，F.S.諾蘭、H.F.希普等人發表了《航空公司維修大綱的當前發展情況》的論文，制定了一個決斷圖，便于在制定維修大綱是進行邏輯分析，這一思想為MSG-1、MSG-2奠定了基礎，可以說是MSG思想的書面闡述。1978年，這些作者提出了改進MSG-2的建議，制定了一套新的邏輯決策方法和維修大綱制定程序，稱為《以可靠性為中心的維修》，正式確立了RCM在維修思想中的地位。不過該維修思想并沒有在后來的實踐中得到廣泛的應用，但是對于一些比較大型的航空公司來說都有成立可靠性委員會，通過可靠性委員會的運作，對自己機隊的維修大綱和一些重點項目進行可靠性分析，提出針對性的維修大綱修訂。

04 MSG-3

RCM原理提出后，并沒有在實踐中廣泛應用，而是美國航空運輸協會（ATA）在1979年組織專家對MSG-2進行了評審，這些專家有美國FAA和英國CAA等國家管理當局的，也有美國、歐洲的飛機、發動機制造廠的，也有美國和其他國家的航空公司的，還有美國航空工程師協會和美國海軍等單位部門的，他們于1980年制定頒發了MSG-3，MSG-3可以說是航空界集體智慧的結晶。MSG-3手冊在1988年進行了第一次修訂，頒布了MSG-3R1；1993年進行了第二次修訂，頒布了MSG-3R2。適航當局也規定，在制定新的飛機的維修大綱時，必須使用罪行的MSG文件。從而確立了MSG-3在民航界的權威地位。

05 飛機結構設計、維修方面的發展

維修思想的不斷發展，其中對于飛機結構腐蝕方面的要求也是從原來的空白形成了在MSG-3體系中占據重要的組成部分。最初的飛機主要結構是木頭和帆布組成，結構防腐問題還沒有上升到一個專業的范疇，隨著飛機金屬結構的不斷增加，由于早期的飛機結構主要是單傳力結構，所以在維修大綱中主要是預防疲勞損壞和機械磨損，主要的維修手段是檢查、翻修和更換。所以在早期的維修思想中，也是按照單一定時的原則，按照固定的時間進行翻修或者報廢。因此，也稱之為安全—壽命（Safe—Life）大綱。

1954年，英國的慧星式（DH Comet）飛機由于疲勞裂紋擴展使機身增壓艙破裂，導致兩起飛行事故。從這些事件的分析中，提出了飛機結構必須符合破損—安全（Fail—Safe）的原理；出現了各種多路傳力的設計方案和防止裂紋擴展的設計及工藝措施。1976年，英國按照破壞安全設計的HS748運輸機機翼折斷，一年以后，同樣按照破壞安全設計的波音707飛機的水平安定面后梁斷裂。從對這些事故的研究中，提出了修改設計原理的建議。1978年，FAA頒發了FAR25部的第45號修正案，將飛機結構的損傷容限（Damage Tolerance）設計正式列入飛機型號審定要求，修改了§25.571。同時，對未按照損傷容限設計的飛機，提出了制訂補充結構檢查大綱（SSID）的要求。所以在MSG-1和MSG-2的維修思想中，對于飛機結構方面提出了明確的維修理念，尤其在MSG-2手冊中，明確提出了MSG-2的結構大綱分析法，主要內容如下

1.分析步驟：

（1）判明重要結構項目；

（2）判明其故障模式和影響；

（3）評定各結構項目可能具有的效果；

（4）評定確實具有可能效果的各項結構檢查的必要性；

2. 對結構的活動部分如艙門、緊急出口等，參照系統/部件分析法，得出相應的維修工作；

3. 對結構的固定部分，按照如圖1、2進行結構評級，以確定結構內部和外部的等級號，并按照等級號去確定內部和外部相應的檢查方法和周期。

1988年，阿洛哈航空公司的波音737飛機上機身損壞事故，導致了全球深入開展老齡飛機研究，先后提出了腐蝕預防和控制大綱（CPCP）的要求和一系列其它補充檢查和改裝要求，使飛機結構的完整性大綱增加了新的內容，所以到MSG-3階段，飛機結構維修大綱形成了一個相對專業和獨立的體系。

在MSG-3手冊的結構維修大綱的制訂主要包括了偶然損傷（AD）、環境惡化（ED）、疲勞損傷（FD）、腐蝕防護和控制大綱（CPCP）的分析，同時還提出了適航性限制項目。1980～1993年，MSG—3指導大綱的產生及其二次修改，將飛機結構檢查區分為偶然損傷（AD）/環境損傷（ED）/疲勞損傷（FD）三種形式，提出了制訂各自的檢查要求的方法，并使其不斷完善。

通過上述改進，使飛機結構設計日益完善，結構檢查和修理手段日益成熟。在最近20年的事故統計中，飛機系統造成的事故占10%，而飛機結構造成的事故僅占3%，這是飛機結構設計和維修不斷改進所取得的成果。目前所有的飛機設計必須符合結構完整性要求，包括靜強度、剛度、疲勞特性、損傷容限、適墜性等。

同時，結構設計針對飛機典型結構損傷，也提出了具有針對性的設計措施來改進飛機結構的設計，詳細如下表所示：

損傷源	設計措施
腐蝕	l提供—檢查通道 —滿足要求的表面保護處理 —充分的排水 l采用—合適的抗腐蝕材料，以及適宜的防腐劑 l避免—密封膠或檢修時的遺棄物堵塞排水通道 —絕緣層與主結構之間不必要的接觸
應力腐蝕	l提供—檢查通道 l采用—合適的材料 l避免—持續的拉伸應力 —過多采用墊片
較小偶然損傷	l提供—檢查通道和多傳力途徑 l采用—良好斷裂阻抗材料 l避免—將重要結構暴露在經常發生偶然損傷的地方
較大偶然損傷（離散源損傷）	l提供—多傳力途徑 l采用—良好斷裂阻抗材料 l避免—在已知易發生損傷的區域布置關鍵元件、部件或系統
疲勞裂紋	l提供—檢查通道 —多傳力途徑 —協調的疲勞品質和應力水平 l采用—良好斷裂阻抗材料 —最便于檢查的設計 l避免—不易檢查的隱藏細節 —過量使用密封膠或保護層防礙目視檢查

目前，老齡化飛機越來越多，如何保持老齡飛機的結構完整性，是這些飛機繼續安全飛行成為了近十年來航空界的重點研究的問題，美國在80年代組織了由制造廠家、航空公司、研究機構、行業協會和立法機構在內的數百名專家進行研究，該組織最初稱為老齡飛機專題工作隊，后來又更名為適航性評估工作組（AAWG）。在評估組下面有三個結構工作組，分別專題研究波音、麥道和其他公司制造的飛機。通過十多年的努力，該組織取得了巨大成績，提出了老齡飛機結構完整性要求，又稱老齡飛機大綱，更加突出了飛機結構安全性的要求。他們從六個方面提出建議，前面四個建議已經被做為試航指令頒發，這六個方面如下：

（1）制定各型飛機的腐蝕防護和控制大綱（CPCP），并推薦執行；

（2）評審頒發過的機型服務通告（SB），選擇出對安全性有影響的通告，按照檢查和改裝分類，推薦執行；

（3）評審飛機原有的補充結構檢查文件（SSID），并提出改進建議；

（4）評審廣泛分布的疲勞損傷，補充SSID文件，推薦執行；

（5）進行修理評估，推薦對修理過的結構或者STC結構項目進行檢查評審；

（6）評審基本維修大綱，制定各型飛機的特別文件（MSD）或者“結構維修大綱指。

具體邏輯關系如下圖所示：