CN108069049B - 一种基于二级维修体制的直升机维修方法 - Google Patents

一种基于二级维修体制的直升机维修方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及维修保障技术领域，特别涉及一种基于二级维修体制的直升机维修方法，如下步骤：确定基于状态维修方式的产品；确定表征产品的典型故障模式或故障特征；确定产品典型故障特征参数，以建立典型故障状态的健康基准；通过试验验证第三步所确定的典型故障和健康准则；根据所述确定的典型故障和健康准则，设计状态指示器电路；通过所述状态指示器电路对产品状态变化进行实时监测，以确定产品潜在故障发生点。本发明的基于二级维修体制的直升机维修方法，能确保直升机飞行的可靠性和安全性，并能实现合理的备件储备，保证机群不会造成备件过剩或缺机少件的困境，从而大大提高直升机的使用可用度，减少了直接维修费用。

Description

一种基于二级维修体制的直升机维修方法
技术领域
本发明涉及维修保障技术领域，特别涉及一种基于二级维修体制的直升机维修方法。
背景技术
目前，国内直升机领域，采用三级维修体制，即基层级、中继级和基地级，这三级维修都是基于时间的预防性维修方式。而早在上世纪80年代，美国陆军研制LHX(RAH-66卡曼奇)武装/侦察直升机时，就提出二级维修方案，并在2003年提出包括陆军后勤自动化、基于状态维修、二级维修工具模块化等优先变革活动，要求2015年之后现役直升机实现基于状态的维修和二级维修体制。
目前国内也正要求新研/改型的直升机进行二级维修体制的变革，然而从目前个别改型直升机的二级维修体制的实施中，人们都以为通过“加减法”将三级维修体制中的中继级维修工作项目和工作内容转移到基层级和基地级就行了，这样就消除中继级维修实现了所谓的二级维修体制的变革。然而二级维修体制的实施，是通过直升机设计来实现的，而通过“加减法”将中继级维修工作转移到基层级和基地级，不能达到二级维修体制变革目标。
发明内容
本发明的目的是提供了一种基于二级维修体制的直升机维修方法，以解决现有直升机维修方法存在的至少一个问题。
本发明的技术方案是：
一种基于二级维修体制的直升机维修方法，包括如下步骤：
步骤一、确定基于状态维修方式的产品；
步骤二、确定表征产品的典型故障模式或故障特征；
步骤三、确定产品典型故障特征参数，以建立典型故障状态的健康基准；
步骤四、通过试验验证第三步所确定的典型故障和健康准则。
可选的，所述步骤一中，收集产品外场使用故障信息，进行产品的故障模式及影响分析，凡影响飞行安全和影响飞行任务的产品确定为基于状态维修方式的产品。
可选的，所述步骤二中，根据故障模式及影响分析所确定的故障模式及其发生概率，故障率高的故障模式确定为表征产品故障特征的典型故障模式或故障特征。
可选的，所述步骤三中，根据外场参数的典型故障及其损伤状态分析，并按故障物理工程设计分析方法，进行计算机模拟试验确定表征典型故障状态的健康准则。
可选的，所述的基于二级维修体制的直升机维修方法还包括：
步骤五、根据所述确定的典型故障和健康准则，设计状态指示器电路；
步骤六、通过所述状态指示器电路对产品状态变化进行实时监测，以确定产品潜在故障发生点。
可选的，在步骤五中，所述状态指示器电路包括如下检测特征：
1)能检测到潜在故障发生点的状态指示器；
2)在P-F时间间隔能监控损伤扩展；
3)功能故障发生之前，P-F之间的时间间隔应足够的长，以避免很快的发生功能故障，并使相应机构有效地组织维修工作和保障支援；
4)P-F之间的时间间隔对所表征的故障模式是恒定的。
发明效果：
本发明的基于二级维修体制的直升机维修方法，能确保直升机飞行的可靠性和安全性，并能实现合理的备件储备，保证机群不会造成备件过剩或缺机少件的困境，从而大大提高直升机的使用可用度，减少了直接维修费用；另外，二级维修体制消除了中继级，使直升机使用具有更大的机动性，最终实现直升机使用维修保障无间隙连接。
附图说明
图1是本发明基于二级维修体制的直升机维修方法中预测与健康管理系统原理图；
图2本发明基于二级维修体制的直升机维修方法中状态监控原理(P-F曲线)；
图3本发明基于二级维修体制的直升机维修方法中滑油状态监控器实施例的工作原理图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
下面结合附图1至图3对本发明基于二级维修体制的直升机维修方法做进一步详细说明。
将三级维修体制的基于时间的预防性维修方式转化为基于状态的预测性维修，其主要是通过机载的故障预测和健康管理系统实现的，正如附图1所示，就是要设计由状态指示器和信息采集典型故障及状态数据提取、数据分析处理和计算的电子电路等构建的PHM系统(PHMS)。因此机电系统产品的状态指示器变成了PHMS的关键设计。本发明给出了基于二级维修体制的直升机维修方法及其中机电系统产品状态指示器的设计方法。
具体地，本发明的基于二级维修体制的直升机维修方法包括如下步骤：
步骤一、确定检测故障状态实现基于状态维修的产品(项目)。
收集产品外场使用故障信息，进行产品的故障模式及影响分析(FMEA)，凡影响飞行安全和影响飞行任务的产品应实现基于状态维修方式，或者说应设计产品状态指示器以检测产品状态变化。
步骤二、确定表征产品的典型故障模式或故障特征。
根据FMEA所确定的故障模式及其发生概率，故障率高的故障模式应确定为表征产品故障特征的典型故障(主要典型故障)模式或故障特征。
步骤三、确定产品典型故障特征参数，以建立典型故障状态的健康基准。
根据外场参数的典型故障及其损伤状态分析，并按故障物理工程设计分析方法，进行计算机模拟试验确定表征典型故障状态(故障损伤)的健康准则。
步骤四、通过试验室反复试验验证第三步所确定的典型故障和健康准则。
应按上面的四步程序进行反复迭代，最终确定表征产品故障和故障状态健康准则。
本发明的基于二级维修体制的直升机维修方法还包括：
步骤五、根据确定的典型故障和健康准则，设计状态指示器电路；
步骤六、通过状态指示器电路对产品状态变化进行实时监测，以确定产品潜在故障发生点。
进一步，是按图2状态监控原理和以下4条状态检测特征设计产品状态指示器：
1)应设计成能检测到潜在故障发生点的状态指示器；
2)此状态指示器在P-F时间间隔能监控损伤扩展；
3)功能故障发生之前，P-F之间的时间间隔应足够的长，以避免很快的发生功能故障，并使相应机构有效地组织维修工作和保障支援；
4)P-F之间的时间间隔对所表征的故障模式是恒定的。
本发明基于二级维修体制的直升机维修方法，实现了机电产品基于状态维修的设计，实现机电产品的基于状态的预测性维修，监控这些产品的使用状态，在将近功能故障之前，将其拆卸/更换。从而构成包括动部件、结构件、航空电子和机电系统产品的基于状态维修的预测健康与管理系统(PHMS)，实现直升机二级维修体制的变革。
本发明的基于二级维修体制的直升机维修方法，能确保直升机飞行的可靠性和安全性，并能实现合理的备件储备，保证机群不会造成备件过剩或缺机少件的困境，从而大大提高直升机的使用可用度，减少了直接维修费用；另外，二级维修体制消除了中继级，使直升机使用具有更大的机动性，最终实现直升机使用维修保障无间隙连接。
本发明的一个具体实例如下：
直升机机载滑油状态监控系统设计：
将以往定时取出机上滑油试样运送到基地滑油分析实验室分析转化为在线的实时监控，以实现基于状态的维修方式。即在机上通过监控滑油使用状态，以确定滑油系统污染是否临近其使用寿命，这样就消除了滑油试样送检及随之而来的滑油清洗更换时间，这不仅提高了直升机使用可用度，而且减少了维修保障时间和费用。
这种在线监控系统，也是由状态指示器和滑油状态检测、分析装置组成，其工作原理如图3所示，其中状态指示器(滑油污染/健康基准)是由测定滑油污染/健康状态的具有大量统计试样的传统红外光谱仪构成。
滑油状态监测分析装置是由一完整的光学器件组成。由图3可以看出，红外射线光谱仪输出红外线信号进入滑油取样试件，其输出经滤光器变量光学器构建的光通路。经取样试件的光谱，使用化学变量算法计算出随红外线吸收而变化的滑油参数，这一参数与状态指示时测定的某一特定污染/健康基准相比较，从而确定滑油特定污染是否临近滑油使用寿命。例如，滑油粘度增大10％即表示滑油到了其使用寿命。
需要说明的是，除了上述实施例外，本发明还可以由HUMS系统拓展为包括航电、机电系统在内的部件故障诊断、健康监控在内故障的预测。健康管理系统(PHMS)仅仅是本世纪新开展的工作，同时有关航电、机电系统基于维修变革的文献极少，即便有也仅仅从方案原理上作一般论述，至于具体产品状态指示器设计、试验、验证就更少了，尽管如此，P-F理论的4条要求对于构建产品典型故障及表征典型健康状态的状态指示器设计必须遵循的，否则就无法实现预测和健康管理。
值得指出的是，在设计这类机电产品状态指示器时，一旦通过外场信息和FMEA分析确定了产品典型故障之后，就必须设法研究表征产品典型故障及健康状态的途径，例如发电机的典型故障为其轴承高速运转造成的磨损，这一磨损使其使用寿命为1200小时，在设计发电机的轴承状态指示时候，有多种途径来表征其健康状态：
1)测量轴承磨损振动响应频谱曲线，提取相应的频率及幅值来表征轴承临近功能故障的状态；
2)或在轴承植入相应的传感器，在轴承磨损到临近功能故障时给出相应电信号；
3)或者测量轴承磨损到功能故障时发电机转轴的扭矩值给出轴承健康状态。
总之，通过创新思维，就能提出各种表征产品健康状态的设计方法，根据现有技术状态和技术发展，从中优化可能实现的方法。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种基于二级维修体制的直升机维修方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、确定检测故障状态实现基于状态维修的产品；
收集产品外场使用故障信息，进行产品的故障模式及影响分析FMEA，凡影响飞行安全和影响飞行任务的产品应实现基于状态维修方式，或者应设计产品状态指示器以检测产品状态变化；
步骤二、确定表征产品的典型故障模式或故障特征；
根据FMEA所确定的故障模式及其发生概率，故障率高的故障模式应确定为表征产品故障特征的典型故障模式或故障特征；
步骤三、确定产品典型故障特征参数，以建立典型故障状态的健康基准；
根据外场参数的典型故障及其损伤状态分析，并按故障物理工程设计分析方法，进行计算机模拟试验确定表征典型故障状态的健康准则；
步骤四、通过试验室反复试验验证步骤三所确定的典型故障和健康准则；
按上面的步骤一至步骤四进行反复迭代，最终确定表征产品故障和故障状态健康准则；
所述方法还包括：
步骤五、根据确定的典型故障和健康准则，设计状态指示器电路；
步骤六、通过状态指示器电路对产品状态变化进行实时监测，以确定产品潜在故障发生点；
按照以下状态检测特征设计状态指示器：
1)设计为能检测到潜在故障发生点的状态指示器；
2)该状态指示器在P-F时间间隔能监控损伤扩展；
3)功能故障发生之前，P-F之间的时间间隔应足够的长，以避免很快的发生功能故障，并使相应机构有效地组织维修工作和保障支援；
4)P-F之间的时间间隔对所表征的故障模式是恒定的。
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