發動機外場信息管理系統設計研究

金 星 周 揚 桑運海 郭 曉

（中航工業綜合技術研究所，北京 100028）

航空發動機是關系飛行安全的重要部件，而全面管理航空發動機的各類信息則是保證其正常運轉的重要工作之一。國外實踐經驗證明，鑒于航空發動機的昂貴價格和復雜設計，全面管理發動機的信息是有效實現可靠性、維修性、檢測性三者之間平衡的最佳途徑[1-3]。為了減少外場拆換航空發動機部件的工作量，降低維修費用，需要建立航空發動機的信息管理系統，實現對航空發動機各類信息的全面管理。

1 國內外研究現狀

國外在航空發動機外場質量監控方面已經取得了長足的進展，并建立了比較完善的監控體系[4-6]。1997 年，NASA民用航空安全項目組首先提出航空發動機的健康管理（Engine Health Management，EHM）的概念，并開發了相關軟件。2001年，NASA格林研究中心牽頭成立了C17-T1 EHM研究團隊，實現了數據同步邏輯開發和氣路故障分析等功能。英國的TOTAL ENGINE SUPPORT 公司也在對發動機預測系統軟件的研究上取得了成功[7]。

目前，國外應用于航空發動機信息管理的標準有MIMOSA 制定和發布的OSA-CBM、OSA-EAI和ISO的6層模型等，這些標準支持對航空發動機狀態數據進行性能趨勢分析和維修決策制定[1，8，9]。

在國內的航空發動機信息管理領域，目前已經研發了應用于工程領域的健康管理系統，南京航空航天大學開發的民航發動機健康管理系統和北京航空航天大學建立的航空發動機關鍵部件剩余壽命預測模型等已投入使用[6]。

在國內支持航空發動機信息管理的標準方面，總裝備部于2010年12月頒布實施了GJB 7079-2010《航空發動機外場質量監控通用要求》，對航空發動機外場質量監控實施、質量等級評定、質量信息管理等方面提出了通用要求。

2 航空發動機外場信息管理中存在的問題

2.1 缺乏統一管理各類信息的應用軟件

在外場工作中，目前缺乏統一管理航空發動機各類信息的應用軟件，因此各類信息需要單獨管理，如航空發動機的基本信息記錄在履歷本，發動機的監控信息以維修指令附件的形式歸入檔案，外場維修部門在查閱某臺發動機的全面信息時需要調閱履歷本和維修指令等資料，由此降低了查詢工作的效率。

2.2 缺少自動處理各類監控信息的軟件工具

在外場工作中，需要對注入滑油監控、無損探傷、振動監控、孔探監測等監控工作的結果進行全面而持續的分析，由此掌握發動機的綜合狀況。由于目前還沒有自動處理各類信息的軟件工具，造成在外場的保障工作中依然需要相當程度的人工整理工作。

2.3 缺少將外場質量監控信息向工業部門反饋的專用系統

在外場工作中，由于缺少向工業部門反饋航空發動機質量監控數據的專用系統，造成外場收集的航空發動機各類質量監控信息基本上不向工業部門反饋，使得工業部門缺乏航空發動機在實際工作過程中的第一手數據，難以對每臺發動機的實際情況進行有針對性的分析和監控，不能形成有針對性的技術指導建議。

3 GJB 7079–2010特點

GJB 7079–2010對航空發動機在外場維修保障中的質量監控工作做了詳細的規定，包括質量監控實施、質量等級評定、質量信息管理等，還詳細規定了航空發動機的質量監控分類和時機、各種監控途徑、組織和人員配置、監控內容、質量等級與評定、質量信息管理等。

3.1 明確規定了質量監控的時機和分類

GJB 7079–2010中將航空發動機的監控時機分為收發、使用和貯存3個階段，將使用階段進一步細分為機務準備、定期檢修、視情維修和專項檢查等類型，以便于將質量檢驗的時機與外場的實際維修工作保持一致。

3.2 明確規定了質量監控的內容

GJB 7079–2010重點規定了對航空發動機在外場保障工作中的外觀檢查、壽命監控、性能監控、振動監控、滑油系統監控、無損檢測、配套檢查和油料監控等方面的詳細內容，便于裝備保障人員在實際的操作過程中對照執行。

3.3 明確規定了質量監控的等級

GJB 7079–2010將航空發動機的質量情況分為新發動機、使用發動機、待修發動機、報廢發動機等4類，其中使用中的發動機又細化為正常使用、監控使用、故障3個級別，將待修發動機細分為待檢修和待大修2個級別，便于外場維修部門和各級外場部將航空發動機狀態的信息標準化。

4 航空發動機外場信息管理系統的設計實現

按照GJB 7079–2010的規定，結合外場工作實際，能夠對航空發動機外場信息管理系統的功能、組成和部署進行設計。

4.1 系統的組成

航空發動機外場信息管理系統由收發質量監控、使用質量監控和貯存質量監控3個子系統組成。收發質量監控子系統用于管理發動機接收和發出時信息，具體包括履歷、油封、鉛封、包裝、固定等信息；使用質量監控子系統用于管理發動機在日常使用過程中各類信息，具體包括外觀檢查、壽命監控、性能監控、振動監控、滑油監控、無損檢測、配套檢查、油料監控等信息；貯存質量監控子系統用于管理貯存信息，具體包括漏油、銹蝕、封套、溫濕度記錄等信息，如圖1所示。

圖1 信息管理系統的組成

4.2 系統管理信息的數據結構

航空發動機外場信息管理系統主要業務數據由9個數據表組成，分別是基本信息數據表、使用信息數據表、監控信息數據表、落實通報信息數據表、存放保管信息數據表、故障信息數據表、換件信息數據表、修理信息數據表和存在問題信息數據表。根據每個數據表的內容，結合外場質量監控的實際情況，通過在相互關聯的數據表之間設定對應關系，建立彼此之間信息的關聯，如圖2所示。通過建立各個數據表之間的數據關聯關系，實現航空發動機外場信息的共享。

圖2 信息管理系統的數據結構

4.3 系統的技術架構

航空發動機外場信息管理系統采用 “界面層+業務層+數據層”的3層邏輯軟件架構，界面層部署在客戶端，業務層部署在中間層的應用服務器，數據層部署在數據庫服務器，如圖3所示。

圖3 系統的技術架構

4.4 系統的部署方案

航空發動機外場信息管理系統由外場維修部門、工業部門、裝備管理部門3部分組成，外場維修部門負責將發動機質量監控數據及時傳送到工業部門，便于其跟蹤每一臺發動機的技術狀態，為工業部門制定維修建議提供數據支持。與此同時，外場維修部門還將航空發動機的質量監控等級信息傳送給裝備管理部門，便于管理部門及時掌握每臺發動機所處的技術狀態。在外場部收到工業部門的維修建議后，通過該系統下發相應的質量信息通報和技術指導文件，如圖4所示。

圖4 系統的部署方案

5 結論

航空發動機的外場信息管理系統能夠全面、準確、實時地掌控每一臺發動機的質量等級，便于裝備維修部門制定維修計劃。航空發動機的外場信息管理系統可以和飛機的保障信息系統配合使用，實現外場維修保障部門和各級外場部及時掌握整機的技術狀態。航空發動機的外場信息管理系統能夠配屬給各種型號的航空發動機，可以提高外場對航空發動機信息的管理水平。

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[7] 李強.民航發動機健康管理技術與方法研究[D].南京航空航天大學，2008.

[8] Link C, Jaw.Recent Advancements in aircraft engine health management(EHM ) technologies and recommendations for the next step[C].Nevada,USA: ASME Turbo Expo，2005．

[9] 黃波，周劍波，劉鐵庚.現代航空發動機健康管理技術與應用[J].機械研究與應用，2011（8）168-170.