飞机整体驱动发电机可靠性与维修策略探究

陈良彬

Ameco西南航线中心 四川省成都市610000

摘要：通过对飞机故障的分析可知，应以飞机整体驱动发电机可靠性指标为核心，提出相应维修建议，在飞机维修过程中，应采用基于状态检修方法，重点检查飞机油滤，预警IDG性能，并确保飞机故障维修在合理时间间隔内进行，以提高飞机整体驱动发电机维修效率。

关键词：飞机整体驱动发电机；可靠性；维修策略

随着飞机的日益系统化和集成化，传统液压和机械系统正逐渐被电力驱动系统所取代，致使电力机载设备增多，这需飞机装备可靠性更高电源系统。飞机整体驱动发电机因其简单机械结构及控制方法，广泛用于各种飞机供电系统。IDG作为航空发动机重要部件，长期在高空、高振动载荷等环境下工作，复杂的工作环境使IDG部件难以按传统维修方法维修。基于此，本文论述了飞机整体驱动发电机可靠性与维修策略。

一、飞机IDG原理

飞机整体驱动发电机，也称组合驱动发电机，由恒速传动装置、喷油冷却器、无刷交流发电机组成。飞机发动机提供可变输入转速，发动机输出轴转带动IDG主轴转动，恒速传动装置将输入转速转换为恒速，从而驱动IDG的内部发电机转子转动。发电机控制系统实现发电控制，向飞机各系统供电。与简单机械系统相比，常规方法往往难以有效诊断飞机整体驱动发电机的故障。从历史故障维修数据出发，分析结构复杂、可靠性要求高的飞机IDG，已逐渐成为航空维修业可靠性研究发展趋势。根据飞机IDG故障数据特点进行可靠性分析，了解其规律，对于制定经济合理维修策略、提高飞机IDG使用可靠性具有重要意义，符合当前航空业战略需求。

二、飞机整体驱动发电机维修现状

1、故障模型建立困难。相关调查研究表明，航空电子系统的频繁故障往往是多种因素共同作用结果，所以为让维修人员准确判断航空电子系统中发生的故障，需对造成航空电子系统损伤的各种因素进行系统深入分析，以建立完善航空电子系统故障模型，并对各种类型的损伤数据进行研究，识别多因素间相关性，然后判断多个因素的叠加会产生多重的损伤程度。然而，目前航空电子系统的影响因素复杂多变，难以建立故障模型，不能准确根据模型判断航空电子的潜在故障。

2、重大结构缺陷。在高级定期检查中，特别是结合重大改装或含年检结构大修时，若首次维修，生产控制人员可能无法在任务准备阶段充分评估相应维修流程和工艺技术，这会导致线上施工困难。当在定期检查中发生严重结构损坏或腐蚀时，由于结构修理复杂且耗时，一些特种工艺甚至可能需外委送修，有时还需临时协调工程技术现场支援或等待厂家维修方案批复等，易造成延期。同时，结构构件和型材订货周期长，增加停工待件时间，所以发现飞机的重大结构缺陷需调动大量资源，导致工序停滞，这是维修延误主要原因之一，包括这一因素的延误率达56%，致使最终出厂延误时间最长。

3、特征参数不易获取。特征参数直观简单，能为航空电子系统故障检测提供极大便利，可广泛用于相关机械系统。然而，在航空电子系统中，获取飞机的各种数据参数存在一定困难，导致特征参数无法在航空电子系统中发挥最大作用。如当特征参数应用于PHM机械系统时，正常情况下能直接找到潜在故障，然后经相应推理算法研究分析。但若飞机严重磨损或振动信号改变，航空电子系统中特征参数无法找到相应故障参数，导致无法经信息检测参数有效预测飞机中设备，所以常发生突发性故障，但无法及时预测特征参数。

三、飞机整体驱动发电机可靠性与维修策略

1、维修资源配置优化。航材计划部门应加强与生产计划、可靠性部门联系，对重复性缺陷、各级定期检常用件、特殊备件、消耗件进行大数据分析，改进库存及采购计划，在定检及航线保障中及时补充常见缺件及串件航材，有助于优化维修资源配置。同时，加入民航行业的维修工具及航材支援、共享协调平台，对航班运行和基地维修有很大益处。此外，由于更高级别的定检维修对结构件和附件修理需求多，部件外委送修难以控制问题将对维修进度产生重大影响，所以结构件及附件维修能力的规划布局需航空公司考究。

2、推行基于状态的维修理念。当前，国产中型运输机主要实施以可靠性为中心的定期维修，到大修时限需大修，明显落后于发达国家普遍实施的状态维修。现代飞机系统通常采用自动化检测、数字控制、智能管理、BITE诊断等先进技术，能实现系统的自动保护、检测、隔离，有效消除及减少系统故障，为进行基于状态的维修创造条件，因而具备在国产中型运输机推行基于状态的维修条件。

3、故障早期失效征兆识别。这类故障特征是，在故障恶化前，偶尔会出现偏离原有状态的参数摆动，但又会回到正常值，直到恶化后出现显性故障。以起落架偏离事件为例，前起落架放出时间是一个相对稳定常值，某飞机在运行中出现两轮偏离点，进一步恶化并迫使人工放起落架，若事先建立监控，则能尽早识别出此类故障。缓慢的液压油渗漏也是一个难以捕捉问题，因温度变化扰动和不断补液很难识别，只有经长期趋势波动监控，才能及时捕获并全面排查。

4、建立基于大数据的维修信息共享机制。定期飞机维修项目的大幅减少是因建立了维修信息共享机制，打破了体制壁垒，建立了技术信息、数据和质量共享机制的融合，创建了试验试飞数据、质量信息和用户飞行参数、检测数据、质量管理信息等的状态信息共享，为进行以可靠性为中心的质量管理和精细化维修、实现维修信息共享奠定基础，为优化维修技术要求提供支持，优化后的要求指导了科学、精准的维修工作。

5、建立IDG性能预警模块。在飞机日常检查中，需根据飞机健康管理系统要求完善飞机信息，借助系统中故障预警模块来检测飞机整体发电机是否存在滑油过热、欠频等故障。在巡航阶段，工作人员应及时上报飞机数据文件，确保其主要参数纳入监控系统，对其进行超出预警判断。根据现有飞机故障数据，推断出飞机进口滑油温度、输出电流电压、输出频率等参数是飞机故障预警重要依据，所以在对飞机整体驱动发电机故障预警时，要根据差值超限预警逻辑确定巡航时最大最小输出频率，并利用最大值超限预警逻辑显示飞机巡航最大频率值，若发现已超过限值范围，则表明飞机已接近失效边缘，应及时采取预防措施，避免发生安全事故。

6、确定合理维修时间间隔。根据对飞机整体驱动发电机可靠性研究结果，其可靠性波形为0.8132，形状参数明显大于0.03，失效率不断增加。由此判断，飞机故障处于初期阶段，故障解决要求通常是在最短时间内完成故障修复，并经合理安排故障间隔来对飞机故障进行预防性维修。若按航空公司规定，飞机故障率需达到0.95才能继续工作，维修时应明确故障相应飞行时长，若飞机已飞行1195 FH，则检修其部件。根据航空公司规定，设备大修周期只适用于一些小型设备，因而维修时应优先考虑基于状态维修，以确保在规定时间内缩短维修时长，降低成本，确保维修效果。

7、解析冗余诊断技术。在飞机的某些状态下，故障隐患可能不会影响其运行，但一旦飞机切换到另一种状态，潜在的隐患就会立即暴露出来。飞机检测到振动故障主要原因是传感器结构及气动弹性发生故障，飞机表面结构弹性由于外部气动力压力而产生较大振动频率，在此期间，飞机仍在飞行，随后导致飞机表面出现振动故障。冗余诊断技术的解析包括将飞机传感器与其表面进行比较，判断飞机故障真实情况，然后利用该技术优势，有针对性地精准调整故障。

总之，飞机系统的集成化和系统化正在逐步提升，传统液压机已被电力系统所取代，电力机载设备数量逐渐增多，飞机在恶劣环境中长时间高荷载运作，传统维修方法难以发挥其作用。为确保飞机飞行安全，需以历史数据为参考来分析飞机发电机IDG部件的可靠性，经可靠性模型反映发电机装置的运行状态，从而制定飞机故障的维修策略。

参考文献：

[1]刘敬赞.基于故障维修数据的飞机IDG可靠性分析[D].天津：中国民航大学,2021.