航空科学技术 ·2 0 0 6年第5期摘 要:研究了国内外战斗机维修体制的现状与发展趋势, 初步分析了引起这种维修保障体制变化的内在原因,并对我国开展新一代战斗机维修保障体制要求论证提出了参考意见关 键 词:战斗机维修体制发展趋势飞机的维修性指标很大程度上取决于一个国家航空技术发展的整体水平和对航空装备的技术管理水平因此, 随着航空技术的不断发展、人们对航空装备技术管理和运用水平的不断提高以及对航空技术装备使用维护观念的更新, 就会对航空装备的维修性与维修保障体制提出不同的要求一、国内外战斗机维修保障体制的现状与发展趋势早在 2 0世纪 3 0年代以前, 航空技术刚刚起步, 航空装备较为简单,对维修的要求也比较低当时的航空维修只是对装备进行简单的保养维护和修理 从 3 0 年代到 6 0 年代中期,人们认为飞机的故障必然要造成事故,故对航空装备采取了一种以预防为主的定时维修方式在此时期, 维修仅仅只是一种技艺 6 0 年代中期以来,随着航空理论的发展和航空装备技术的复杂化,航空维修工作逐渐成为一门科学,在以可靠性为中心的航空维修观念确立以后,航空装备的定时维修发展成了定时维修、视情维修和事后维修相结合的新形式。
8 0年代建立了航空装备的全寿命管理以后,又使航空维修从原来的使用阶段扩大到了装备设计、 制造阶段, 装备的全寿命周期费用成了首要考虑的因素维修观念的变化和技术的不断发展,使得飞机的维修保障体制也逐渐产生了一些变化从最初的由飞机使用单位单独直接维修 ( 修理厂式的一级维修) 逐步演化为直接维修与维修基地维修相结合的两级维修体制第二次世界大战以后, 逐步建立了多级 ( 主要有三、四级) 维修体制,随着维修技术和理论的不断发展, 逐渐固定为三级维修体制,即基层级、 中继级和后方基地级目前,世界上绝大部分国家 ( 包括我国)对航空装备都采用了这种三级维修体制三级维修体制在世界航空装备的建设中发挥了重要的作用随着航空装备全寿命管理观念的确立, 航空维修系统观念的形成,以及对航空装备作战需求的提高,人们要求简化航空维修体制,减少装备维修的中间环节,提高装备的战场生存能力和部署、 转场机动性,并降低装备的全寿命周期费用航空科学技术的进步, 装备管理水平、使用水平的提高又为这一简化提供了可能航空技术发达的国家( 如美国) 在 2 0 世纪 9 0年代就率先提出并实施了两级维修体制,取消了中继级,并在 F - 2 2 战斗机的维修保障中正式采用了两级维修体制。
目前, 我国在飞机的维修性保障方面采取的是三级维修体制,保障对象主要是现装备的飞机,对于在研的新机也是从三级维修体制提出具体保障要求在第四代战斗机服役以后,国外航空技术发达国家将会以第四代战斗机或三代半飞机为主要装备,飞机的维修方式很可能采用二级维修体制以 F - 2 2飞机为代表的第四代战斗机带来的不仅是维修体制的巨大变化,同时也引起了飞机维修观念和维修方式的改变如 F - 2 2飞机已经不再采用传统的定时维修方式,它通过飞机上的“ 统一总线” 系统对全机系统设备和结构实行监控, 实现对飞机的视情维修和事后维修该方法大大减少了飞机的维修工作量, 降低了飞机的维修费用F - 2 2飞机的可靠性、维修性主要体现在以下方面:每架 F - 2 2飞机的直接维修人员战斗机维修体制探析R e s e a r c ho nt h eR e p a i r S y s t e m o f F i g h t e r□北京航空工程技术研究中心李航航 □空军装备部科研部鲍永生综述6航空科学技术 ·2 0 0 6年第5期为 8 . 7 人, 是 F - 1 5( 1 6 . 6 人) 的一半;一个中队 ( 2 4 架飞机)在 2 0年内的维修费用约为 1 2亿美元, 比F - 1 5 省 5 亿美元;一个中队部署作战 3 0天,只需8架 C - 1 4 1 B运输机支援, 仅为 F - 1 5的 4 5 %;任 务 完 成 概 率 为 0 . 9 2 , 高 于F - 1 5( 0 . 8 7 ) 约 5 个百分点;飞机平均维修间隔时间为 3 h ,比 F - 1 5( 1 . 5 h ) 提高一倍;每 飞 行 小 时 的 维 修 工 时 约 为4 . 5 h , 是 F - 1 5( 1 5 h ) 的 3 0 %;更 换 发 动 机 时 间 为 9 0 m i n , 比F - 1 5 ( 1 4 7 m i n ) 少了 5 7 m i n ;再次出动准备时间约为 1 3 m i n ;机身离地高度为 0 . 9 m,具有非常好的维护可达性;机上装有可以为飞行员供氧的机载制氧系统 ( O B O G S ) , 因此不需要地面液氧设备;机上的惰性气体制造系统 ( O -B I G G S )可以输出氮气给油箱充气,再次出动时不必充氮;机上辅助动力装置能保证飞机在各种情况下的地面启动,出动准备不再依赖地面电源车或电瓶;航炮装弹和导弹挂装可以同时进行,且导弹挂梁采用了液压伸缩式结构, 非常方便;机上航空电子系统采用模块化设计和机内自检技术,系统故障隔离与诊断非常方便、 准确, 大大降低了外场维护工作量,减少了飞机的一线检测设备;航空电子设备高度综合, 系统硬件通用化且具有互换性,仅靠不同的软件结构达到不同的系统功能,并实现系统数据融合;机上的数据记录、故障自诊断、系统重构功能使飞机的使用可靠性大大提高;采用二级维修体制, 简化了飞机的维修内容和维修人员编制,减少了维修设备和备件的外场储存量。
总之, F - 2 2飞机与以前的机型相比, 飞机的可靠性、 维修性和保障性明显提高, 维修强度、 维修时间大大降低,自身的保障能力大幅度提高, 设备的可靠性、 使用寿命、 通用性、 互换性显著增强, 飞机对于外场的维修保障要求降低,战斗力却明显提高大量的数字化技术、 计算机技术以及各种综合技术的应用使飞机的维修保障模式发生了很大变化,特别是将传统的三级维修体制改为二级维修体制,是飞机维修史上的一次革命这种技术革命, 无论是对传统的维修观念还是对今后的飞机维修方式都将产生重大影响二、建立二级维修体制的主要原因分析F - 2 2这种先进战斗机,之所以能够摆脱传统的三级维修体制而采用经济性好、效率高的二级维修体制, 其根本原因有以下几点:1 .作战需求变化灵活机动性是战争取胜的关键因素之一美国空军认为, 现有固定的保障结构易被敌人摧毁,部队在境外或保障能力差的地域作战时要用相当大的空运力量来完成运输保障任务,而运输机和保障资源极易被攻击,因此必须保证保障的机动性、 灵活性和战场生存能力, 保证作战飞机的自保障性保障装备的集成化、综合化和小型化则是满足这一需求的有效途径集成化装备的体积、 重量会越来越小, 可靠性会越来越高。
综合化的装备功能会越来越强,同一装备可以具备多种技术功能,完成多种任务,使装备的数量、 品种降低小型化装备可以满足便携性要求,降低了飞机的转场保障要求将一线保障设备小型化以后, 采用吊舱形式, 由飞机自身携带转场, 可大大提高飞机的机动性如 F - 2 2飞机的航电系统综合为1 0 0多个小模块,分别为信号处理、数据处理、存储及电源等几种通用模块同种模块可以互换, 通过运行不同的软件实现不同的功能,大大减少了维修备件的种类,并可在较小的空间内, 具有更多的功能、 更大的计算容量、更好的容错能力以及扩充潜力和结构重组的能力,提高了设备的可靠性和部队的灵活机动能力2 .航空维修技术理论和维修观念创新早期的航空维修, 只是对航空技术装备进行维护和修理其主要目的是解决装备在使用过程中存在的问题,维修活动只存在于装备的使用阶段,航空维修只是简单的技艺或技术作业随着以可靠性技术为中心的维修思想的确立,航空维修成为一种维修科研并成为一种专门的工程技术学科在装备全寿命维修管理观念和系统观念建立以后,航空维修从使用阶段扩大到设计、制造阶段, 出现了航空维修设计、 航空维修工程以及适航性管理等概念这就为航空维修体制的简化提供了理论基础。
以 F - 2 2飞机为例,对其维修工作、 维修体制、 维修人员配备等技术考虑,不是在飞机形成装备以后才进行, 而是从“ 大系统、 全寿命” 要求综 述7航空科学技术 ·2 0 0 6年第5期去考虑,在飞机的研制设计阶段就充分提出维修性、 保障性要求, 并把这种技术要求贯穿于飞机研制的各个过程之中如机载设备设计的机内自检性要求, 设备互换性、 模块化要求,飞机结构设计的开敞性要求等等据称 F - 2 2 飞机航空电子设备的自检能力达到 8 0 %以上,而飞机的开敞率则达到 3 0 %~4 0 % 飞机在外场维护主要是检查隔离故障, 进行故障单元定位,然后利用设备具备的模块化设计功能直接进行单元体或模块板的插拔更换, 大大简化、方便了飞机的外场维修工作过程3 .新技术的发展和应用新技术产品在航空领域的应用,客观上形成了维修体制简化的技术条件飞机上的自检系统和故障告警显示技术的完善,使原来的一线维修不再依赖地面检测设备,机载设备采用单元体和模块化结构设计, 使外场换件更容易, 这些条件客观上使原来的外场维修深度得到加强同时由于系统功能的高度综合化、 设备线路的超大集成化, 使得飞机的原位检测要求非常宽松、离位检测要求非常严格。
对于一般性故障,利用机上自检设备和一线检测设备就可以完成故障件的隔离与换件, 而对于复杂故障、 大型系统故障则必须依赖更复杂的检测设备, 使原有的中继级执行的野战维护存在的必要性大大降低同时由于大量计算机的应用,计算机软件系统的复杂性以及采用新材料、新工艺后对修复设备要求的复杂化,使得原有的中间级维修也难以保证应有的维修能力飞机可靠性的大大提高, 也为弱化或从技术上取消中间级维修提供了条件F - 2 2飞机的一线维修基本不依靠地面设备,而是利用飞机上的自检系统不仅飞机上的航电系统如此, 非航电系统也如此如“ 非航电系统监控处理机”就是将飞机的电源系统、 燃油系统、 液压系统、环控系统、刹车系统等等进行综合监控, 进行数据、 信息共享这些系统一旦发生故障,飞机就可以利用自身的检测功能提供报警,必要时还可以进行系统重构,大大降低了系统对地面设备的依赖性4 .维修管理技术革新维修管理是提高维修效率的重要保证无论是三级维修体制还是二级维修体制,都必须依靠高效的维修组织和管理随着维修经验积累可使装备的备件储存更加合理,技术进步使备件运输能力显著增强,维修组织管理水平的提高使维修工作的开展更为积极有效,装备的故障件、损坏件能够及时运送到基地级并从基地级得到及时的补充。
维修级简化以后还避免了维修技术力量、维修备件和维修设备的重复预置问题5 .提高飞机的战时抢修能力战场抢修与飞机正常维修有很大区别,战场抢修并不要求将飞机修复到完好状态,它只要求将飞机恢复到 “ 能够执行特定任务的功能” , 也就是说, 战场抢修是允许飞机在维修后仍存在故障,只要能够保证飞机的特定能力即可但是这种维修技术要求的“ 宽松” 是要有条件的, 即必须具备快速机动、 快速修复能力,并有较强的战场适应性和生存性维修设备功能的综合化、 系统集成化、 体积小型化和重量的轻型化,使简单故障可以实现机上自检, 较复杂故障可以通过便携式自动检测设备( A T E ) 检测, 使一线维修提高了技术深度,二线维修又需要更加复杂的系统设备,设备的复杂化对维修人员的技术要求、 设备工作条件、经济条件等都提出了比原来更高的要求, 需要集中调配综上所述,由于作战需求变化、维修观念更新、 技术飞速发展、 管理模式改进和战场抢修性要求等促使飞机的维修技术体制需要改革, 以获得最大的经济、 军事效益国外航空技术发达国家在四代机维修体制中将原有的三级维修简化为两级维修体制,很大程度上就是基于此种考虑维修体制的简化, 一方面减少了外场备件储存,避免了维修人员的分散和重复配置,减少了维修中间环节,最终达到了降低装备全寿命。