可靠性、維修性和保障性

1、國(guó)外直升機(jī)可靠性、維修性和保障性發(fā)展綜述1.引言可靠性、維修性和保障性(RMS)是響影軍用直升機(jī)作戰(zhàn)效能、作戰(zhàn)適用性和壽命周期費(fèi) 用的關(guān)鍵特性。特別是在現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)中，RMS成為武裝直升機(jī)戰(zhàn)斗力的關(guān)鍵因素。美國(guó)武裝直升機(jī) AH- 64阿柏支”由于在研制中重視 RMS 工作，具有較高的 RMS 水平，保證 AH-64 具有較的戰(zhàn)備完好性和任務(wù)成功概率。在 1990年 12月至 1991年 4月的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)陸軍 101 師攻擊直升機(jī)營(yíng)的 8 架 AH-64直升機(jī)，突襲伊拉克，摧毀了通往巴格達(dá)沿途 的雷達(dá)站，為盟國(guó)空軍執(zhí)行空戰(zhàn)任務(wù)開(kāi)辟了空中通道，僅在 2 月 28日，第一武裝分隊(duì)的 AH-6

2、4摧毀了 36輛坦克，俘獲了 850名伊軍官兵。在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美軍出動(dòng)了288架 AH-64 ,累計(jì)飛行 18700 小時(shí)，僅有一架 AH-64被地面炮火擊落，在 沙漠盾牌”和 沙漠風(fēng)暴”行動(dòng)中， AH-64的能執(zhí)行任務(wù)率分別達(dá)到80%和 90%，超過(guò)了設(shè)計(jì)要求。AH-64 的戰(zhàn)例充分表明，RMS 是現(xiàn)代武裝直升機(jī)形成戰(zhàn)斗力的基礎(chǔ)，是發(fā)揮其作戰(zhàn)效能的保證，也是現(xiàn)代軍用直升 機(jī)設(shè)計(jì)中必須考慮的、與性能同等重要的設(shè)計(jì)特性。2.國(guó)外直升機(jī)RM眼術(shù)的發(fā)展隨著直升機(jī)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用及地位的日益提高，直升機(jī)RMS 越發(fā)引起各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的重視，特別是對(duì)直升機(jī)可靠性和安全性問(wèn)題早就得到重視

3、；隨著武裝直升機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展、機(jī)載雷達(dá)及火控系統(tǒng)的可靠性及維修性也相繼引起各國(guó)軍方的重 視；近十多年來(lái)，尤其是海灣戰(zhàn)爭(zhēng)之后，為了滿足現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，要求直升機(jī)具有快速出動(dòng)能力和高的戰(zhàn)備完好性，降低武裝直升機(jī)的壽命周期費(fèi)用，要求直升機(jī)具有低的維修工時(shí)、少量維修人力、少量備件和良好的測(cè)試性和保障性?？偟恼f(shuō)來(lái)，近50年來(lái)，國(guó)外直升機(jī) RMS 技術(shù)的發(fā)展大至可劃分為如下3個(gè)階段。2.1 50年代中期至 60年代末期50年代中期或末期開(kāi)始研制或60年代初期開(kāi)始研制、在 60年代投入服役的直升機(jī)，如美國(guó)的 CH-47A、CH-53A、AH-1A、AH-56A、OH-58A、UH-1A 等。這些直升機(jī)

4、主要是 采用工程設(shè)計(jì)和試驗(yàn)的方法來(lái)保證直升機(jī)的可靠性、維修性、保障性，沒(méi)有專門制訂RMS大綱，既沒(méi)有提出專門的 RMS 指標(biāo)，也沒(méi)有開(kāi)展專門的 RMS 分析設(shè)計(jì)和專門的 RMS 試驗(yàn) 工作。因此，這一批直升機(jī)普遍存在著故障多、可靠性低、維修工時(shí)較高，因此使用和保障 費(fèi)用較高。美國(guó)陸軍和直升機(jī)公司都建立了直升機(jī)的RMS 信息系統(tǒng)，收集大量的RMS 數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析研究后，找出了影響可靠性及維修性的主要原因和部件，并隨后進(jìn)行改進(jìn)改型。例如，CH-47D制訂了專門的可靠性改進(jìn)計(jì)劃，投資 237萬(wàn)美元，使整個(gè)直升機(jī)的MTBF提高一倍，維修工時(shí)降低 28%。2.2 70年代初至 80年代中期經(jīng)過(guò)越南戰(zhàn)爭(zhēng)后

5、，軍用直升機(jī)的作用更加引起世界各軍事大國(guó)的重視，在執(zhí)行戰(zhàn)斗保障和后勤支援任務(wù)中，直升機(jī)充分顯示了具有良好的機(jī)動(dòng)性和靈活性、快速反應(yīng)能力和不受地形限制的特點(diǎn)。此外，裝備武器的武裝直升機(jī)用于對(duì)地火力支援和護(hù)航任務(wù)中，出色地完成任務(wù)。在戰(zhàn)爭(zhēng)實(shí)踐中證實(shí)了武裝直升機(jī)對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)具有重要的意義，是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)不可缺少的重要武器之一。為了充分發(fā)揮軍用直升機(jī)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的作用，在此階段發(fā)展及改型的一些軍用直升機(jī)如 AH-64A、UH-60A、CH-47D、CH-53E 和 OH-581D等，都重視可靠性與維修 性，全面開(kāi)展可靠性及維修性工作， 制訂可靠性及維修性大綱， 根據(jù)美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn) MIL-STD- 785 系

6、統(tǒng)和設(shè)備可靠性管理大綱 ”、 MIL-STD-470系統(tǒng)和設(shè)備維修性管理大綱”，制訂型號(hào)的大綱；提出明確的可靠性及維修性要求，例如 UH-60A “黑鷹”直升機(jī)的 MFHBF =4.0（目標(biāo)值）/3.5（門限值）小時(shí)、MCSP=0.987安全可靠度 RS=0.997、MTTR=0.95 小時(shí)， MMH/FH=3.8 工時(shí)、使用可用度 Ao=0.82（目標(biāo)值）/0.80（門限值）；并根據(jù) MIL-STD-785 和 MIL-STD-470 的要求開(kāi)展可靠性及維修性分析和設(shè)計(jì)，進(jìn)行可靠性及維修性試驗(yàn)和驗(yàn)證， 特別是開(kāi)展專門可靠性研制試驗(yàn)，例如，S-70黑鷹”直升機(jī)的地面試驗(yàn)、 樣機(jī)飛行試驗(yàn)和生產(chǎn)飛

7、機(jī)的飛行試驗(yàn)；此外，這些飛機(jī)還采用較為完善的機(jī)內(nèi)測(cè)試技術(shù)（BIT）,從而大大減少直升機(jī)的維修時(shí)間。在研制與生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)航空電子設(shè)備的元器件、組件和設(shè)備等三級(jí)設(shè) 備進(jìn)行嚴(yán)格的環(huán)境應(yīng)力篩選，確保直升機(jī)投入外場(chǎng)使用具備規(guī)定的可靠性。2.3 80年代后期至 2000年自 80年代后期以來(lái)出現(xiàn)了蘇聯(lián)解體，兩大陣營(yíng)對(duì)抗的冷戰(zhàn)結(jié)束。世界出現(xiàn)了多極化的 格局。全球性的縮減軍費(fèi)、裁減軍隊(duì)的趨勢(shì)日益明朗，費(fèi)用成為現(xiàn)代武器裝備研制的主要約 束條件。特別是經(jīng)過(guò) 90年代初的 海灣戰(zhàn)爭(zhēng)”以及 98年的 料索沃沖突”兩次現(xiàn)代局部高技術(shù) 戰(zhàn)爭(zhēng)，進(jìn)一步表明直升機(jī)的后勤保障工作在現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)中的重要作用和突出地位，通過(guò)提高

8、可靠性、維修性和保障性來(lái)提高武器裝備的戰(zhàn)斗力、降低使用和保障費(fèi)用成為一種經(jīng)濟(jì)有效的途徑。80年代后期以來(lái)，新研制和改型的軍用直升機(jī)，如美國(guó)的RAH-66、V-22、AH-64D、S-70A和北約 NH90等都更加重視可靠性、維修性和保障性，更加嚴(yán)格地開(kāi)展可 靠性、維修性和保障性的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)，其主要特點(diǎn)如下：（1）嚴(yán)格開(kāi)展 R&M 試驗(yàn)。S-70A直升機(jī)一共進(jìn)行大約 13000 小時(shí)的可靠性和維修性試 驗(yàn)。從地面試驗(yàn)開(kāi)始，一直到飛行試驗(yàn)及生產(chǎn)型飛機(jī)試驗(yàn)。通過(guò)專門的可靠性和維修性研制試驗(yàn)與系統(tǒng)研制試驗(yàn)相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)可靠性及維修性增長(zhǎng)。其中，地面試驗(yàn)1900小時(shí)，樣機(jī)飛行試驗(yàn) 2000小時(shí)，

9、生產(chǎn)型飛機(jī)試驗(yàn) 8755小時(shí)。（2）重視機(jī)載故障診斷技術(shù)的應(yīng)用。在新一代直升機(jī)中普遍采用先進(jìn)的機(jī)載狀態(tài)及使用監(jiān)控系統(tǒng)（HUMS）、監(jiān)控與診斷系統(tǒng)和機(jī)載綜合診斷系統(tǒng)。對(duì)直升機(jī)的旋翼、尾槳、傳動(dòng)裝置和發(fā)動(dòng)機(jī)等關(guān)鍵系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障 診斷，并監(jiān)測(cè)機(jī)體主承力件的疲勞壽命、發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的振動(dòng)、旋翼槳葉結(jié)冰速度和航線飛行的剩余油量等，通過(guò)座艙儀表板的告警功能，可準(zhǔn)確向駕駛員發(fā)出提醒和告警，使駕駛員及時(shí)發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象并采取應(yīng)急措施，以確保直升機(jī)的飛行安全。例如，V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)采用了發(fā)動(dòng)機(jī)功率監(jiān)測(cè)、金屬屑監(jiān)測(cè)和發(fā)動(dòng)機(jī)部件壽命監(jiān)測(cè)等多種監(jiān)測(cè)技術(shù)，并診斷故障發(fā)生；又如，RAH-66直升機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī) T80

10、0采用全權(quán)數(shù)字式控制系統(tǒng)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān) 測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、振動(dòng)、壽命、油量和溫度等。4. CH-53E重型多用途直升機(jī)CH-53E超種馬”是美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)用于執(zhí)行兩棲突擊任務(wù)，運(yùn)載 55名全副武裝士兵、運(yùn)輸重型裝備和彈藥；美國(guó)海軍用于艦上垂直補(bǔ)給和運(yùn)輸?shù)囊环N重型三發(fā)多用途直升機(jī)，由美國(guó)西科斯基飛機(jī)公司研制，公司代號(hào)為S-80/H-53E oCH-53E是在 CH-53D的基礎(chǔ)上研制的，1971年開(kāi)始研究與發(fā)展工作。1974年 3月 1日第一架原型機(jī) YCH-53E開(kāi)始試飛，1981年 6 月 16日開(kāi)始交付給美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)使用。CH-53E是按照美國(guó)海軍航空系統(tǒng)司令部在裝備采辦過(guò)程中加強(qiáng)可靠

11、性設(shè)計(jì)的新觀點(diǎn),的目標(biāo)要求，積極開(kāi)展可靠性及維修性 （R&M）工作，嚴(yán)格進(jìn)行可靠性和維修性分析設(shè)計(jì)和試 驗(yàn)實(shí)踐，采用已經(jīng)實(shí)際考驗(yàn)的零部件，在生產(chǎn)和研制過(guò)程中，應(yīng)用故障報(bào)告和糾正措施系統(tǒng)。4.1 R&M要求按照美國(guó)海軍航空系統(tǒng)司令部有關(guān)加強(qiáng)R&M 工作的要求，對(duì) CH-53E規(guī)定如下的 R&M要求：任務(wù)可靠度 Rm=0.93平均故障間隔飛行小時(shí)MFHBF = 0.71h（研制階段）、0.92h（生產(chǎn)階段）每飛行小時(shí)的維修工時(shí)MMH/FH=12.0h（在基層級(jí)）平均修復(fù)時(shí)間 MTTR=2.4h平均任務(wù)中斷間隔飛行小時(shí)MFHBA = 13.8h4.2 R&M分

12、析與設(shè)計(jì)為了確保 CH-53E能夠滿足軍方規(guī)定的 R&M 要求，使得 CH-53E成為一架可靠的、可 維修的重型運(yùn)輸直升機(jī)，采用下述R&M分析與設(shè)計(jì)技術(shù)。（1）故障模式影響及危害性分析（FMECA）在直升機(jī)設(shè)計(jì)初期，F(xiàn)MECA 作為直升機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)組成部分，在每個(gè)產(chǎn)品層次開(kāi)展 FMECA ,確定作能產(chǎn)生的故障模式以及對(duì)直升機(jī)可能產(chǎn)生的影響，在圖紙發(fā)放前，確定直 升機(jī)初步設(shè)計(jì)缺陷，并進(jìn)行分析和改正。隨著設(shè)計(jì)進(jìn)展，不斷修改 FMECA以反映各種設(shè)計(jì) 更改，以及出現(xiàn)的故障模式的影響。進(jìn)行FMECA的系統(tǒng)包括：旋翼系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、飛行操縱裝置、2號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝（1 號(hào)、3號(hào)與 CH-53

13、D相同）發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)和自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)在分析期間，共發(fā)現(xiàn) 1507個(gè)故障模式，并按照它們的影響進(jìn)行分類，采取了改進(jìn)設(shè)計(jì)、材料和工藝過(guò)程，以防止這些故障模式再度發(fā)生，某些典型示例如下：a.傳動(dòng)系統(tǒng)主錐形齒輪滾柱軸承的材料改成M50真空熔化鋼；第一級(jí)行星正齒輪中的齒輪偶接觸系數(shù)增大以減小應(yīng)力和齒輪損壞的概率；在主旋翼測(cè)速器正齒輪的垂直驅(qū)動(dòng)裝置采用彈性絕緣體為防止傳動(dòng)裝置磨損提供襯 墊。b. 主旋翼葉片與搭座拆疊在尾槳槳葉定位器組件上加裝一個(gè)開(kāi)關(guān)，以便延緩到尾漿槳葉鎖定位置后才使搭座拆 疊。c. 飛行操縱裝置飛行控制系統(tǒng)助力器重新定位，使更多的部件增大液壓輸入信號(hào)，從而減少堵塞概率；飛行操制系統(tǒng)的

14、伺服機(jī)構(gòu)重新安裝，從旋翼搭座移到機(jī)身隔艙更溫和的環(huán)境中。（2）R&M 建模與分配在直升機(jī)研制階段開(kāi)始， 根據(jù) CH-53E的任務(wù)剖面建立了可靠性框圖與數(shù)學(xué)模型，包括直升機(jī)各分系統(tǒng)的構(gòu)型，確定為成功完成任務(wù)的各種通道（各種余度通道），作為開(kāi)展可靠性分配、可靠性預(yù)計(jì)和 FMECA 的基礎(chǔ)。CH-53E的 R&M 分配是以 CH-53D的外場(chǎng)使用數(shù)據(jù) 為基礎(chǔ)進(jìn)行的，也就是由美國(guó)海軍3M（管理、維修的器材）系統(tǒng)提供的 R&M 數(shù)據(jù)，根據(jù)CH-53E與 CH-53D的結(jié)構(gòu)及技術(shù)狀態(tài)的差別，對(duì) CH-53D的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整而得到CH-53E的各個(gè)分系統(tǒng)的 R&M 數(shù)據(jù)。對(duì)各分

15、系統(tǒng)和重要部件都分配了MHFBF、MMH/FH和 MFHBA都進(jìn)行分配。 表 2給出了 CH-53E的分配值和 CH-53D的外場(chǎng)使用可靠性， 用每飛行小時(shí)的 故障率表示， 即是 MFHBF的倒數(shù)。表2所列的數(shù)據(jù)是1976年完成的可靠性分配。從表中看出，CH-53E導(dǎo)航與 飛行綜合系統(tǒng)的故障率比CH-53D增加了50%,主要是由丁增加了3個(gè)陀螺與3個(gè)加速度計(jì)，并增加放大器、雙通道同步器等的功能。為了提高該系統(tǒng)的可靠性， 將模擬式系統(tǒng)改進(jìn)為數(shù)字式系統(tǒng)，其故障率將從55.764/1000飛行小時(shí)降低到4.255/1000飛行小時(shí)，整個(gè)直升機(jī)的故障率從1007.477/1000飛行小時(shí)降低到955.

16、968/1000飛行小時(shí)，MFHBF從0.993小時(shí)提高到1.046小時(shí)。表2 CH-53E可靠性分配表（故障數(shù)/1000飛行小時(shí)）系統(tǒng)CH-53D變化量CH-53E機(jī)體141.87811.393153.271燃油隔艙32.031-0.05131.980起袖86.574-1.68484.890飛行操縱73.753-7.72466.028旋翼134.727-3.671:131.056輔助動(dòng)力裝置28.858-1.90526.953傳動(dòng)系統(tǒng)86.278-0.42485.854動(dòng)力裝置儀表49.33827.50576.843空調(diào)與防水1.8620.7832.645電氣系統(tǒng)16.9254.04120.

17、966照明37.0660.07837.144液壓系統(tǒng)16.840-1.22315.617燃油系統(tǒng)9.26711.59420.861其他能源8.3781.83310.211儀表41.17114.51455.685飛行參考系統(tǒng)10.875-2.7058.170綜合導(dǎo)航飛行控制38.08217.08255.764總故障率（不含政府提 供設(shè)備）813.90370.036883.938政府提供的設(shè)備159.733-36.175F 123.539整個(gè)直升機(jī)973.63633.8411007.477總的MFHBF（小時(shí)）1.0270.993（3）元器件及材料控制為了最大限度地提高CH-53E的可靠性，在直升

18、機(jī)設(shè)計(jì)及研制中強(qiáng)調(diào)元器件 （零部件）和材料的控制。用丁CH-53E的元器件及材料都由工程標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)和系統(tǒng) 工程機(jī)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)格審查，確正正確應(yīng)用并達(dá)到高的可靠性。元器件與材料的審查 與批準(zhǔn)過(guò)程按照下述方式進(jìn)行。直升機(jī)研制公司內(nèi)部設(shè)計(jì)的分系統(tǒng)和組件，R&M工程機(jī)構(gòu)和有審批權(quán)的設(shè) 計(jì)組一起規(guī)定在設(shè)計(jì)中使用的元器件和材料， 在工程圖紙發(fā)放之前， 由R&M工 程機(jī)構(gòu)確認(rèn)元器件和材料得到正確規(guī)定。機(jī)械零件應(yīng)對(duì)應(yīng)力特性、環(huán)境兼容性、腐蝕防護(hù)和光潔度進(jìn)行審查。電子與 電氣元器件應(yīng)對(duì)與MIL-E-5400規(guī)范要求的符合性進(jìn)行審查，以確保這些元器件 具有所要求的可靠性水平。供應(yīng)商設(shè)計(jì)和制造的分系統(tǒng)和組

19、件，它們的元器件和材料的要求應(yīng)在采購(gòu)規(guī) 范中規(guī)定，通常采用西科斯基公司的工程規(guī)范。 供應(yīng)商對(duì)采購(gòu)規(guī)范規(guī)定要求的執(zhí) 行情況的符合性應(yīng)由R&M工程機(jī)構(gòu)進(jìn)行審查，當(dāng)未能全面符合時(shí)，應(yīng)提出最好 的解決辦法。在設(shè)計(jì)和研制階段，應(yīng)繼續(xù)對(duì)元器件和材料的應(yīng)用進(jìn)行審查，以證 實(shí)供應(yīng)商符合規(guī)定要求。經(jīng)批準(zhǔn)的元器件應(yīng)列入元器件選擇活單（PPSL） o當(dāng)具體元器件和材料出現(xiàn)可 靠性問(wèn)題時(shí)，R&M工程機(jī)構(gòu)應(yīng)與供應(yīng)商一起工作以通過(guò)采用備選元器件、增加 篩選、改進(jìn)供應(yīng)商的工藝過(guò)程、質(zhì)量控制等措施來(lái)解決有關(guān)R&M問(wèn)題。例如，用丁執(zhí)行飛行關(guān)鍵功能的航空電子設(shè)備的連接器 （符合MIL-C-83733）,在

20、供應(yīng)商 的生產(chǎn)過(guò)程中及在外場(chǎng)使用中，連接器插針連接插座時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)反彈而解脫現(xiàn) 象，CH-53E的R&M工程機(jī)構(gòu)與供應(yīng)商的工程機(jī)構(gòu)協(xié)同工作，對(duì)連接器設(shè)計(jì)、 制造工藝過(guò)程和質(zhì)量保證活動(dòng)的各種問(wèn)題進(jìn)行全面調(diào)研，對(duì)連接器設(shè)計(jì)，工藝和質(zhì)量控制過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)后，消除了連接器問(wèn)題。（4）降額設(shè)計(jì)在CH-53設(shè)計(jì)過(guò)程中，為提高可靠性水平，元器件（零部件）降額是一項(xiàng)關(guān)鍵 措施。在所有設(shè)計(jì)的關(guān)鍵評(píng)審中，都對(duì)應(yīng)力降額要求進(jìn)行嚴(yán)格評(píng)審。電子元器件降額是各種元器件的耗電功率和溫度不超過(guò)規(guī)定的值（遠(yuǎn)低丁制 造商規(guī)定額定值）。無(wú)源器件要求規(guī)定可靠性最低值。電阻殼體溫度不大丁額定溫度的80%,功 率不超過(guò)50%額定功

21、率時(shí)達(dá)到70C（在某些情況下小丁70C）；電容器殼體溫度 至少必須低丁額定溫度20C，直流工作電壓必須不超過(guò)50%的額定電壓。所加 的直流電壓加峰值交流脈動(dòng)電壓必須不超過(guò)55%的額定電壓。有源器件（半導(dǎo)體和微型器件）必須滿足下列要求。結(jié)溫可能不超過(guò)110C半導(dǎo)體必須滿足MIL-S-19500JANTX。微型電子器件必須滿足MIL-M-38510B求。數(shù)字式或飛行控制系統(tǒng)元器件選擇所采用的降額準(zhǔn)則。如表3所示。表3數(shù)字式飛控系統(tǒng)的降額準(zhǔn)則元器件可靠性水平降額水平微電子器件MIL-M-38510最大結(jié)溫110C半導(dǎo)體B級(jí)MIL-S-19500JanTX最大結(jié)溫110C無(wú)源器件規(guī)定可靠性（ER）殼體

22、溫度80%電阻器“R級(jí)最小值額定溫度最大殼溫（50%功率到70C ）電容器“R級(jí)最小值加直流電壓+交溫脈動(dòng)峰值 V55漩定電壓機(jī)械部件降額涉及到使應(yīng)力均值與強(qiáng)度均值之間的差值最大,機(jī)體、傳動(dòng)系統(tǒng)和動(dòng)部件的應(yīng)力降額應(yīng)證實(shí)在使用中承受的應(yīng)力降值到低丁由設(shè)計(jì)準(zhǔn)則規(guī)定 的那些值。見(jiàn)圖1和圖2。圖1振動(dòng)應(yīng)力降額圖2傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)力范圍應(yīng)力降額4.3耐久性及生存性試驗(yàn)在生產(chǎn)樣機(jī)試飛之前，整個(gè)CH-53E動(dòng)力系統(tǒng)，包括主旋翼、尾旋翼、傳動(dòng) 系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行200小時(shí)的耐久性試驗(yàn)和50小時(shí)的過(guò)應(yīng)力試驗(yàn)以驗(yàn)證系統(tǒng)動(dòng) 部件的兼容性。這些試驗(yàn)包括軸的自然頻率和臨界頻率響應(yīng)， 油量校準(zhǔn)和空載潤(rùn) 滑試驗(yàn)。在每一階段的試

23、驗(yàn)完成后，所有主要的動(dòng)部件都被拆卸并進(jìn)行全面的目視檢 查。主齒輪箱、附件齒輪箱、中間齒輪箱和尾部齒輪箱都被分解并進(jìn)行詳細(xì)的目 視檢查并采用穿透劑檢驗(yàn)。所有齒輪箱和發(fā)動(dòng)機(jī)金屆屑檢測(cè)器和各種油濾都被拆卸并檢查各種可見(jiàn)的可能異常和可疑異常的征侯。 所有部件都應(yīng)顯示出無(wú)可疑的 故障征侯，表示所有部件都無(wú)故障。最終試驗(yàn)CH-53E的齒輪箱，包括耐久性和生存性試驗(yàn)，主齒輪箱、附件齒輪箱、 附件齒輪箱、中間齒輪箱和尾齒輪箱的生存性試驗(yàn)驗(yàn)證了CH-53E直升機(jī)在最大 內(nèi)部載重下一旦齒輪箱失去其主潤(rùn)滑系統(tǒng)后安全飛行30分鐘的能力。4.4可靠性研制試驗(yàn)與老煉要求飛行控制系統(tǒng)的重大改進(jìn)是采用兩臺(tái)數(shù)字式計(jì)算機(jī)。該系統(tǒng)

24、進(jìn)行了可靠性研制試驗(yàn)，其主要目的是以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)和研制問(wèn)題， 這些問(wèn)題解決方法可在生產(chǎn)型飛 機(jī)采用?？煽啃匝兄圃囼?yàn)的另一個(gè)目的是驗(yàn)證系統(tǒng)的平均故障間隔時(shí)間（MTBF）0該試驗(yàn)包括2臺(tái)數(shù)字式計(jì)算機(jī)、1個(gè)飛行控制系統(tǒng)的控制板、6個(gè)加速度計(jì)和5個(gè)駕駛桿位置傳感器。該試驗(yàn)的環(huán)境條件如下：振動(dòng)：21Hz、0.5g, 50分鐘（每小時(shí)）21Hz、2.0g, 10分鐘（每小時(shí)）溫度：在溫度從+71 C（熱狀態(tài)）到-54。（冷狀態(tài)）變化過(guò)程中，工作30分；在非工作狀態(tài)冷浸90分；在轉(zhuǎn)移到熱狀態(tài)、熱浸工作360分。在試驗(yàn)期間部件進(jìn)行連續(xù)測(cè)試和檢查，并由目視手動(dòng)控制，當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存故障代碼并指示故障。該系

25、統(tǒng)驗(yàn)證MTBF = 163小時(shí)，發(fā)現(xiàn)5個(gè)故障 模式，并采取糾正措施。為CH-53E研制的電子設(shè)備進(jìn)行了嚴(yán)格的老煉，包括熱循環(huán)與振動(dòng)。老煉的 溫度極限為-54C+71 C。 對(duì)飛控計(jì)算機(jī)的老煉要求為168小時(shí)的熱循環(huán)和正弦 振動(dòng)1Hz、0.5g, 50分鐘 （每小時(shí)） ；21Hz、2.0g, 10分鐘（每小時(shí)）。在生產(chǎn)計(jì)劃開(kāi)始后，對(duì)飛控計(jì)算機(jī)增加老煉，按NAVAMAT P-9492的要求0.04g2/Hz10分鐘，隨機(jī)振動(dòng)，并增加44小時(shí)老煉而不發(fā)生故障的要求，包括最 終驗(yàn)收試驗(yàn)。這使得飛控計(jì)算機(jī)的驗(yàn)收率從50%提高到80%。4.5飛行試驗(yàn)與部署良好的R&M工作是閉環(huán)故障分析和糾正措施工

26、作的一個(gè)組成部分。在西科斯基中心的項(xiàng)目，故障產(chǎn)品分析報(bào)告（FIAR）作為一種控制文件。故障或問(wèn)題數(shù)據(jù) 由R&M數(shù)據(jù)跟蹤人員收集和作為缺陷記錄進(jìn)入計(jì)算機(jī)，包括所有CH-53E的缺陷。故障分析報(bào)告包括缺陷說(shuō)明、故障歷史、初步故障分析和建議采取措施。最 終形成最終的工程更改通告（ECN）、工程更改建議（ECP）以及生產(chǎn)控制委員會(huì)（PCB）的有效性定義。并利用FIAR的數(shù)據(jù)評(píng)估CH-53E的可靠性。1976年首次 評(píng)估CH-53E生產(chǎn)樣機(jī)的外場(chǎng)MTBF， 飛機(jī)共飛行了126飛行小時(shí)。同時(shí)也利用 外場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的故障信息對(duì)飛機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)更改。在CH-53E從生產(chǎn)型樣機(jī)到批生產(chǎn)的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)展過(guò)程中,R&a

27、mp;M要求也不斷改進(jìn)，并增加了專門的可靠性試驗(yàn)，即質(zhì)量符合性試驗(yàn)（在首批生產(chǎn)的飛機(jī)上進(jìn)行）；在5架初始生產(chǎn)的飛機(jī)上完成14次、每次一小時(shí)的飛行任務(wù)，根據(jù)對(duì)生 產(chǎn)型CH-53E的MFHBF要求，14次飛行中，允許發(fā)生15次故障。但是，5架 飛機(jī)從1981年6月至12月的試飛中，僅觀測(cè)到4個(gè)故障模式，針對(duì)這些故障模 式改進(jìn)了設(shè)計(jì)。隨著第一架CH-53E投入服役之后，便開(kāi)始執(zhí)行R&M現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)計(jì)劃，評(píng)估 飛機(jī)的R&M水平，進(jìn)行故障分析和采取糾正措施， 建立了CH-53E的R&M數(shù) 據(jù)庫(kù)。 到1983年2月， 總共32架CH-53E部署在東西海岸，累計(jì)飛行8000小 時(shí)，其MF

28、HBF與MFHBA比規(guī)定值高60%，見(jiàn)表4。表4CH-53E與CH-53D的R&MK平比較CH-53D（觀測(cè)值）CH-53E（要求值）CH-53E（觀測(cè)值）MFHBF0.57h0.92h1.5hMFHBA10.95h13.9h22.8hMTTR2.60h2.4h2.27hA0780%5. AH-64武裝直升機(jī)早在1972年， 美國(guó)陸軍開(kāi)始執(zhí)行先進(jìn)攻擊直升機(jī)（AAH）計(jì)劃，1975年9月30日YAH-63與YAH-64開(kāi)始競(jìng)爭(zhēng)試飛。AH-64A直升機(jī)中標(biāo)后丁1977年元月開(kāi) 始研制，1984年元月開(kāi)始交付部隊(duì)使用。1995年AH-64開(kāi)始服役，AH-64D丁1990年開(kāi)始改型，1991年

29、3月首飛，1996年開(kāi)始交付部隊(duì)，成為目前現(xiàn)役美軍 最先進(jìn)的武裝直升機(jī)。5.1RMS要求在AH-64研制中，美國(guó)陸軍特別強(qiáng)調(diào)無(wú)故障執(zhí)行任務(wù)能力和快速維修能力,AH-64A的可靠性、維修性及保障性指標(biāo)見(jiàn)表5。表中的RMS指標(biāo)為目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn), 要求在10萬(wàn)飛行小時(shí)后達(dá)到值。測(cè)定值分列為AH-64A研制階段、生產(chǎn)階段和 外場(chǎng)飛行300小時(shí)的統(tǒng)計(jì)值。表5 AH-64A的RMS旨標(biāo)及測(cè)定值指標(biāo)值研制階段1生產(chǎn)階段2外場(chǎng)使用3MFHBF（飛行小時(shí)）2.801.702.40 12.50 1MTBCF（飛行小時(shí)）19.024.716.815.4MMH/FH（工時(shí)）9.006.456.44.8MTTR（小時(shí)）0.9

30、01.11.27 0.82Ao(%)75799186注：1.研制階段指累計(jì)飛行5680小時(shí)的統(tǒng)計(jì)值;2.生產(chǎn)階段指累計(jì)飛行2543飛行小時(shí)的統(tǒng)計(jì)值；3.外場(chǎng)使用指在外場(chǎng)服役后累計(jì)飛行500小時(shí)的統(tǒng)計(jì)值。5.2可靠性設(shè)計(jì)為了使AH-64A服役后能夠滿足陸軍提出的RMS要求，美國(guó)原麥道公司在 直升機(jī)和電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中嚴(yán)格開(kāi)展了可靠性分析和設(shè)計(jì)，包括可靠性分配、預(yù)計(jì)、采用高可靠的元器件、余度設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、降額設(shè)計(jì)和成熟技術(shù)等設(shè)計(jì)措施。 例如，AH-64航空電子系統(tǒng)等數(shù)據(jù)傳輸采用MIL-STD-1553B總線，使航空電子 和火控系統(tǒng)的13個(gè)終端交連一起，與常規(guī)設(shè)計(jì)相比，可靠性提高20%,安全性提高30

31、%，維修時(shí)間降低25%，維修費(fèi)用減少20%。AH-64重要系統(tǒng)和部件都 采用余度設(shè)計(jì)，如裝有2臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，雙通道的供電系統(tǒng)和2套主液壓系統(tǒng)、多余 度的電傳操縱系統(tǒng)，保證系統(tǒng)的致命性故障率達(dá)到1.208X 10-7。AH-64的旋翼結(jié)構(gòu)是是以已經(jīng)飛行了數(shù)白萬(wàn)小時(shí)的OH-6A直升機(jī)的旋翼為基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn)的， 關(guān)鍵部件采用成熟的技術(shù)，確保直升機(jī)的可靠性。為了確保AH-64發(fā)動(dòng)機(jī)T700具有99.799.9%的任務(wù)成功概率和很低的非 計(jì)劃拆卸率0.29/1000飛行小時(shí)，T700在研制中加強(qiáng)了可靠性管理， 陸軍與通用 電氣公司成立了R&M領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)T700研制過(guò)程中的R&M工作，從設(shè)計(jì)

32、 一開(kāi)始使開(kāi)展優(yōu)化設(shè)計(jì)，把R&M作為重要的優(yōu)化參數(shù)；并制定了可靠性改進(jìn)保 證計(jì)劃、部件可靠性改進(jìn)計(jì)劃以及嚴(yán)格的內(nèi)廠和外場(chǎng)的綜合研制試驗(yàn)；建立T700的內(nèi)場(chǎng)和外場(chǎng)的綜合研制試驗(yàn)計(jì)劃。5.3維修性設(shè)計(jì)AH-64設(shè)計(jì)中重視維修性設(shè)計(jì)，直升機(jī)的動(dòng)力艙、減速器艙和各設(shè)備艙都設(shè) 計(jì)成易于接近的構(gòu)形。主要電子系統(tǒng)和火控系統(tǒng)的設(shè)備大都裝在前機(jī)身下部?jī)蓚?cè) 的浮筒式機(jī)艙內(nèi)，在地面便接近，發(fā)動(dòng)機(jī)罩向下打開(kāi)可構(gòu)成維修工作平臺(tái)，便于維修人員進(jìn)行維修工作。為了改善維修性，T700發(fā)動(dòng)機(jī)全部采用單元體設(shè)計(jì)，發(fā)動(dòng)機(jī)的4個(gè)單元體 僅需2478分鐘便可拆卸更換；任何一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)附件在外場(chǎng)的維修時(shí)間僅小于 或等于15分鐘；整

33、個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)僅有24個(gè)外場(chǎng)可更換部件、外場(chǎng)維修僅需要10把 手動(dòng)工具。左右兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)相同，可以互換。為了縮短維修時(shí)間，直升機(jī)上裝有機(jī)載故障檢測(cè)和定位系統(tǒng)(FD/LS),可識(shí)別外場(chǎng)可更換單元的故障，并能識(shí)別機(jī)上電子設(shè)備95%的故障。該系統(tǒng)由主計(jì)算 機(jī)、多路遠(yuǎn)距終端裝置、備用總控制器、數(shù)據(jù)輸入鍵盤、數(shù)據(jù)總線、電傳打字機(jī) 自動(dòng)發(fā)送系統(tǒng)等。為了改進(jìn)中繼級(jí)維修，在中繼級(jí)維修車間采用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)， 對(duì)外場(chǎng)可更換單元(LRU)進(jìn)行測(cè)試，檢測(cè)LRU的故障，并在中繼級(jí)(內(nèi)場(chǎng))通過(guò)更換內(nèi)場(chǎng)可更換單元(SRU)進(jìn)行修復(fù)。該系統(tǒng)可對(duì)AH-64直升機(jī)的75個(gè)部件故障進(jìn)行檢測(cè)和診斷。 一臺(tái)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)可承擔(dān)54架AH-64或

34、在戰(zhàn)斗條件下3個(gè)直升機(jī)營(yíng)的測(cè)試任務(wù)。 該系統(tǒng)的核心是中央計(jì)算機(jī)、輸入和輸出裝置、控制設(shè)備和被測(cè)裝置接口的試驗(yàn) 臺(tái)等，其代號(hào)為AMUSM-410。5.4可靠性試驗(yàn)為了提高AH-64A的可靠性，在研制階段，對(duì)系統(tǒng)處理機(jī)、任務(wù)處理機(jī)、顯 示處理機(jī)、環(huán)境控制系統(tǒng)和其他重要部件等進(jìn)行了可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)，通常取2個(gè)試件，在隨機(jī)振動(dòng)和溫度循環(huán)的模擬環(huán)境條件下，進(jìn)行4000小時(shí)的試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了集成電路組件因制造時(shí)殘留的焊料膜導(dǎo)致在振動(dòng)應(yīng)力下導(dǎo)線連接 拉脫；另發(fā)現(xiàn)外場(chǎng)可更換單元導(dǎo)線固定不牢， 在高振動(dòng)應(yīng)力下，導(dǎo)線連接處于斷 續(xù)狀態(tài)，出現(xiàn)間隙故障。隨即改進(jìn)設(shè)計(jì)和制造工藝，進(jìn)一步提高設(shè)備的固有可靠 性。5.5

35、建立RMS數(shù)據(jù)系統(tǒng)美國(guó)陸軍建立了一個(gè)較完善的可靠性、維修性和保障性數(shù)據(jù)系統(tǒng)，取名為RAM/LOG系統(tǒng)。在AH-64直升機(jī)方案論證、研制、生產(chǎn)和外場(chǎng)飛行試驗(yàn)中， 陸軍利用該數(shù)據(jù)系統(tǒng)收集RMS數(shù)據(jù)，分析并評(píng)估各階段的RMS性能及其增長(zhǎng) 趨勢(shì)。為確定RMS在各階段的增長(zhǎng)水平、發(fā)現(xiàn)各階段的RMS問(wèn)題，通過(guò)改進(jìn) 設(shè)計(jì)使AH-64的RMS水平不斷增長(zhǎng)，取得了成功。該系統(tǒng)包括如下4個(gè)主要功 能：-5個(gè)獨(dú)立的，包含了1842個(gè)獨(dú)立要素的相關(guān)表格：飛行和使用信息表、 故障修復(fù)/糾正措施表、零部件使用數(shù)表、使用/診斷/報(bào)告表、事件簡(jiǎn)單說(shuō)明表故障審查委員會(huì)用來(lái)確定RMS評(píng)估的邏輯決斷圖；用丁查詢，存取RAM/LOG

36、數(shù)據(jù)文檔的各種計(jì)算機(jī)程序;用丁查詢故障檢測(cè)與定位性能的專用程序。5.6AH-64D（長(zhǎng)弓阿柏支）的RMSAH-64D是AH-64A的改型，使AH-64設(shè)計(jì)更改了1/3,加裝了毫米波火控 雷達(dá)，成為21世紀(jì)數(shù)字化戰(zhàn)場(chǎng)的重要武器。該機(jī)的可靠性水平比AH-64提高了50%，其RMS要求見(jiàn)表6。表6 AH-64D的RMSS求及外場(chǎng)使用值參數(shù)要求值（5000飛行小時(shí)）外場(chǎng)測(cè)定值（3000飛行小時(shí)）MFHBF仆時(shí)）4.808.5518.4025.47MTBCF仆時(shí)）98.0%98.6%故障檢測(cè)率（FDR）（%）故障隔離率（FIR）（%）95.0%98.6%AH-64D從設(shè)計(jì)更改開(kāi)始便重視RMS工作，加強(qiáng)R

37、MS管理，建立了政府、 主承包商、轉(zhuǎn)承包商組成聯(lián)合工作組，建立綜合產(chǎn)品組（IPT）、并由陸軍AH-64D項(xiàng)目辦公室、麥道直升機(jī)公司和火控雷達(dá)承包商共同組成可靠性工作組，負(fù)責(zé)實(shí)施可靠性工作計(jì)劃，了解可靠性要求進(jìn)展，處理RMS工作中的問(wèn)題。同時(shí)設(shè)立 由各方面專家組成的可靠性評(píng)審委員會(huì)，審查了1500項(xiàng)故障，發(fā)現(xiàn)了108個(gè)重大的可靠性問(wèn)題，有100個(gè)故障得到了處理?；鹂乩走_(dá)等新研制的產(chǎn)品都開(kāi)展嚴(yán)格的可靠性研制 /增長(zhǎng)試驗(yàn)和環(huán)境應(yīng)力篩 選。整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行1000小時(shí)的可靠性研制/增長(zhǎng)試驗(yàn)，以發(fā)現(xiàn)和糾正設(shè)計(jì)缺 陷。包括所有處理機(jī)在內(nèi)的許多設(shè)備進(jìn)行了4000小時(shí)的可靠性研制/增長(zhǎng)試驗(yàn)。 每個(gè)新研制的外場(chǎng)

38、可更換單元在裝上飛機(jī)之前都進(jìn)行了嚴(yán)格的環(huán)境應(yīng)力篩選。在研制過(guò)程的早期，在AH-64D飛機(jī)上利用模型進(jìn)行了維修性驗(yàn)證，以發(fā)現(xiàn) 各種維修性設(shè)計(jì)問(wèn)題，并對(duì)有關(guān)的設(shè)備（LRU）進(jìn)行再設(shè)計(jì)或更改安裝位置。同時(shí)， 采用注入故障的方法對(duì)各種LRU的機(jī)內(nèi)測(cè)試（BIT）進(jìn)行驗(yàn)證，一共注入近800故 障，以發(fā)現(xiàn)和糾正LRU測(cè)試性缺陷，并通過(guò)增加測(cè)試點(diǎn)和修改軟件來(lái)提高LRU的測(cè)試能力。維修性驗(yàn)證在外場(chǎng)試飛中作為后勤驗(yàn)證的一個(gè)組成部分，由受過(guò)訓(xùn) 練的陸軍維修人員執(zhí)行各種維修作業(yè)， 并對(duì)各個(gè)基本作業(yè)統(tǒng)計(jì)維修時(shí)間， 驗(yàn)證了 許多維修作業(yè)都能按規(guī)定維修時(shí)間完成。AH-64D采用交互式電子技術(shù)手冊(cè)，各種故障診斷程序也納入該手

39、冊(cè)中，并 存入便攜式維修輔助裝置（PMA），從而大大改進(jìn)維修性。PMA是計(jì)劃中的綜合 維修保障系統(tǒng)（IMSS）的關(guān)鍵，可提供故障數(shù)據(jù)記錄，通過(guò)飛機(jī)上數(shù)據(jù)總線或下載 各種維修信息，并可與部隊(duì)的后勤系統(tǒng)接口。使AH-64D成為一架易于維修和保 障的飛機(jī)。通過(guò)吸取AH-64D的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，AH-64D制定了綜合訓(xùn)練計(jì)劃，包括在整個(gè)訓(xùn)練 基地中的所有教程、訓(xùn)練媒體和硬件的綜合化以及與武器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綜合。該計(jì)劃的實(shí)施保證了訓(xùn)練教材的編制和訓(xùn)練器材的研制能夠密切地與飛機(jī)研制的進(jìn) 展和保障技術(shù)資料的編寫(xiě)相協(xié)調(diào)。6.RAH-66輕型偵察攻擊直升機(jī)RAH-66“科曼奇”是美國(guó)陸軍的新一代輕型偵察攻擊直升機(jī)，它由波

40、音直 升機(jī)公司和西科斯基飛機(jī)公司聯(lián)合研制的。該機(jī)于1988年6月開(kāi)始研制，原定1994年首飛，1998年開(kāi)始服役。RAH-66具有現(xiàn)代直升機(jī)的高可靠性、維修性和保障性特性。例如，采用5個(gè)耐久性好的全復(fù)合材料旋翼、高可靠的無(wú)軸承主旋翼槳轂、易接近的后電子設(shè) 備艙、高可靠性的航空電子設(shè)備、二級(jí)維修方案和低的使用和保障費(fèi)用。6.1保障性設(shè)計(jì)RAH-66最重要的保障性設(shè)計(jì)特性是飛機(jī)設(shè)計(jì)成采用二級(jí)維修體制進(jìn)行保 障，以便有助于降低使用和保障費(fèi)用，因?yàn)槿∠酥欣^級(jí)維修而減少維修資源， 包括維修人力、設(shè)施、測(cè)試、測(cè)量和診斷設(shè)備以及其他專用保障設(shè)備。從直升機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)始，便盡一起努力來(lái)確定和消除需要中繼級(jí)維修的設(shè)

41、計(jì)特性。這一個(gè)過(guò)程集中在部件分類和診斷兩個(gè)關(guān)鍵特性。RAH-66直升機(jī)的部件進(jìn)行了分類，以便容易拆卸和更換。通過(guò)綜合診斷設(shè)計(jì)，取消各種昂貴的測(cè)試、測(cè) 量和診斷設(shè)備?！翱坡妗敝鄙龣C(jī)具有機(jī)載綜合診斷和故障預(yù)測(cè)能力，包括結(jié)構(gòu) 壽命使用程序、應(yīng)用狀態(tài)識(shí)別和飛行安全關(guān)鍵的動(dòng)態(tài)部件跟蹤等能力。最終的設(shè)計(jì)原則禁止部件分層安裝，限制設(shè)計(jì)用的緊固件尺寸的數(shù)量并強(qiáng)調(diào) 人力和人員綜合特性，這種特性與可達(dá)性、人體測(cè)量要求及維修作業(yè)復(fù)雜性有關(guān)。保障性特性的實(shí)現(xiàn)主要通過(guò)參與設(shè)計(jì)的綜合產(chǎn)品組的保障性人員和努力，嚴(yán)格進(jìn)行測(cè)試性分析和維修性評(píng)估以及通過(guò)修理級(jí)別分析確認(rèn)兩級(jí)維修體制的費(fèi) 用效能。這一過(guò)程的實(shí)現(xiàn)可以成功地消除中繼

42、級(jí)維修工作， 并可減少基層級(jí)和基 地級(jí)維修工作量?；鶎蛹?jí)（外場(chǎng)部隊(duì)）維修工作包括拆卸和更換、原位修理和小的 離位修理（即在飛機(jī)附近的修理）。基地級(jí)（大修廠）工作包括部件修理和大型結(jié)構(gòu) 件修理和翻修等。為了改進(jìn)可達(dá)性，50%機(jī)體表面都設(shè)計(jì)成檢查口蓋蓋板和維修平臺(tái)。與其他 直升機(jī)相比較,RAH-66需要很少的開(kāi)口銷、板手和保險(xiǎn)絲。經(jīng)過(guò)陸軍確認(rèn)的時(shí) 間統(tǒng)計(jì)分析表明，該直升機(jī)再次加油和重新裝掛武器的時(shí)間小于15分鐘。RAH-66還采用便攜式維修輔助設(shè)備。作為數(shù)字化的自動(dòng)記錄履歷薄，向交 互式電子技術(shù)手冊(cè)和直接與飛機(jī)MIL-STD-1553B數(shù)據(jù)總線接口的機(jī)外診斷輔助 設(shè)備提供信息，而且從該數(shù)據(jù)總線獲得

43、每個(gè)分系統(tǒng)、LRU或LRM的所有故障數(shù) 據(jù)。與現(xiàn)役的輕型直升機(jī)相比，RAH-66設(shè)計(jì)具有如下特性：人力需求減少32%;所需的維修人員專業(yè)從9種專業(yè)減少到4種專業(yè)；工具和保障設(shè)備減少83%，在起飛線的工具箱的工具不到50個(gè)；訓(xùn)練費(fèi)用降低50%;-從三級(jí)維修減少到兩級(jí)維修；每飛行小時(shí)的維修工時(shí)為2.6工時(shí)/飛行小時(shí)， 僅為OH-58A輕型觀察直升 機(jī)維修工時(shí)的58%,AH-64D的30%;使用和保障(O&S)費(fèi)用大大低于其他型別的觀察與攻擊直升機(jī)，RAH-66每飛行小時(shí)的O&S費(fèi)用為1815美元(2000年美元值)，僅為AH-64A的53%, CH-64D的50%。平均基本維修活動(dòng)

44、間隔時(shí)間(MTBEMA)為4.26小時(shí)。平均影響任務(wù)故障間隔時(shí)間(MTBMAT)相當(dāng)于(MTBCF)為9.5小時(shí)?；鶎蛹?jí)故障模塊誤拆率為3%,而現(xiàn)役直升機(jī)LRU誤拆，率高達(dá)50%;戰(zhàn)時(shí)的使用可用度Ao大于或等于75%，每天飛行6小時(shí)。6.2診斷、維修和保障RAH-66的診斷測(cè)試、維修與保障通過(guò)采用便攜式智能維修輔助設(shè)備(PMA ,亦稱PIMA)、綜合診斷和兩級(jí)維修體制等得到顯著的改進(jìn)， 從而顯著地減少維修 時(shí)間、降后使用和保障費(fèi)用，其維修保障方案參見(jiàn)圖3。PMA是一臺(tái)包括小型計(jì)算機(jī)和顯示器的便攜式維修輔助設(shè)備，它為外場(chǎng)維 修人員在起飛線進(jìn)行維修提供詳細(xì)的維修信息，包括各種技術(shù)指令和工程信息、

45、擴(kuò)充的診斷方法和診斷過(guò)程，以及每架飛機(jī)的全部維修歷史信息， 通過(guò)接口裝置 可以從直升機(jī)載診斷系統(tǒng)獲取信息。RAH-66米用局度綜合的容錯(cuò)航空電子設(shè)備，由雙任務(wù)計(jì)算機(jī)控制，雙任務(wù) 計(jì)算機(jī)具有共享的海量存儲(chǔ)裝置（MSU）, MSU記錄了直升機(jī)上各種自測(cè)試故障 代碼，還可調(diào)用發(fā)生故障時(shí)的飛行狀態(tài)，這些故障代碼通過(guò)MIL-STD-1553B數(shù)據(jù)總線可以收集到。RAH-66采用50兆赫（MHz）高速光纖總線作為各任務(wù)傳感器J任務(wù)計(jì)算機(jī)的連接。激光陀螺、雷達(dá)高度表和發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器等飛機(jī)系統(tǒng)的接口 采用1兆赫的1553B總線。當(dāng)直升機(jī)著陸之后，維修人員便從機(jī)身的任務(wù)設(shè)備艙中拆取出PMA并從海量存儲(chǔ)裝置檢索飛機(jī)

46、故障記錄。這些故障數(shù)據(jù)通過(guò)在飛機(jī)上的MIL-3TD-1533B數(shù)據(jù)總線連接接頭檢索。PMA軟件自動(dòng)在電子履歷簿上填入所有的故障信息。 風(fēng)檔刷及其他機(jī)械部件的故障信息（未在數(shù)據(jù)總線上）可由駕駛員通過(guò)座艙顯示 器手工填入或由維修人員通過(guò)PMA的觸摸顯示器或鍵盤手工填入。當(dāng)履歷薄填 寫(xiě)好了之后，PMA便可從飛機(jī)上斷開(kāi)。維修人員選擇首先處理的故障信息，PMA在三條途徑上向維修人員傳送信息。如果故障代碼是明確的，則PMA指導(dǎo)維修人員對(duì)交互式技術(shù)手冊(cè)的故障部件進(jìn)行正確拆卸、修理和更換。RAH-66的PMA在一個(gè)6京彼特（6千兆字節(jié)）的硬盤上存有所有的技術(shù)手冊(cè)。目前黑鷹直升機(jī)的 手冊(cè)共有2030本。電子手冊(cè)

47、可以裝入CD-ROM并可利用互聯(lián)網(wǎng)下載或向用戶 傳送數(shù)據(jù)。當(dāng)故障信息是一個(gè)“模糊組”（包括2個(gè)或3個(gè)可能發(fā)生故障的單元），便請(qǐng) 求診斷發(fā)動(dòng)機(jī)給出最可能的修理和更換程序。為解決更復(fù)雜的多重模糊，診斷發(fā) 動(dòng)機(jī)給出人工查找故障順序，并把PMA與便攜式測(cè)試儀器包（PIP）連接，PMA診斷發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)由相對(duì)故障率和到達(dá)飛機(jī)上測(cè)試點(diǎn)所需的時(shí)間決定的順序提出 診斷程序建議。PIP利用PMA連接在模糊組中的部件，然后對(duì)具體部件進(jìn)行自 動(dòng)測(cè)試，進(jìn)一步確定故障模糊組中的有故障的部件。RAH-66采用兩級(jí)維修體制，外場(chǎng)維修人員借助于機(jī)上的機(jī)內(nèi)測(cè)試設(shè)備（BIT）將故障離到航空電子設(shè)備的模塊或機(jī)電設(shè)備的外場(chǎng)可更換單元，在

48、基層級(jí)即外場(chǎng)可更換單元， 在基層級(jí)即外場(chǎng)停機(jī)坪， 維修人員拆卸并更換有故障的航空電子模 塊和機(jī)電設(shè)備的LRU，然后把這些模塊和LRU送到后方大修廠或者制造廠修理 或更深入的翻修。大修廠的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備采用垂直綜合測(cè)試設(shè)備，它是在制造廠 使用的制造測(cè)試設(shè)備的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的， 采用與制造測(cè)試功能相等同的標(biāo)準(zhǔn)測(cè) 試硬件和測(cè)試軟件；而制造廠用的測(cè)試設(shè)備具有與工程設(shè)備用的和外場(chǎng)維修用的 相等同的校準(zhǔn)測(cè)試硬件和軟件，參見(jiàn)圖3。RAH-66的測(cè)試，維修和保障過(guò)程，主要依靠由計(jì)算機(jī)輔助采辦和后勤保障（CALS）系統(tǒng)提供的共享電子數(shù)據(jù)（電子數(shù)據(jù)庫(kù)），開(kāi)展工作，從而提高效率，減少 維修和保障費(fèi)用。圖3 RAH-6

49、6的測(cè)試、維修和保障方案7.北約NH90戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸直升機(jī)NH90是由北約集團(tuán)的法國(guó)、德國(guó)、意大利和荷蘭聯(lián)合研制的軍用直升機(jī)， 用于海軍和陸軍的戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸，1992年9月1日簽訂設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)合同，1995年12月18日試飛，預(yù)計(jì)2003年開(kāi)始交付，研制周期為11年。7.1RMS要求NH90直升機(jī)從項(xiàng)目開(kāi)始便強(qiáng)調(diào)開(kāi)展綜合保障工作，把可靠性、維修性和保 障性作為與性能、進(jìn)度和費(fèi)用同等重要的設(shè)計(jì)要素考慮， 強(qiáng)調(diào)必須通過(guò)開(kāi)展綜合 保障（ILS）工作來(lái)影響直升機(jī)設(shè)計(jì)，把可靠性、維修性、測(cè)試性、互換性、運(yùn)輸 性等作為與飛機(jī)保障有關(guān)的特性進(jìn)行設(shè)計(jì)；同時(shí)通過(guò)開(kāi)展保障性分析等綜合保障 活動(dòng)來(lái)制定優(yōu)化的綜合保障計(jì)劃，以降

50、低直升機(jī)的使用和保障費(fèi)用。把可靠性、維修性、測(cè)試性、保障性等要求寫(xiě)入合同文件。以下為寫(xiě)入NH90直升機(jī)“武器 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求”的定量指標(biāo)和定性要求：a.可用度87%;b.任何產(chǎn)品的設(shè)計(jì)壽命5000h;c.任務(wù)可靠度97.5%;d.故障率250/1000飛行小時(shí)，MTBF 4飛行小時(shí)；e. MMH/FH 2.5h（第1及2級(jí)維修，不包括發(fā)動(dòng)機(jī)）；f.廣泛采用監(jiān)控與診斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)視情維修；g.監(jiān)控與診斷系統(tǒng)之類的詳細(xì)性能要求；h.限制修復(fù)性維修工作；I.無(wú)翻修間隔期；k.潤(rùn)滑間隔時(shí)間600飛行小時(shí)（成熟狀態(tài)）；l.維修間隔時(shí)間900飛行小時(shí)（成熟狀態(tài)）；m.對(duì)第一線（外場(chǎng)）維修和更換發(fā)動(dòng)機(jī)的人力和時(shí)間

51、應(yīng)加以限制；n.所需的地面保障設(shè)備最少；o.專用測(cè)試設(shè)備的要求應(yīng)最少；p.對(duì)模塊化、可達(dá)性和互換性提出要求。7.2RMS活動(dòng)在NH90設(shè)計(jì)與研制階段中首先制訂用戶和承包商的可靠性計(jì)劃。工業(yè)承包商提出可靠性計(jì)劃的草案。包括在設(shè)計(jì)和研制過(guò)程中的各項(xiàng)可靠性工作，各種方法、工具和程序，并在ILS工作組進(jìn)行協(xié)調(diào)，用戶所關(guān)心的是綜合方法，明確指 出雙方的接口，用戶參與的程度和影響。例如，F(xiàn)MECA的結(jié)果要納入保障性分析的數(shù)據(jù)庫(kù)中；FRACAS系統(tǒng)的完善性和新研制設(shè)備的環(huán)境應(yīng)力篩選；可靠性 驗(yàn)證試驗(yàn)的方法和時(shí)機(jī)；可靠性分析及預(yù)計(jì)結(jié)果是否滿足用戶提出的基本可靠性 和任務(wù)可靠性要求，因?yàn)榭煽啃阅繕?biāo)是減少維修工作

52、和提高可用度的基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)用戶的審查及雙方協(xié)商后形成正式的可靠性計(jì)劃。維修性和測(cè)試性計(jì)劃的制定過(guò)程與可靠性計(jì)劃的制定相同。但是，用戶與工業(yè)方對(duì)測(cè)試性計(jì)劃進(jìn)行了艱苦和長(zhǎng)時(shí)間的討論和協(xié)調(diào)才最終取得一致意見(jiàn)。作為機(jī)上測(cè)試性工具的監(jiān)控與診斷系統(tǒng)方案的綜合，最終承包商接受了用戶的建議把 專用的監(jiān)控與診斷系統(tǒng)計(jì)劃納入維修性和測(cè)試性計(jì)劃，因這個(gè)計(jì)劃涉及到所有NH90的子承包商，實(shí)現(xiàn)機(jī)上故障自動(dòng)管理。這個(gè)故障自動(dòng)管理系統(tǒng)涉及到需要 增加新的傳感器、飛行中故障診斷能力、信息分配和綜合，從而需要增加機(jī)載計(jì) 算能力，由于這個(gè)系統(tǒng)影響到視情維修方案的實(shí)施，對(duì)降低每飛行小時(shí)的維修工 時(shí)，減少地面保障設(shè)備等起到至關(guān)重要的影

53、響，用戶堅(jiān)持要開(kāi)發(fā)該系統(tǒng)。維修和診斷系統(tǒng)的基本概念是，根據(jù)紀(jì)錄的磨損和耗損參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，可了 解系統(tǒng)直到各LRU的性能下降到某一水平時(shí)，這時(shí)不允許某個(gè)LRU再使用或當(dāng) 某個(gè)LRU需要進(jìn)行維修時(shí)，監(jiān)控與診斷系統(tǒng)使及時(shí)發(fā)出告警信號(hào)，向飛機(jī)上的 駕駛員或地面維修人員告警。這可以最大限度地使系統(tǒng)和分系統(tǒng)有效地工作，盡 量減少預(yù)防性維修，盡可能取消定時(shí)維修。從而最大限度地降低維修和保障費(fèi)用和壽命周期費(fèi)用。7.3綜合后勤保障系統(tǒng)在NH90的研制過(guò)程中， 所采用的綜合后勤保障(ILS)包括后勤保障分析(也 稱保障性分析LSA、維修、技術(shù)出版物、地面保障設(shè)備、器件保障、訓(xùn)練和ILS的自動(dòng)數(shù)據(jù)處理(ADP)保障

54、等。(1)ILS的自動(dòng)數(shù)據(jù)處理保障在實(shí)施ILS的過(guò)程中，ILS自動(dòng)數(shù)據(jù)處理(ADP)保障是一種革新的方法，它 是實(shí)現(xiàn)綜合和改善裝備保障的基礎(chǔ)。在NH90的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該采用數(shù)字技術(shù)，圖 紙均由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)產(chǎn)生；在生產(chǎn)中采用計(jì)算機(jī)輔助制造；在培訓(xùn)中采用計(jì)算 機(jī)輔助培訓(xùn)技術(shù)。在某些項(xiàng)目中，已采用交互式電子技術(shù)手冊(cè)之類的無(wú)紙技術(shù)資 料，元器件活單也是采用數(shù)字化的。信息綜合就是應(yīng)用并行工程原理實(shí)現(xiàn)， 廣義上的CALS原則。它對(duì)當(dāng)今有限 的資源條件下尤為重要，為承包商與用戶提供數(shù)據(jù)共享。實(shí)現(xiàn)信息綜合的前提是 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)格式和數(shù)據(jù)語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)化。(2)保障性分析(LSA)保障性分析(乂稱后勤保障分析)是一種使

55、保障性能夠影響設(shè)計(jì)和能確定經(jīng) 濟(jì)有效保障的工具。LSA是ILS用于驗(yàn)證保障性目標(biāo)是否達(dá)到的主要工具，同 時(shí)也是推行并行工程的工具。LSA過(guò)程開(kāi)始于對(duì)所有后勤保障數(shù)據(jù)的收集，選 擇用戶與承包商一致的裝備?；趯?duì)這些數(shù)據(jù)的分析，提出每個(gè)備選方案的最經(jīng) 濟(jì)有效的分析方法，以供用戶選擇，并得出再設(shè)計(jì)的要求。LSA數(shù)據(jù)庫(kù)包括為所有保障要求儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)，不僅是設(shè)計(jì)和研制階段的， 還有使用階的數(shù)據(jù)，在NH90中，LSA數(shù)據(jù)庫(kù)是一種可提交使用的產(chǎn)品。由于LSA數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)所有的保障數(shù)據(jù)，LSA也是產(chǎn)生技術(shù)手冊(cè)的基礎(chǔ)。在NH90設(shè) 計(jì)中還進(jìn)行軟件保障分析，利用MIL-STD-1388規(guī)范作為指南，采用與硬件LSA相

56、同的方法確定軟件的保障要求。維修NH90直升機(jī)的外場(chǎng)維修主要是保證至少15飛行小時(shí)的飛機(jī)安全所進(jìn)行的 檢查與維護(hù)工作， (直升機(jī)按每年200次任務(wù),330飛行小時(shí)的利用率考慮)。由 于采用先進(jìn)的監(jiān)控與診斷技術(shù)，可能采用每天最后一次飛行后進(jìn)行檢查，為了使飛行員放心，也可以在每天第一次飛行前進(jìn)行走查； 由于監(jiān)控與診斷系統(tǒng)能夠及 時(shí)指示系統(tǒng)工作狀態(tài)，并對(duì)性能下降及時(shí)發(fā)出告警，因此，沒(méi)有定期維修，實(shí)際 上，如果監(jiān)控與診斷系統(tǒng)工作良好，將允許取消預(yù)防維修。如果某些設(shè)備需要預(yù) 防性維修的話，則在系統(tǒng)規(guī)范中規(guī)定每飛行小時(shí)的維修工時(shí)不大于2.5小時(shí)，維修間隔不小于600飛行小時(shí)或900飛行小時(shí)。修復(fù)性維修(包

57、括原位及離位維修)所需的時(shí)間，主要依賴于監(jiān)控和診斷系統(tǒng) 的自動(dòng)診斷和故障隔離，因此，受過(guò)基本訓(xùn)練的維修人員采用標(biāo)準(zhǔn)的維修技術(shù)便 能夠修復(fù)故障，當(dāng)然，要求飛機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)具有良好的可達(dá)性和模塊化。軟件維護(hù)也引起足夠重視。軟件應(yīng)與硬件同樣對(duì)待,軟件與硬件的維護(hù)、供 應(yīng)和編制文件的程序應(yīng)該相同。(4)技術(shù)資料NH90利用現(xiàn)代信息技術(shù)，采用無(wú)紙信息系統(tǒng)。NH90將采用目前正在其他飛機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證的交互式電子技術(shù)手冊(cè)(IETM)。利用CATIA的CAD圖紙和維修 作業(yè)說(shuō)明，所有標(biāo)準(zhǔn)化格式的數(shù)據(jù)以及通用的標(biāo)準(zhǔn)模型語(yǔ)言將會(huì)用于編制技術(shù)資 料。此外，還考慮將維修手冊(cè)作為原位數(shù)據(jù)庫(kù)的部分，可通過(guò)數(shù)據(jù)輸入/輸出裝置進(jìn)行更改

58、、機(jī)載設(shè)備活單也是該數(shù)據(jù)庫(kù)的組成部分。 所有的維修文件可存入便 攜式微型計(jì)算機(jī)的CD-ROM ,電子檢查單和履歷簿格式將綜合到機(jī)載數(shù)據(jù)庫(kù)中， 通過(guò)數(shù)據(jù)輸入/輸出裝置可檢索各種非隨機(jī)文件。技術(shù)資料均應(yīng)采用一改的程序 語(yǔ)言。技術(shù)文件可采用電子數(shù)據(jù)交換進(jìn)行管理。(5)保障設(shè)備保障設(shè)備的要求考慮到對(duì)直升機(jī)動(dòng)性、靈活性和標(biāo)準(zhǔn)化的要求。保障設(shè)備應(yīng) 根據(jù)增長(zhǎng)能力的要求、機(jī)內(nèi)測(cè)試設(shè)備的應(yīng)用以及監(jiān)控與診斷系統(tǒng)的采用等進(jìn)行計(jì) 劃，使地面的保障設(shè)備數(shù)量最少，便攜式微型計(jì)算機(jī)可以為維修人員提供保障設(shè) 備的測(cè)試能力、必要的技術(shù)資料和修理指南。NH90直升機(jī)采用快卸緊固件，使維修人員不需要工具或采用少量的標(biāo)準(zhǔn)化工具。經(jīng)過(guò)

59、LSA確定的保障設(shè)備為了具有機(jī)動(dòng)性和靈活性，均采用“手提箱式測(cè)試裝置”來(lái)替代現(xiàn)在固定式的自動(dòng)測(cè) 試設(shè)備。當(dāng)然，保障設(shè)備的選擇還應(yīng)盡量選用現(xiàn)有的設(shè)備。(6)器材保障器材保障重視標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、綜合化和單貨源備件等。在NH90研制過(guò)程中，用戶與承包商利用FMECA、建立FRACAS、MSG-3和連續(xù)的LSA等獲得 的數(shù)據(jù)(如MTBF、故障模式和維修作業(yè)說(shuō)明)避免了大量的、過(guò)剩的或無(wú)用的庫(kù) 存?zhèn)浼?。為了獲得準(zhǔn)確的器材保障必須依造設(shè)計(jì)師們 (包括可靠性工程師們)和綜 合信息來(lái)實(shí)現(xiàn)。歐洲航空結(jié)構(gòu)與器材供應(yīng)協(xié)會(huì)(AECMA)2000M規(guī)范“綜合數(shù)據(jù) 處理”是降低LCC和改善直升機(jī)經(jīng)濟(jì)承受性的有效工具。訓(xùn)練NH90對(duì)訓(xùn)練的基本要求是采用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)和計(jì)算機(jī)輔助訓(xùn)練。在NH90訓(xùn)練領(lǐng)域，用戶正在尋求革新方法，通過(guò)LSA、要求的技術(shù)和相關(guān)技術(shù)等 級(jí)的分析，來(lái)合理培訓(xùn)維修人員。通過(guò)廣泛發(fā)展計(jì)算機(jī)輔助維修作業(yè)指南，把地勤人員訓(xùn)練成為一個(gè)維修技術(shù)專家，而不是NH90武器系統(tǒng)專