陳 卉

(上海飛機(jī)設(shè)計研究院，上海 201210)

0 引言

LRU的定義是指可在飛機(jī)上(原位)直接更換的具備獨(dú)立功能的零件、部件、組件等。LRU規(guī)劃可以提高航線上更換的便利性，改善維修性，大大節(jié)省維修時間，并能在一定程度上減少非計劃停場，從而提高飛機(jī)簽派可靠度。LRU規(guī)劃是民用飛機(jī)設(shè)計的基本環(huán)節(jié)，不僅與飛機(jī)系統(tǒng)功能相關(guān)，而且與維修性、可靠性、安全性等設(shè)計密切相關(guān)，并與飛機(jī)總體布局方案相互融合，上述幾個因素相互之間綜合權(quán)衡貫穿于飛機(jī)設(shè)計過程中。但是，目前實(shí)際飛機(jī)設(shè)計研制時，LRU規(guī)劃往往是憑借經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的，并沒有足夠重視并進(jìn)行相應(yīng)的研究。LRU規(guī)劃設(shè)計是維修設(shè)計的一個重要組成部分，因此建立LRU規(guī)劃方法，對于指導(dǎo)飛機(jī)維修性設(shè)計具有重要意義。

1 航線可更換單元

LRU是民用飛機(jī)的重要組成單元，指在航線使用環(huán)境中可更換的產(chǎn)品及其組成部分。主要含義包括以下三點(diǎn)：

1)在外場使用環(huán)境中。LRU設(shè)計主要是為了提高在實(shí)際使用環(huán)境中更換的方便性。因此需要較多地考慮LRU的現(xiàn)場故障診斷性、更換方便性、調(diào)校簡單性等。

2)可更換的。LRU就是為了使產(chǎn)品在使用出現(xiàn)故障或預(yù)計將要出現(xiàn)故障時進(jìn)行現(xiàn)場更換而設(shè)計的。

3)零部件及其組成部分。LRU作為系統(tǒng)的一個單元，可以是一個零部件，也可以是幾種零部件的組合。至于如何規(guī)劃設(shè)計LRU，將哪些零部件劃分為一個LRU，則要綜合考慮性能、可靠性、維修性、測試性等多方面因素。

2 飛機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解

飛機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解呈現(xiàn)了組成該系統(tǒng)的功能或物理元素，以及這些功能與物理元素間存在的固有層級關(guān)系，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解應(yīng)能夠分解至原位最低可更換級別。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解可通過以下形式來表現(xiàn)產(chǎn)品的功能及物理組成：

1)功能分解，以系統(tǒng)功能為對象，分解為功能、子功能、子子功能等；

2)物理分解，以系統(tǒng)物理組成為對象，分解為組件、部件、零件等；

3)功能與物理混合分解，以系統(tǒng)功能為對象，分解為功能、子功能、子子功能等，同時將系統(tǒng)物理組成與系統(tǒng)功能進(jìn)行掛接，體現(xiàn)系統(tǒng)功能與物理組成之間的固有聯(lián)系。

民用飛機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解通常采用功能與物理混合分解的方法。以民用飛機(jī)燃油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解為例，如圖1所示，燃油存儲系統(tǒng)和燃油通氣系統(tǒng)等，體現(xiàn)的是功能分解；油箱的接近口蓋，中央油箱負(fù)壓釋壓閥等體現(xiàn)的是物理分解，通常體現(xiàn)到物理層級分解后的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)即可被定義為該系統(tǒng)的LRU，比如上述提到的油箱接近口蓋、負(fù)壓釋壓閥。

圖1 民用飛機(jī)燃油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解

3 航線可更換單元的確定流程

航線可更換單元可分為不同的層級，主要為0級、1級、2級和3級等。0級航線可更換單元不是其它任何一個航線可更換單元一部分，主要包括成品件、結(jié)構(gòu)件和組件等。1級航線可更換單元是0級的一部分，2級航線可更換單元是1級的一部分，3級航線可更換單元是2級的一部分，以此類推，直至不可分解。

航線可更換單元的確定流程如圖2所示，航線可更換單元主要包括飛機(jī)主制造商自制的飛機(jī)組件及零件(統(tǒng)稱為自制件)以及系統(tǒng)供應(yīng)商研制和提供的組件及零件(統(tǒng)稱為供應(yīng)商件)。因此其流程說明如下：

1)確認(rèn)供應(yīng)商件和自制件，刪除航空公司不可維修和拆裝的項(xiàng)目；

2)分解每一個項(xiàng)目(分解層級0級)到組件或者零件；

3)分解每一個組件(如分解層級1)到下一級(如分解層級2)組件或零件；

4)匯總所有組件(包括分解層級0級、1級、2級和3級等)和零件；

5)按所有符合條件的項(xiàng)目，即為航線可更換單元清單。

圖2 航線可更換單元的確定流程

4 LRU規(guī)劃設(shè)計的維修性因素

民用飛機(jī)在LRU規(guī)劃設(shè)計時，必須充分考慮飛機(jī)的維修性因素。具體考慮的維修性因素應(yīng)包含定性因素和定量因素兩部分。LRU規(guī)劃設(shè)計的定性因素應(yīng)包括三個方面，分別為：人員操作、快速便捷以及維修工具。LRU規(guī)劃設(shè)計的定量因素主要指的是各項(xiàng)維修性指標(biāo)，即維修性參數(shù)的要求值。在進(jìn)行LRU規(guī)劃設(shè)計時能夠明確定義各項(xiàng)維修性指標(biāo)，并能在研制中跟蹤和驗(yàn)證或評估各項(xiàng)指標(biāo)。LRU規(guī)劃設(shè)計的維修性因素包括:

1)人員操作，這個因素的目標(biāo)是使得LRU能由最少維修人員完成拆裝；

2)快速便捷，包括分解、替換和再裝的快捷方便，目標(biāo)是航線更換工作可以在維修程序規(guī)定的最短時間內(nèi)完成；

3)維修工具，維修工作是否要求特殊工具；

4)定量要求，平均修復(fù)時間(Mean Time To Repair，簡稱MTTR)。

5 基于LRU規(guī)劃的MTTR實(shí)現(xiàn)

目前維修性設(shè)計主要以維修事件活動為基礎(chǔ)來建立MTTR模型，即把維修事件活動的各個時間累加，從而獲得該維修活動的總維修時間。對每一項(xiàng)或每一個系統(tǒng)獨(dú)立的維修活動來說，所預(yù)計的維修時間是開展該維修活動的平均時間。目前對維修時間的維修事件活動的劃分有不同的方法，但總體而言，一般可分為五個部分，分別為：(1)故障隔離時間：在使用或不使用輔助測試設(shè)備的情況下，把故障隔離到航線可更換單元(LRU)所需要的時間；(2)分解時間：拆卸設(shè)備以便于達(dá)到在故障隔離過程中所確定的LRU所需的時間；(3)替換時間：更換失效的LRU所需的時間；(4)再裝時間：在換件后重新結(jié)合設(shè)備所需的時間；(5)校驗(yàn)時間：為證實(shí)設(shè)備已恢復(fù)到發(fā)生故障之前的運(yùn)營狀態(tài)進(jìn)行的測試所需的時間，如圖3所示。

圖3 MTTR的組成結(jié)構(gòu)

1)故障隔離和校驗(yàn)時間的實(shí)現(xiàn)，主要通過兩部分控制，分別為通過控制設(shè)備的平均失效間隔時間(Mean Time Between Failures，簡稱MTBF)和故障隔離手段實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。在總體設(shè)計時，優(yōu)化布置，將MTBF低的或者C檢以下的設(shè)備布置于環(huán)境良好且無遮擋的空間，或?qū)⒅亓扛叩脑O(shè)備，設(shè)計時提高其MTBF。同時在設(shè)計時，將隔離時間或校驗(yàn)時間占總MTTR時間百分之五十以上的設(shè)備，保證MTBF全壽命周期內(nèi)次數(shù)滿足MTTR的設(shè)計要求。故障隔離手段的控制，主要在設(shè)備設(shè)計時應(yīng)有機(jī)內(nèi)自檢測(Build In Test，簡稱BIT)，包括通電內(nèi)測(Power Up Built In Test，簡稱PBIT)、持續(xù)機(jī)內(nèi)自檢測(Continuous Built In Test，簡稱CBIT)和初始機(jī)內(nèi)自檢測(Initiated Built In Test，簡稱IBIT)。

2)接近時間的實(shí)現(xiàn)，是通過控制口蓋拆卸時間來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。主要基于維修計劃文件(Maintenances Planning Document，簡稱MPD)任務(wù)項(xiàng)中維修口蓋和維修頻率的清單，建立口蓋類型和維修間隔的關(guān)聯(lián)性，從而通過確定A、C檢所需快卸口蓋的位置及數(shù)量及開合人工時，達(dá)到保證維修時間的目的。

3)替換和再裝時間的實(shí)現(xiàn)，主要是通過規(guī)劃LRU實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。LRU是基于功能規(guī)劃設(shè)計，并在規(guī)劃時綜合考慮總體布局及四性設(shè)計。針對MTTR的考慮，主要是在規(guī)劃時考慮規(guī)定時間內(nèi)LRU的可靠性、LRU更換時需更換的部件數(shù)及相互之間的故障率情況以及航線更換工作是否可以在維修程序規(guī)定的最短時間內(nèi)完成。

6 結(jié)論

本文針對LRU規(guī)劃進(jìn)行了初步探討，主要從LRU的定義入手，引入了飛機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解的概念，介紹了LRU的確定流程，闡述了LRU對飛機(jī)設(shè)計特別是維修性設(shè)計的含義，通過分析維修性因素在LRU規(guī)劃的作用，對MTTR的實(shí)現(xiàn)提出了可落地的措施，該措施綜合考慮了故障隔離、分解、更換、再裝及校驗(yàn)因素，能夠有效提高LRU規(guī)劃的合理性，改善飛機(jī)維修性設(shè)計。但是由于目前飛機(jī)設(shè)計時對LRU規(guī)劃的工作的不重視，因此后續(xù)還需要更多的研究工作。