梁劍武/中國南方航空股份有限公司

0 引言

航空電瓶是飛機電氣系統(tǒng)的應急供電單元，飛行過程中在主電源和其他輔助電源失效的情況下為飛機重要系統(tǒng)供電，維持飛機飛行至就近機場著陸。適航規(guī)章規(guī)定，在應急情況下，航空電瓶至少能維持半小時供電。眾所周知，民航客機的電瓶目前普遍采用鎳鉻電池電瓶，隨著飛機用電設(shè)備對能量的需求越來越高，鎳鉻電池已無法適應現(xiàn)代飛機的需要。鋰電池具備能量密度高、自放電率低、循環(huán)壽命長、無記憶性、無污染等優(yōu)點。2010 年，波音787 飛機首次使用了鋰電池電瓶（P/N：B3856-902/4），價格為77 萬元人民幣。波音選擇鋰電池電瓶是因為其具有合適的功能和化學特性，可在短時間內(nèi)提供大量能量，完成部分高能量工作，同時還具有在相對較短的時間內(nèi)完成充電的能力，可在飛行過程中發(fā)揮關(guān)鍵的備份作用。

1 波音787 飛機鋰電池電瓶介紹

波音787飛機配備兩個鋰電池電瓶，均由日本GS 湯淺公司生產(chǎn)，并由法國泰雷茲公司組裝。一個用作主電瓶，作為應急電源；另一個用作APU 電瓶，用于啟動APU。鋰電池電瓶（見圖1）均由8 塊鋰芯電池排成兩排組成，內(nèi)部的電瓶檢測器（BMU）用于自檢電瓶狀態(tài)以及平衡每個鋰電池的電壓，隔熱層用于阻止各個鋰電池之間的熱量影響。電瓶的額定電壓為32V，重量23.9kg，每個鋰電池放電電流為75A，出廠額定電容量為65Ah，壽命電容量為50Ah，使用壽命在6 年以上。

2 鋰電池電瓶的維護標準

由于鋰電池電瓶充放電時，鋰電子在移動過程中會與電解液發(fā)生反應，鋰電子必有損耗，隨著充放電次數(shù)的增加，鋰電子的數(shù)量越來越少，因此鋰電池在循環(huán)過程中容量衰減是不可避免的。為確保鋰電池電瓶的可靠性和適航要求，波音公司針對該電瓶制定了MRB 項目，要求定期檢測電瓶的電容量。即對電瓶進行充放電操作，首次維護間隔為2 年，重復維護間隔為1 年。該任務可在翼或離位完成，并且重復間隔可以調(diào)整。另外，飛機維護手冊（AMM）要求，電瓶的容量合格標準需達到54Ah，以滿足一年檢測間隔的要求。

波音在維護信函787-SL-24-003 中提供了根據(jù)電瓶最低容量靈活調(diào)整容量檢測周期的方案，例如，54Ah 是12 個月間隔的最低容量要求，52Ah 是6 個月間隔的最低容量要求，具體參考表1。維護信函還指出合理地縮減檢測間隔可以延遲電池的使用壽命。

圖1 鋰電池電瓶和鋰芯電池外觀

表1 鋰電池電瓶檢測電容量與維護間隔對應表

3 鋰電池電瓶檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計

波音787 飛機于2013 年引進國內(nèi)，運行初期航空公司普遍缺乏相關(guān)維護經(jīng)驗，在建立起與其相配套的可靠性數(shù)據(jù)前，一般會參考波音MRB 的規(guī)定間隔來控制，即“首次間隔2 年，重復間隔1 年”。而根據(jù)鋰電池易爆炸的特點以及存在過放電的風險，絕大多數(shù)航空公司采取離位送部件修理車間檢測的方法，并將鋰電池電瓶納入時控件管理，即在規(guī)定時間內(nèi)必須拆下送廠家修理，否則，飛機將不得不停場待飛。

統(tǒng)計國內(nèi)多家航空公司2017 ～ 2019 年鋰電池電瓶檢測情況，期間共送檢150 個，具體情況見圖2。由圖2 可知，隨著電瓶內(nèi)部鋰電池性能的衰減、老化，已存在個別電瓶電容量的實測值接近或低于54Ah 的情況，這些電瓶將或即將因無法滿足1 年維護間隔的要求而無法裝機使用。另外，暫未出現(xiàn)電瓶電容量低于52Ah 的情況。

為節(jié)省航材成本，近兩年國內(nèi)已有個別航空公司根據(jù)波音維護信函修訂了電瓶的檢測間隔，多數(shù)公司將間隔修訂為半年（最小電容量為52Ah），從而延長每個電瓶的使用壽命。但航空公司也發(fā)現(xiàn)，這樣會增加一線維修工時費、修理車間檢測費以及航材儲備成本，造成維護成本的浪費。以南航787 機隊為例，兩種不同方案下每年的維護費用情況如下（單次檢測費為1.7 萬元）。

圖2 鋰電池電瓶檢測情況

1 年間隔維護標準費用：30 架× 2 個電瓶×17000 元=102 萬元

半年間隔維護標準費用：30 架× 2 個電瓶×17000 元×2 次=204 萬元

4 維護建議

綜上所述，對于鋰電池電瓶的檢測間隔，建議不再設(shè)定固定的檢測時限，而是實施精細化閉環(huán)管理，根據(jù)每個鋰電瓶電容量的實測值制定該鋰電瓶的下次檢測間隔，這樣既能滿足適航和可靠性的要求，又能最大化地節(jié)約維護成本。落實建議需要做到以下幾個方面。

1）搭建溝通渠道

目前時控件管理人員通常僅需根據(jù)每個時控件的預警值將到期的件下卡更換，無需與下游一線修理部門信息交流，無法滿足閉環(huán)管理的要求。因此需要建立時控件管理部門與修理車間的信息反饋渠道，以便讓時控件管理人員獲取電瓶的電容量。同時，建議將每次鋰電瓶的最終電容量記入修理報告，便于時控件管理人員查看。

2）優(yōu)化時控件管理系統(tǒng)

航空公司的時控件管理系統(tǒng)一般是針對每個件號設(shè)定固定值，但這樣無法落實、跟蹤到裝機位置號和序號，更不能根據(jù)檢測數(shù)據(jù)計算時控件的間隔，如果采取人工核對信息控制間隔將存在時控件超期的風險。因此，時控件管理系統(tǒng)需為鋰電瓶搭建相應的監(jiān)控能力。

5 結(jié)束語

本文僅就鋰電瓶電池的時控管理方式提出建議，事實上航空器內(nèi)還有許多時控件采取的也是“一刀切”的控制方法，目的是為了方便控制，卻沒有考慮成本。例如，787 飛機單向活門（件號975323-2）可裝在主起落架艙門和起落架小車兩個位置，兩個位置的使用時間不一致，但為了防止控制遺漏或超期，采取了相同的時間來控制。為契合“成本控制”的理念，南航已著手實施時控件精細化智能管理，為每個時控件量身定制最優(yōu)的控制方式。

民航業(yè)作為一個高投入、低回報行業(yè)，開源節(jié)流降本增效是永恒的主題，時控件的精細化智能管理將是機務成本控制的必由之路。