F119发动机的维修保障模式-中国工程技术信息网--综合

F119发动机的维修保障模式于晓伟邢晨光王萍张宝珍以F-22为代表的国外新一代战斗机的维修体制、维修保障模式正在发生根本性变化，特别是将三级维修体制改为二级维修体制，将传统的维修保障模式转变为基于性能的保障模式，可谓飞机维修史上的革命。同军用飞机一样，军用发动机的维修体制、维修模式也在发生巨大变化，目的是进一步减少维修中间环节，降低全寿命周期费用，提高装备战备完好性。一、国外四代机发动机维修保障模式的演变1.从三级维修体制向两级维修体制的演变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，军方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，装备管理水平和使用水平的提高又为这一简化提供了可能。美国在20世纪90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-22战斗机的维修保障中正式采用了两级维修体制。军用发动机的维修体制也正在由三级维修体制向二级维修体制转换。国外在制定新研发动机维修方案时，尽可能减少维修级别，使其从三级维修体制改变成二级维修体制（保留基层级和基地级，取消中继级）。比如，对于F119发动机的维修，基层级维修由美空军维修人员负责，中继级和基地级维修由普·惠公司管理。空军俄克拉何马城后勤中心（OC-ALC）主要负责F119的装拆、产品修理、后送车间保障。而普·惠公司主要承担：项目管理、机群管理；供应链、器材管理；维持工程；修理、大修管理；特殊修理工艺；零部件修理、存储清单和器材保存等。尽管F119发动机目前仍然沿用三级维修体制，但中继级的维修工作相比传统中继级的工作量减少了75%左右。2.从军方单独直接维修到军民合作维修模式的演变在发动机维修方面，制造商与军方的合作关系越来越紧密。比如，普·惠公司与美国空军在廷克（Tinker）空军基地建立了军民合作关系。最为典型的服务保障军民合作项目莫过于美国F-22“猛禽”战机的发动机项目。当第一批F-22在美国兰利空军基地服役时，普•惠公司与设在俄克拉何马城航空后勤中心（ALC）之间的军民合作已经全面展开，并获得美国空军的资格证书。合作将最大限度利用双方最好的技术、设施和人员。这是普•惠公司首次对一个重大武器系统项目开展真正的军民合作，并将以经济可承受的价格来保证发动机的可用性。根据协议，由空军基地的工作人员进行发动机维修，而普•惠公司则提供管理小组，负责日常进度和维修标准的监管和对修理的最终验收，以保证维修质量。美国空军将受益于普•惠公司在民用发动机维修方面获得的经验，包括车间管理、生产调度和无纸文件系统。同时，普•惠公司在筹建F119发动机HMC时投了资，空军将看到发动机寿命周期费用的节省。利用现有设施和熟练的技术人员也可使成本降低。该合作项目的另一个特点涉及基地级的供应链管理，包括所有的后勤和库存保障，目的是减少库存和缩短大修周转时间。在此供应链上，大多数修理好的零件将用于这些零件被拆下来的发动机上，而不是将修好的零件放回仓库后再安装在别的发动机上。这种合作项目还处于刚起步的阶段，何时全面实现精益供应链还无法确定。但是，普•惠公司和F-22系统项目办公室在讨论如何分阶段实现这个目标。3.从购买发动机备件到购买发动机性能（基于性能的后勤）的演变在发动机领域，基于性能的后勤（PBL）策略来自发动机原始设备供应商对民用航空公司提供的一揽子维修服务经验，即“按运行小时计费”的维修策略。以PBL为代表的基于性能的保障服务与传统保障模式的最大区别就是确定了产品保障的性能指标。这些顶层的性能参数包括：使用可用度、使用可靠性、单位使用费用、后勤规模、后勤响应时间等。这种服务模式彻底改变了制造商与军方之间的合作关系。因为用户购买的不仅仅是产品和服务，而是写入合同中的性能。该模式自美国2000年首次在海军陆战队霍尼韦尔辅助动力装置上实施以来，迅速推广到多家厂商。不管是整架飞机，还是其中的发动机部件，都可与制造商签署基于性能的合同。除了美国的PBL模式，英国的基于可用性的合同同样确定了产品保障的性能指标。PBL已在军用发动机领域获得广泛应用。2003年，罗•罗公司从美国海军获得一份T-45教练机的F405-RR-401发动机的PBL合同，罗•罗公司派出113名员工到5个不同地点为美国海军提供服务。海军只要告诉罗•罗公司所需的发动机可用数量，罗•罗公司按使用小时数确定维修价格。据称，这种新的合同可以以适当的价格为海军提供所需的战备性。海军发动机的可用性从2003年前的70%，提高到86%，平均翻修时间从500小时延长到1000小时。PBL与传统的保障模式一样，不是一成不变的，会随时代的发展而发展。制造商从不同的角度对PBL的未来发展作了预测。罗·罗公司认为，PBL在军民合作上会有较大发展。普·惠公司预计，今后将在新式武器系统采办早期阶段实施PBL保障。比如，普·惠公司与空军在F-22“猛禽”研发早期阶段开始合作，现在为廷克空军基地提供发动机维修软件。今后更多的PBL保障，将租借军方的基础设施。例如，普·惠公司为意大利所租赁的F-16战机F110发动机实施建制维修和中继级维修，其基础设施是按每飞行小时付费合同由意大利军方提供的。4.从整机寿命控制的维修向单元体寿命控制的维修演变发动机结构单元体化是目前各种军、民用航空发动机普遍采用的设计原则，各单元体均有严格的性能及其他技术要求。因此，各单元体不仅具有安装尺寸的可互换性，而且性能上也具有可互换性（即更换某一单元体后，对发动机性能不会有影响）。发动机采用单元体结构后，可改善维修工作，提高飞机的可用性和经济性：可减少备用发动机数；各单元体可根据各自的工作条件具有不同的寿命，发动机能够得到充分的利用；更换快，保证飞机的可用时间；装运比整台发动机方便，便于进行空运，能够加快运送速度，因此，可以减少飞机因换件的停机时间。利用兰德模型，并借助比价系数，可以估算发动机在整机寿命控制和单元体寿命控制两种方式下大修经济性对比。在建模估算的基础上，可利用两种维修方式下的大修费用进行两种维修体制经济性的对比分析。计算表明，采用单元体寿命控制的大修费明显少于整机寿命控制的大修费用。5.从传统预防性维修向基于状态的维修（CBM）演变基于状态的维修（CBM）与通常说的视情维修含义基本相同，是通过嵌入式传感器和/或外部测试和测量进行在线或离线监控，基于实时或接近实时评估装备状态，判断装备故障机理并预测装备的剩余寿命，进而在装备出现明显退化后决定采取何种维修措施的维修方法。CBM减少了不必要的发动机或单元体拆换，从而能大大提高发动机的利用率，适度减少预防性维修的工作人力与维修费用，同时还因能及时查出故障及故障部位，大大提高发动机的可靠性。以F135发动机为例，它所采用的发动机预测与健康管理技术，利用发动机吸入碎屑监控系统、润滑油状况监控系统、发动机应力监控系统、静电式轴承监控系统、静电式润滑油碎屑监控系统等各种先进传感器的集成，并借助各种算法和智能模型来预测、诊断、监控和管理发动机的状态，为实现CBM奠定了基础。二、F119发动机的维修保障模式1.概述2004年6月29日，美国空军发布关于F119-PW-100发动机长期PBL通告，为F119发动机PBL长期合同进行市场调研，寻找可能的承包商。当时，F/A-22系统项目办公室预计在2006年1月1日发布一个为目前的和未来的F119-PW-100发动机提供长期PBL的合同。这项合同将是普•惠公司正在按F119发动机生产合同FA8611-04-C-2852履行的现行单源（承包商）保障工作的继续。该项保障工作目前被称为外场支持和培训（FS+T）。FS+T是一项两个阶段的F119发动机后勤保障策略。第一阶段的保障（达到初始作战能力）由主承包商提供。然后进入第二阶段（长期保障），它将军民合作进行大修作为基本途径。F119发动机的FS+T使用方案的核心在于武器系统的用户优先考虑的可用性、成本、经济责任和简易性。目前，FS+T项目支持F-22飞机和相关的F119发动机，全面的中继级维修和基地级维修由普•惠公司进行和管理。长期PBL主承包商必须证明其作为单一管理者具有为F119发动机进行所有保障工作的能力。F119发动机保障方案涉及产品和服务保障的6个工作分解结构单元：机队管理、器材管理、保障设备、技术规程资料（TOD）、维修管理和用户技术服务。这些保障项目单元的实施由主承包商和美国空军分担。2.F119“长期基于性能的后勤持续保障”的六个要素及其功能2.1机队管理机队管理将提供进行维修和器材管理所需的技术信息和支持服务资源，由主承包商负责。所包括的功能有：1）项目管理，包括全面的承包商保障规划和实施以及合同管理；2）发动机管理，包括全面机队管理、改装规划、寿命管理和工作负荷进度；3）发动机技术状态控制；4）发动机寿命管理；5）后勤保障分析和维修规划；6）培训保障；7）用户服务保障，包括提供现场即时服务、技术支持中心运行、承包商对运行现场的支持。2.2器材管理涉及F119发动机的初始和补充特定备件、备份单元体和备份发动机的库存控制点功能，包括：政府和承包商提供器材的库存管理（专用零部件的库存控制由普惠公司负责），发动机和单元体的预测、采购、储存、处理和运输，配送，F-22飞机零件储备的现场支持，共用零件要求的识别，以及适用时以政府或合同的方法进行资产的运输。2.3保障设备条款对主承包商的责任包括：1）采购和交付所有的专用保障设备（PSE）;2）对所有PSE的器材管理；3）包装、装卸、储存和运输责任（PHS+T）,所有PSE的管理，和PHS+T的设备修理和采购；4）所有保障设备的技术状态控制。2.4技术规程数据包括供F119发动机和保障设备用的TOD的编制、维持和支持。主承包商将负责：1）批次更新；2）时限技术指令；3）综合电子技术手册过渡性更改；4）为中继级和基地级维修中心提交维修文件。2.5维修管理涉及全面的产品和服务，包括F119发动机的定期和非定期的维修。美国空军打算提供基层级和部分中继级的维修任务。主承包商将提供在数据库中规定的补充全面中继级维修任务以及一般在空军维修中心进行的大修任务。维修管理还包括与领先机队的加速发动机成熟计划有关的管理、维修和工程责任。2.6客户技术服务包括F119-PW-100发动机在现场使用和维修所需的工程和后勤保障能力，如提供持续系统工程的承包商后勤保障人员和为维持F119-PW-100发动机所需的外场保障经验。其中有：1）诊断和健康监视趋势；2）可靠性、维修性、安全性和统计的技术资料；3）维护工程；4）部件和系统故障调研资料；5）设计评审申请和报告程序；6）装备评审委员会；7)维修状态感知活动；8)临时现场技术保障。3.F119大修中心（OC-ALC）的管理2007年3月1日，美国空军航空系统中心F-22系统项目办公室正式对普•惠公司发布招标书，征求F-22武器系统的F119发动机的长期基于性能的保障（PBL）合同。合同的履行期为2008~2017年。未来的后勤保障工作将与空军后勤保障中心（ALC）一起签订PBL合同，进行基地级修理。该项工作将通过承包商后勤保障（CLS）和军民合作为F119机队提供外场支持。普惠公司将通过与在俄克拉何马城的ALC合作协议按此达成的合同提供发动机保障支持。根据协议，普•惠公司和ALC将利用在廷克基地的已有厂房设施进行F119发动机的基地级维修。这个被称为F119大修中心（HMC）的设施是在2004年开始运营的，可为300多架F-22机队的发动机提供保障。当时，普•惠公司在HMC现场驻有7名工作人员，他们与美国空军的11名文职人员和2名军人一起工作。在空军对F119HMC进行资格认证期间，普•惠公司的工作人员验证了电子版的工具和技术文件。当时预计，到2005年6月能够获得整台发动机的修理认证。从2004年11月开始，F119HMC已在从事一些非计划的F119-PW-100单元体的修理工作。此外，第一台生产型F119-PW-1