ATA100的塞斯纳172R机队故障调查分析论文

关于ATA100的塞斯纳172R机队故障调查分析论文

　　引言

　　严谨高效的机务维修，是民航飞行安全的重要保障之一。世界产量最大的通用航空飞机——塞斯纳(CESSNA)172R，在国内主要作为初级教练机训练飞行员。2006年起，国内某飞行学院大批量引进该机型，现已建成了100余架规模的机队。针对该机型常见的起落架、机身结构、发动机、燃油及电源系统等典型故障，国内学者开展了相关研究及分析工作，取得了较好的成果。然而，通过全面文献检索尚未发现针对塞斯纳172R机队的全部故障调查类研究。为此，本文采集具有代表性的机务维修工作数据，基于美国航空运输协会第100号规范(Air Transport Association of America Specification No.100，ATA100)，全面调查该机队故障分布情况，为民航机务精细化管理提供数据支持，保障飞行训练安全。

　　1 资料与方法

　　1.1 资料来源

　　全面收集2012年全年某飞行学院塞斯纳172R机队维修记录，包括机号、故障发生日期、发生阶段、部件名称(件号)、描述及处置等信息。然后，整理核查资料，删除重复数据，确保分析数据真实可信。

　　1.2 故障编码

　　ATA100由美国航空运输协会与众多航空制造厂商、航空公司共同制定，用于规范不同机型的各种技术手册的编排和出版格式。该规范现已在国际民航领域广泛采用，成为民用航空器设计、制造、使用、维修等过程中技术资料、文件、报告和目录索引的国际统一编号方式，实现了数据记录、技术处理、资料检索、文件归档保管等的标准化。本文按照ATA100章节号对故障维修数据逐条编码。

　　1.3 统计方法

　　采用PASW18.0进行统计学分析。计算单架飞机每年平均故障次数，检验数据分布特征;分析各类故障发现时机、故障ATA章节号、前三位故障对应故障件的分布特征。

　　2 结果

　　2.1 单架飞机故障基本特征

　　该机队全年累计发生1 169次故障。单架飞机每年发生故障平均10.63±5.29次，中位数(P25，P75)为11(7，14)，最大值为23，最小值为1。经Kolmogorov-Smirnov检验，单架飞机故障次数服从正态分布(Z=0.829，P=0.483)

　　2.2 故障发现时机特征

　　根据统计分析，该机队空中飞行中由机组人员发现的故障最多，累计447次，占全部故障的38.24%;其次为航线维护中由机务人员发现319次故障，占总故障的27.29%;再次为飞行前检查由机组人员发现218次故障，占总故障的18.65%;在定期维护的过程中机务人员发现185次故障，占总故障的15.83%。

　　2.3 故障ATA章节号分布

　　按ATA章节号对故障进行分类统计得到，发生故障次数较多的前十个系统对应的ATA章节号分别为第32、74、34、77、27、33、24、25、23和28章，共包括997次故障，占全部故障的85.29%。发生故障次数较多的前三个系统对应的ATA章节号分别为第32章(起落架系统)、第74章(点火)和第34章(导航)，共607次故障，占全部故障的51.92%。按发现时机分类，空中飞行中发现故障次数占比前三位的系统对应的ATA章节号为第74、34、77章，航线维护中故障次数占比排在前三位的为第32、27、28章，飞行前检查中故障次数占比排在前三位的为第23、28、25章，定期维护中故障次数占比排在前三位的为第33、32、27章。

　　2.4 ATA章节号对应故障件/子系统分布

　　为了进一步研究故障特点，关注容易发生故障的子系统，本节对发生故障次数占比排在前三位的系统进行详细分析，统计这些系统中子系统的故障分布。

　　统计得到，对应ATA100第32章起落架系统，故障按次数降序分布在机轮、前起落架、刹车和主起落架子系统。在第74章点火中，按故障发生的次数可将故障件降序排列为电嘴、磁电机、导线和其他。在第34章导航中，故障按次数降序分布在无线电导航、姿态和方位、大气数据等系统。

　　3 讨论

　　机务维修是确保飞行安全的重要环节，是飞机处于安全适航状态的重要保障。某飞行学院引进塞斯纳172R机型作为飞行员初级教练机已有10年历史，并在国内组建了该机型最大的机队，在平时飞行训练和机务维修中积累了大量的故障资料。为深入挖掘故障数据信息，本研究全面采集了该机队一个年度的维修记录，统计分析了故障分布特征，发现机队单架飞机故障次数服从正态分布，总结了故障发现时机的分布特征，基于ATA100给出了故障次数为前十位的章节，以及故障次数为前三位的故障件/子系统的列表。本研究结果对于及时发现飞机故障，保证训练安全，指导民航教学科研，提高机务精细化管理水平具有重要意义。

　　3.1 有利于机组和机务维修人员全面科学掌握飞机故障发现时机

　　发现飞机故障通常有4个时机：空中飞行、航线维护、机组飞行前检查和定期维护。根据本文统计数据，按故障次数对发现故障的时机进行降序排列，依次为：空中飞行、航线维护、机组飞行前检查、定期维护。分析结果表明，飞行员和教练员在开展初级教练机训练教学时，不仅要完成飞行训练任务，也要注重飞机故障的记录，及时向机务人员通告;此外，飞行员要按规范操纵飞机，尽量减少由于不当操纵而引发的故障。机务维修人员除做好航线和定期维护外，应重视机组人员发现的故障，做到逐一排查。

　　3.2 有利于民航教学及科研人员研究方向的选取

　　教学和科研是高等院校教师的两项重要任务。本文分析结果表明，在开展飞行学员理论教学时，应着重强调飞机相关系统的使用及操作规范，而对机务维修专业学生进行教学时，应注重讲解易发生故障系统的维护及维修内容。根据本文研究结果，科研人员可以从故障成因、维修技术等方面对该型飞机起落架、发动机和导航系统相关子系统展开研究。

　　3.3 有利于机务管理部门控制维修质量和定量化开展航材库存管理

　　现代科学的管理必须基于数据。本研究发现，机队单架飞机故障次数服从正态分布。以此结果为例，若某机队某时间区间内，单架飞机故障次数偏离了正态分布，呈现右偏态分布，说明部分飞机故障数过多，机务管理部门应调查具体原因，制定相关措施。另外，统计汇总故障次数为前三位的故障件/子系统的列表及数量，可以实现航材库存的定量化管理，降低机务维修成本。

　　4 结语

　　综上所述，基于ATA章节号定期调查机队故障分布特征，可为民航机务精细化管理提供数据支持

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