737NG起落架系统大修间隔优化策略研究

737NG起落架系统大修间隔优化策略研究

肖康明

东航工程技术有限公司云南分公司 650200

摘要：本文旨在通过分析737NG飞机的起落架系统结构特点、工作原理、故障数据以及现有维修方案，提出科学合理的大修间隔优化策略，并运用可靠性理论、数据分析方法以及工程经验，对影响起落架系统可靠性的关键因素进行识别与评估，构建基于风险和可靠性的大修间隔优化模型，进而验证模型的有效性，为航空公司降低维修成本、提高飞机利用率提供理论依据与实践指导。

关键词：737NG飞机；起落架系统；大修间隔；可靠性；优化策略

737NG飞机在全球民航运输中占据重要地位，其起落架系统作为关键子系统，直接关系到飞行安全与运营效率。起落架系统在飞机起降过程中承受巨大的冲击载荷、摩擦力与振动，工作环境极为恶劣，容易出现疲劳、磨损、腐蚀等各类故障。传统的大修间隔设定往往基于经验或固定的时间/循环数标准，缺乏对实际运行状况与系统可靠性的精准考量，可能导致过度维修或维修不足。因此，开展737NG起落架系统大修间隔优化策略研究具有重要的现实意义。

1 737NG起落架系统概述

1.1结构组成

737NG起落架系统主要由起落架支柱、减震器、机轮、刹车装置、收放机构以及相关的液压与控制系统等部件构成。起落架支柱是支撑飞机重量的关键部件，采用高强度合金钢制造，具备良好的抗压与抗弯性能。减震器通过吸收着陆时的冲击能量，保护飞机结构与乘客舒适性。机轮和刹车装置则负责飞机在地面的滑行与制动，其性能直接影响到起降安全与跑道使用效率。收放机构确保起落架在起飞后能够顺利收起，减小飞行阻力，在着陆前可靠放下并锁定。

1.2工作原理

在起飞阶段，飞行员操作起落架收放手柄，液压系统驱动收放机构将起落架收起并锁定在机腹舱内。此时，起落架各部件处于收起状态，减少空气阻力，提高飞行性能。在着陆过程中，起落架放下并锁定，机轮首先接触跑道，减震器开始工作，通过压缩内部的气体与液体，将飞机着陆时的巨大冲击能量转化为热能散发出去，使飞机平稳减速。刹车装置根据飞行员的操作指令，对机轮施加制动力，进一步控制飞机的滑跑速度直至完全停止。

2起落架系统故障数据分析

2.1故障数据收集

从航空公司的维修记录数据库、故障报告以及飞机健康监测系统中收集737NG起落架系统的故障数据。数据内容包括故障发生时间、故障部件、故障现象、维修措施、飞机飞行小时数、起落架循环次数等详细信息。例如，某航空公司在过去10年中运营的50架737NG飞机的起落架系统故障数据，涵盖了数千条故障记录，为后续分析提供了丰富的数据基础。

2.2故障类型统计与分析

对收集到的故障数据进行分类统计，发现减震器漏油故障约占总故障数的30%，机轮轮胎磨损不均故障占25%，刹车装置过热失效故障占20%，起落架收放作动筒卡滞故障占15%等。进一步分析各故障类型与飞机飞行小时数、起落架循环次数之间的关系，如减震器漏油故障往往在飞机飞行一定小时数（约10000-15000小时）或起落架循环一定次数（约10000-12000次）后开始逐渐增多。

2.3故障原因探究

针对不同的故障类型，深入探究其故障原因。减震器漏油可能是由于密封件老化、磨损，长期承受高压导致密封失效；机轮轮胎磨损不均可能是由于飞机在地面滑行时的跑偏、刹车不均匀或轮胎气压不正常等因素引起；刹车装置过热失效可能是因为刹车频繁使用、散热不良或刹车片磨损过度；起落架收放作动筒卡滞可能是由于液压油污染、作动筒内部零件磨损或润滑不良等原因造成。

3现有大修间隔方案评估

3.1现行大修间隔标准

目前，航空公司通常按照飞机制造商推荐的大修间隔标准对737NG起落架系统进行维修。例如，一般规定起落架系统在飞机飞行20000小时或起落架循环15000次左右进行大修，大修内容包括起落架的全面拆解、清洗、检查、零部件更换、重新组装与调试等。

3.2存在的问题

过度维修：按照固定的大修间隔标准，部分起落架部件在尚未达到实际使用寿命极限时就被更换，造成了资源浪费与维修成本增加。例如，一些起落架机轮在规定的大修间隔时，轮胎花纹深度仍有较多余量，但按照标准仍需更换，同时相关的轮毂、轴承等部件也一并进行不必要的检查与维护。

维修不足：由于实际运行环境与工况的差异，某些起落架系统可能在达到大修间隔之前就已经出现严重故障隐患，但因未到维修时间而未能及时进行全面检修。如在一些高频率短跑道起降的航班运行中，刹车装置的磨损速度远超预期，若按照标准大修间隔，可能在两次大修之间出现刹车失效的危险情况。

4大修间隔优化模型构建

4.1基于可靠性理论的模型基础

运用可靠性工程中的故障率模型，如威布尔分布模型，来描述起落架系统各部件的故障规律。威布尔分布的概率密度函数为：

其中，为形状参数，为尺度参数，为时间或循环次数。通过对故障数据的拟合分析，确定各部件的威布尔分布参数，从而计算出部件在不同时间或循环次数下的可靠度。例如，对于起落架减震器，经数据拟合得到

=2.5，=12000（以循环次数为单位），则可计算出在循环次数为10000次时的可靠度为0.65。

4.2风险评估因素引入

考虑故障后果的严重性，建立故障风险评估矩阵。将故障后果分为灾难性、严重、中等、轻微四个等级，分别赋予不同的风险权重。例如，起落架支柱断裂属于灾难性故障，权重设为10；刹车装置部分失效属于严重故障，权重设为6；机轮轮胎轻微划伤属于轻微故障，权重设为1等。结合故障发生概率与故障后果权重，计算出各部件的风险值。如某部件故障发生概率为0.1，故障后果权重为5，则风险值为0.5。

4.3优化目标函数确定

以最小化维修成本与风险成本之和为优化目标函数。维修成本包括大修时的人力、物力、零部件更换等费用，与大修间隔相关。风险成本则是根据各部件的风险值与相应的经济损失系数计算得出。

例如，维修成本函数为：

其中，为大修间隔，a、b为系数。则风险成本函数为：

其中，为第i个部件的风险值，（t）为第i个部件在大修间隔t内的故障概率），则优化目标函数为F（t）=C（t）+R（t）。

5模型验证与案例分析

5.1模型验证方法

采用历史数据回代验证与对比验证相结合的方法。将过去某时间段内的起落架系统故障数据代入优化模型，计算出在不同大修间隔下的维修成本与风险成本之和，与实际发生的成本进行对比。同时，与按照现行大修间隔标准的维修情况进行对比，评估模型的准确性与有效性。

5.2案例分析结果

经过模型验证与案例分析，发现采用优化后的大修间隔策略，能够在保证起落架系统可靠性与飞行安全的前提下，显著降低维修成本。例如，对于某航空公司的737NG机队，优化后的大修间隔使得平均每架飞机每年的起落架系统维修成本降低了约15%-20%，同时因维修不足导致的故障风险也得到了有效控制，提高了飞机的利用率与运营效益。

参考文献

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