方法:怎样把不靠谱的事情变得靠谱

作者:酷玩儿    来源:网络    发布时间:2019-06-13 11:40    浏览量:
方法:怎样把不靠谱的事情变得靠谱

航空发动机是飞机的动力来源,就像飞机的心脏,没有它,飞机就飞不起来,它会直接影响到飞机的性能、可靠性和经济性。航空发动机也被誉为现代工业“皇冠上的明珠”,人类有史以来最复杂最精密的工业产品,是一个国家科技、工业和国防实力的重要标志。航空发动机技术涉及到:冶金,材料,机械加工,机械制造,热力学,空气动力学,流体力学,控制学等等,基本上把工科的学科统统算上,75%以上都要把自己的最高成就献给航空发动机。

制造航空发动机的门槛很高。如今,全球只有美国、英国、法国,拥有独立自主研发民用航空发动机的技术。如果加上军机技术,也只有五家,分别是美国、英国、法国、俄罗斯和中国。

除了技术门槛之外,制造航空发动机面临的风险和资金需求都很大,商业周期和研发周期也很长。比如,研发一型商用发动机,大概需要15到20亿美元,航空发动机生产商,比如GE航空(GE Aviation),甚至需要提前十几年为下一代的发动机做准备。

如今,飞机起飞的频率非常高,大约每7秒钟就有一架飞机起落。在这样的频率下,人们平时也很少听到有特别重大的飞机事故。不过,航空发动机在应用的早期,其实经历过一个不靠谱的时期。

在1970年代之前,由于当时的技术水平不完善,飞机发动机出现故障的频率很高。到了七八十年代,坐民航客机的人越来越多,市场要求要把安全性做好。对于军用飞机来说,发动机一旦出现故障就要停飞,有时甚至无法进行作战任务,这样也会产生大量的维修成本。于是,美军投资做了一个发动机提升计划,增加了发动机的可靠性。这个成果最后也应用到了民航发动机上,可以说,是技术的提升带动了产品可靠性的提升。

对于航空发动机来说,安全性是它的重中之重,发动机设计人员是怎样保证安全性的呢?受访的航空从业者介绍了三个方法。

第一,找底线。设计人员会从安全性能出发,把发动机里面各种不同的零件,划分成不同的等级。不同等级的零件,在材料、技术等方面都会有相应的要求,保证它们的安全性。比如,民航客机的发动机零件会被分为A类件、B类件和C类件。其中,A类件绝对不允许有任何破坏性的故障,不允许有问题、有损伤。发动机中最重要的涡轮盘和轴类就属于A类件,一旦涡轮盘碎了或者涡轮轴断了,就会发生灾难性的后果,机毁人亡。

怎么保证一个零件绝对不会出现问题呢?这就需要在设计涡轮盘的时候,设计出足够多的“安全冗余”。比如,一个涡轮盘的规定使用寿命是100小时,这意味着它在100小时之内绝对是安全的。超过100小时之后,它可能也是安全的,但是不能再继续使用了,需要换新的。

不过,这样做的成本很高。为了解决成本问题,还有一种配合的理论,叫做“损伤容限理论”,这个理论经过大量试验验证,与发动机的检测手段配合使用。比如,一个发动机涡轮盘的使用时间到了100小时,人们通过检测发现,涡轮盘一点儿问题都没有,可以继续飞。这时候,就需要用“损伤容限理论”分析,在这种状况下涡轮盘多长时间会出现裂纹,一旦有裂纹后,在保证不坏的情况下还能用多长时间。假如计算结果是还能延寿20小时,就再飞20个小时,每次飞完都需要检测。这种做法能够提高关键零部件的安全性和经济性。

第二,用套路。现在的航空发动机,从研发、设计到生产,都已经非常流程化、标准化。每一个环节该做什么,都有相应的、固定的标准,人为改动的因素很少。按照标准流程做完的产品,质量波动很小,能够满足现在大批量生产的要求。航空发动机研发生产的流程和标准,是由行业的资深专家制定的,流程的进一步简化和优化也由他们决定。以标准化为例。假如发动机需要一个零件的厚度是1厘米,会制定一系列的技术标准,确定合理的尺寸公差,保证产品质量的稳定性。如果公差是0.05毫米,那么这个零件的尺寸范围就是1.005厘米-0.995厘米。当零件厚度处在这个范围内,对发动机性能的影响就不大。

第三,强管控。每次飞机起飞前会有一次安全检查,降落之后也有一次安全检查。等飞机飞了一定的小时数之后,还会到机库里进行检查。对于航空发动机来说,还有一个大修的时间,民航客机发动机的大修时间是3000-6000小时,通过这样不断地大修、换零件,发动机才能用到1万多小时的寿命。

美国近年来还提倡一种叫做“视情维修”(Condition Based Maintenance)的维修方法。这种方法可以降低故障率,节约维修成本,缩小维修范围,减少维修工作量,提高设备的可用率,把维修工作从被动变为主动,将事后补救变为事前预防。“视情维修”立足于故障机理的分析,当维修对象出现了“潜在故障”时,就进行调整、维修或更换。“潜在故障”指的是还没有发生的故障,但有迹象表明故障即将发生,从而避免“功能故障”(指机械故障,如离合器打滑、变速器跳档、发电机不发电等)的发生。这种方法也会对设计环节产生要求,它需要设计人员了解整个发动机所有部件的功能、底线和使用时间。

以上就是把一件不靠谱的事情变得靠谱的三个方法:找底线、用套路和强管控。设计人员就是这样保证发动机的安全性的。

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