可靠性、维修性和保障性

国外直升机可靠性、维修性和保障性发展综述

1. 引言

可靠性、维修性和保障性(RMS)是响影军用直升机作战效能、作战适用性和寿命周期费用的关键特性。特别是在现代高技术战争中，RMS成为武装直升机战斗力的关键因素。美国武装直升机AH-64“阿柏支”由于在研制中重视RMS工作，具有较高的RMS水平，保证AH-64具有较的战备完好性和任务成功概率。在1990年12月至1991年4月的海湾战争中，美国陆军101师攻击直升机营的8架AH-64直升机，突袭伊拉克，摧毁了通往巴格达沿途的雷达站，为盟国空军执行空战任务开辟了空中通道，仅在2月28日，第一武装分队的AH-64摧毁了36辆坦克，俘获了850名伊军官兵。在海湾战争中，美军出动了288架AH-64，累计飞行18700小时，仅有一架AH-64被地面炮火击落，在“沙漠盾牌”和“沙漠风暴”行动中，AH-64的能执行任务率分别达到80%和90%，超过了设计要求。AH-64的战例充分表明，RMS是现代武装直升机形成战斗力的基础，是发挥其作战效能的保证，也是现代军用直升机设计中必须考虑的、与性能同等重要的设计特性。

2. 国外直升机RMS技术的发展

随着直升机在现代战争中和国民经济建设中的作用及地位的日益提高，直升机RMS越发引起各工业发达国家的重视，特别是对直升机可靠性和安全性问题早就得到重视；随着武装直升机的应用与发展、机载雷达及火控系统的可靠性及维修性也相继引起各国军方的重视；近十多年来，尤其是海湾战争之后，为了满足现代高技术战争的需要，要求直升机具有快速出动能力和高的战备完好性，降低武装直升机的寿命周期费用，要求直升机具有低的维修工时、少量维修人力、少量备件和良好的测试性和保障性。总的说来，近50年来，国外直升机RMS技术的发展大至可划分为如下3个阶段。

2.1 50年代中期至60年代末期

50年代中期或末期开始研制或60年代初期开始研制、在60年代投入服役的直升机，如美国的CH-47A、CH-53A、AH-1A、AH-56A、OH-58A、UH-1A等。这些直升机主要是采用工程设计和试验的方法来保证直升机的可靠性、维修性、保障性，没有专门制订RMS 大纲，既没有提出专门的RMS指标，也没有开展专门的RMS分析设计和专门的RMS试验工作。因此，这一批直升机普遍存在着故障多、可靠性低、维修工时较高，因此使用和保障费用较高。美国陆军和直升机公司都建立了直升机的RMS信息系统，收集大量的RMS数据，进行分析研究后，找出了影响可靠性及维修性的主要原因和部件，并随后进行改进改型。例如，CH-47D制订了专门的可靠性改进计划，投资237 万美元，使整个直升机的MTBF 提高一倍，维修工时降低28%。

2.2 70年代初至80年代中期

经过越南战争后，军用直升机的作用更加引起世界各军事大国的重视，在执行战斗保障和后勤支援任务中，直升机充分显示了具有良好的机动性和灵活性、快速反应能力和不受地形限制的特点。此外，装备武器的武装直升机用于对地火力支援和护航任务中，出色地完成任务。在战争实践中证实了武装直升机对现代战争具有重要的意义，是现代战争不可缺少的

重要武器之一。为了充分发挥军用直升机在现代战争中的作用，在此阶段发展及改型的一些军用直升机如AH-64A、UH-60A、CH-47D、CH-53E和OH-581D等，都重视可靠性与维修性，全面开展可靠性及维修性工作，制订可靠性及维修性大纲，根据美国军用标准MIL-STD-785“系统和设备可靠性管理大纲”、MIL-STD-470“系统和设备维修性管理大纲”，制订型号的大纲；提出明确的可靠性及维修性要求，例如UH-60A“黑鹰”直升机的MFHBF ＝4.0(目标值)/3.5(门限值)小时、MCSP=0.987安全可靠度RS＝0.997、MTTR=0.95小时，MMH/FH=3.8工时、使用可用度Ao=0.82(目标值)/0.80(门限值)；并根据MIL-STD-785和MIL-STD-470的要求开展可靠性及维修性分析和设计，进行可靠性及维修性试验和验证，特别是开展专门可靠性研制试验，例如，S-70“黑鹰”直升机的地面试验、样机飞行试验和生产飞机的飞行试验；此外，这些飞机还采用较为完善的机内测试技术(BIT)，从而大大减少直升机的维修时间。在研制与生产过程中，对航空电子设备的元器件、组件和设备等三级设备进行严格的环境应力筛选，确保直升机投入外场使用具备规定的可靠性。

2.3 80年代后期至2000年

自80年代后期以来出现了苏联解体，两大阵营对抗的冷战结束。世界出现了多极化的格局。全球性的缩减军费、裁减军队的趋势日益明朗，费用成为现代武器装备研制的主要约束条件。特别是经过90年代初的“海湾战争”以及98年的“科索沃冲突”两次现代局部高技术战争，进一步表明直升机的后勤保障工作在现代高技术战争中的重要作用和突出地位，通过提高可靠性、维修性和保障性来提高武器装备的战斗力、降低使用和保障费用成为一种经济有效的途径。80年代后期以来，新研制和改型的军用直升机，如美国的RAH-66、V-22、AH-64D、S-70A和北约NH90等都更加重视可靠性、维修性和保障性，更加严格地开展可靠性、维修性和保障性的设计和试验，其主要特点如下：

(1) 严格开展R&M试验。S-70A直升机一共进行大约13000小时的可靠性和维修性试验。从地面试验开始，一直到飞行试验及生产型飞机试验。通过专门的可靠性和维修性研制试验与系统研制试验相结合，以实现可靠性及维修性增长。其中，地面试验1900小时，样机飞行试验2000小时，生产型飞机试验8755小时。(2) 重视机载故障诊断技术的应用。在新一代直升机中普遍采用先进的机载状态及使用监控系统(HUMS)、监控与诊断系统和机载综合诊断系统。对直升机的旋翼、尾桨、传动装置和发动机等关键系统进行状态监测和故障诊断，并监测机体主承力件的疲劳寿命、发动机和传动装置的振动、旋翼桨叶结冰速度和航线飞行的剩余油量等，通过座舱仪表板的告警功能，可准确向驾驶员发出提醒和告警，使驾驶员及时发现异常现象并采取应急措施，以确保直升机的飞行安全。例如，V-22倾转旋翼机采用了发动机功率监测、金属屑监测和发动机部件寿命监测等多种监测技术，并诊断故障发生；又如，RAH-66直升机的发动机T800采用全权数字式控制系统和状态监测系统，监测发动机的性能、振动、寿命、油量和温度等。

4. CH-53E重型多用途直升机

CH-53E“超种马”是美国海军陆战队用于执行两栖突击任务，运载55名全副武装士兵、运输重型装备和弹药；美国海军用于舰上垂直补给和运输的一种重型三发多用途直升机，由美国西科斯基飞机公司研制，公司代号为S-80/H-53E。

CH-53E是在CH-53D的基础上研制的，1971年开始研究与发展工作。1974年3月1