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从美军四代战斗机维修实践看F-35基地级维修方法
时间: 2024-04-18 15:27:33    来源: 云开平台登录(中国)

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  基地级维修对于保持飞机的飞行安全是必不可少的。随着美军F-35 战斗机开始服役,它可以从上一代战斗机(空军A-10、F-15C/D、F-16C/D和海军传统大黄蜂F/A-18C/D)的飞机基地级维修的实践见解中得到经验。这4种飞机随着服役年限的增长降低了可用性和年度截尾飞行小时数,传统大黄蜂的数据降低尤其明显。

  美国防部决策者面临着对F-35基地级维修的权衡。更多的维修会在短期造成更多的成本,但有望使F-35维持在更好的状态,从而在未来服役更长时间。F-35是美国防部最新的战斗机采办项目。像所有飞机一样,F-35在其寿命周期内需要大量的维修,包括返回基地进行重大维修或升级。

  F-35被称为第五代战斗机,生产了3种机型。F-35A,属于空军,从传统的陆基机场起飞,像F-15、F-16等其他空军飞机一样。F-35B属于海军陆战队,装备了升力风扇和其他系统,使其能在两栖攻击舰的短甲板和没有跑道的陆地上垂直起降。F-35C属于海军,装备了尾钩和其他结构强化措施,使其能在航母上起降。海军陆战队也计划采购少量F-35C。

  本文聚焦F-35 如何在其规定的30年服役设计期限内接受基地级维修保障,如果美国防部有延寿计划,这一段时间还会更长。

  维修可以在不同地点、以不一样的等级发生。最方便的方式是在飞机运行的外场做维修。外场要么是在空军陆基基地,要么在海基的航母等舰船上,军方人员在这一些地方对飞机进行例行的常规维修。外场修东西的人通常移除故障组件而用新的或修复后的正常组件替换它们。当外场修东西的人缺乏相关训练或技能,或外场缺乏必须的设备或空间时,维修就无法在外场完成。例如,倘若一架飞机需要大规模拆卸来处理问题,在外场就无法进行。

  各军种在外场维修之外采用了不同的方法。海军使用三级维修。海军的外场维修被称为建制级维修,由飞行中队执行,包括航母上的维修在内。第二级维修被称为中继级维修,由航母和岸基航空站的军事人员进行。中继级维修任务包括对损坏或失效的备件、组件或零件组合进行校准、修理或替换,断供备件的紧急制造,对外场修东西的人提供技术援助。如果中继级维修也不能达成目标,飞机将运送到中心海军基地,那里能提供更齐全的维修能力和设备。两个主要对F/A-18 A-D进行基地级维修的海军基地分别是加利福尼亚州圣地亚哥北岛西南部的机队战备完好性中心( FRC) 和佛罗里达州杰克逊维尔东南部的FRC。

  空军依靠两级维修体制,即外场维修和基地级维修。大多数F-15的基地级维修发生于佐治亚州中部Robins空军基地的Warner Robins航空后勤中心(ALC)。大多数A-10和F-16的基地级维修发生于犹他州的希尔空军基地的Ogden ALC。

  基地级维修的方法因飞机类型的不同而不同。这一些方法可以根据不同维度划分,包括维修对象的安排计划、基地级维修的工作量、基地级维修中飞机原始设备制造商( OEM) 的角色和是否利用海外基地。基地开发了一种标准包,它是一种列明如检查和修理等工作的任务清单,基地在飞机送修期间要执行这些任务。维修开始后,飞机就被分解到适合执行标准包中任务的程度。例如,发动机和机翼可能移除。随后工人检查飞机。当发现意外故障时,基地会向项目办公室提交术语为“超限上报”( over-and-above) 工作的额外任务以解决这样一些问题。除了会影响飞行安全的问题一定要解决外,项目办公室将会慎重考虑别的的超限上报任务是否执行,因为他们必为此付费。

  基地工人随后执行这些任务,包括标准包和协调好的超限上报清单。例如,工人可以用新部件替换磨损部件,或为飞机安装升级的装备。然后飞机重新组装、刷漆、开展飞行试验,并返回它原来的基地或部署到其他基地。

  标准包随时间而演进,通常表现为内容增加。如果一个超限上报的问题在大量的送修飞机中出现,解决那个问题就会纳入针对该系列飞机的标准包。标准包也会移除一些任务,例如替换部件已经被安装在整个机队中从而永久改正了一个问题。

  空军的A-10、F-15C/D、F-16C/D和海军传统大黄蜂F/A-18C /D有不一样的基地级维修实践。F-15和A-10使用了不同形式的日程驱动维修,飞机进入基地开始安排一个进度表。F-15维修方法的术语是计划基地维修(PDM) ,每架飞机每6年返回一次大修基地。F-16采用的是改型驱动的维修,飞机在改型项目实施时进入大修基地。

  海军的传统大黄蜂采用的是日程驱动系统,称为间歇性规划维修( PMI) 。传统大黄蜂维修周期有两种基于日程的不一样的维修活动,记为PMI-1和PMI-2,岸基传统大黄蜂每6年一次基地级维修,航母上的传统大黄蜂每4年一次基地级维修。PMI-1是一系列的拆卸、检查和修复任务,在维修基地执行。PMI-2是一系列目标性和选择性更明确的维修活动,可以在大修基地或战区进行(并非所有的基地级维修都需要在基地进行,对某些行动而言,可能会把大修基地的员工派往战区,因而实际维修工作是在作战地区完成的。但这种维修仍称为基地级维修,因为不论维修地点如何,它使用了基地修东西的人的技能和专业) 。

  不同战斗机在它们的服役期内的飞行可用性和飞行小时数有不同的趋势。重点研究了4种战斗机的趋势,即空军的A-10、F-15C/D、F-16C/D和海军传统大黄蜂F/A-18C/D。

  一种评估机队性能随时间变化的度量方式是机队拥有的可执行任务率,这种度量方式是指一个机队中可用于参与作战和达成目标的飞机数量占总数的百分比。

  这4种战斗机从1990年代初开始,可执行任务率有显著下降,如图1所示。F/A-18C /D在这样的一个问题上尤其突出,该机型的可执行任务率最近已下降到30%以下。大量的传统大黄蜂因冗长的高飞行小时(HFH)检查而没办法恢复使用。F-15C/D的机队拥有的可执行任务率虽然高于F/A-18C/D,但自2015财年以来低于A-10和F-16C/D。

  截尾飞行小时是描述飞机可用性的一种补充度量描述。在1995—2005年间,4种机型每年的截尾飞行小时平均在200~400小时,如图2所示。自2005年起,4种机型的这个指标也有了显著下降趋势。仍是F/A-18C/D的下降最明显,从1990年的超过400年度飞行小时减少到近年来的低于150飞行小时。

  传统大黄蜂所面临困境的原因是该机型比空军其他同代战斗机飞行了更长时间。F/A-18C/D的平均截尾飞行小时数在1990年代和2000年代的早期比其他机型更多,这就从另一方面代表着它们设计的服役寿命在这些年里消耗得更多。

  第二种原因是它的作战环境更严酷。在航母上起降会产生更大的结构压力,并因暴露在海水中而更容易腐蚀,岸基飞机不会有这样一些问题。增加的压力和腐蚀会显著减少飞机可用性,并增加维修方面的挑战。

  第三种原因是传统大黄蜂的基地级维修程度不充分。在1990年代,传统大黄蜂比其他3种战斗机在每飞行小时对应的基地标记状态小时数方面花费了更少的时间。4种战斗机近年来都增加了每飞行小时对应的基地标记小时数,F-15C/D和F/A-18C/D的增长最明显。F-15C/D加入了一个2009年11月开始的重新布线计划,增加了该飞机计划基地维修(PDM)的维持的时间。2008 年,A-10启动了计划表结构检查项目,增加了该飞机的基地标记小时数。

  F-35项目办公室的成员和领导在实施基地级维修时会面临大量的问题,他们在近年做出的决策对F-35的机队的可用性和服役年限以及维持它们的成本将产生长期的影响。

  F-35能够使用日程驱动的基地级维修,类似F/A-18 PMI或F-15 PDM。作为备选方案,它也可以像F-16一样接受改型驱动的维修。目前的F-35记录表明它采用了改型驱动的维修方法,但在F-35迫切开始的基地级维修过程中,还有机会对方法做出调整。

  改型驱动的基地级维修对飞行机队而言可能更灵活,它们不必在特定的日期把特定的飞机送往大修基地。但基地更偏好日程驱动的维修,因为它们更容易规划它们的工作载荷并维持稳定的劳动力人员组成。

  不论F-35采取日程驱动还是改型驱动的方法,重要的问题就在于军种投入基地级维修的工作程度。一个更长的基地级任务清单会在短期内带来更高成本,并使飞机每次来基地维修时滞留更长的时间,但可以使飞机保持更好的维护状态,以此来降低美国防部运营整个机队的成本,并服役更长的时间。包括A-10、F-15、F-16和F/A-18在内的许多飞机都比初始设计时设想的服役年限更长,尤其是作为替代品的F-35延期交付的情况下。通常而言,期待一架飞机的服役年限更长,在早期维修活动中的费效比就越高。

  美国防部需要决定是不是针对F-35的不同改型采取不同的维修策略,对维修频率和维修程度做出不同调整。F-35B和F-35C因在腐蚀性的海洋环境下作战而需要更加多的维修,F-35C在航母上服役时还需要在结构上增加弹射装置和着陆尾钩。

  F-35使用的低可观测性材料构成了特殊的维修挑战。这种材料昂贵且难以处理。它也促进每次在基地大修时完成尽可能多的工作,这些材料部分从飞机上移除,因而增加移除和重新组装的成本和时间。低可观测性材料会带来次数更少但更长时间、更彻底的基地级维修习惯,因而具有更明显的PDM方法的特征。

  F-35服役3个军种的现状与大部分美国防部的飞机不同。传统而言,各军种的基地有它们自己的设备。空军和海军之间爆发有长期的争论,海军坚持声明它的杰克逊维尔市基地没有一个公平的机会与空军的俄克拉何马州的ALC竞争,以完成空军F-22和F119发动机的维修工作。迄今为止,F-35背离了这种模式: 空军的Ogden ALC是空军F-35A和海军F-35C的大修主基地。海军位于北卡罗莱纳州的FRC东部基地,这是F-35B的大修主基地。空军的俄克拉何马州的ALC将主持所有机型F135发动机的基地级维修。

  机身制造商洛克希德马丁公司和发动机制造商普惠公司将参与F-35的基地级维修,虽然他们负责的具体工作尚不清楚,且很有几率发生演变。美国防部建立了混合生产保障集成商组织,与政府和承包商合作管理F-35的生产保障。虽然具体职责可能变化,OEM已经签约在飞机部署后数十年仍作为知识来源。

  由于F-35是一个国际化的项目,它的3种型号都将部署在意大利Cameri;3种型号都将部署在澳大利亚Williamtown,F-35A部署在日本Nagoya,F-35B和F-35C部署在日本Iwakuni。美军的F-35可以将上述基地作为紧急状况下的计划外基地,也可以将它们作为F-35基地级维修部件的供应来源。外国基地能够适用于基地级维修,避免了美国部署在海外的F-35跨越大洋飞回美国进行维修。

  基地级维修实践对可用性和飞行小时率有着短期和长期的影响。从短时间之内看,处于基地级维修中的战斗机不能用于作战,并且除飞行试验外不可以进行飞行。然而从长远考虑,基地级维修对于保持整个机队的可用飞行是必要的。过少的基地级维修会导致整个飞行机队在其服役周期后期降低可用性并减少飞行小时数。美国防部的政策决策者需要平衡与基地级维修有关的包括财政和飞机可用性在内的短期成本,与这种维修带来的长远利益,即一个维护的更好的机队更容易在必要时延长它的服役寿命。