新一代喷气机助推MRO技术发展新趋势

　　随着新一代喷气式客机的出现，MRO技术领域也随之发生了翻天覆地的变化。奥纬咨询公司副总裁克里斯·多安表示，自20世纪80年代飞机从模拟化向数字化过渡以来，航空产业正首次进入一个颠覆性技术阶段。复合材料和超金属合金的大量使用造就了新一代航空器，与前代相比它们将会以截然不同的方式进行维修。多安补充道：“随着新材料的应用，这些飞机将生成大量的构件性能和健康监测数据。随着大数据时代的到来，颠覆性维修技术和数据管理技术将得以更快地运用。”

　　根据奥纬咨询公司的调查报告预测，到2024年，全球将累计交付20000架新的商用飞机，其中有9000架将取代目前正在运营的喷气机。此外，到2020年，将有价值约832亿美元的MRO售后服务项目受到新技术的影响。调查将此趋势归因于海量的数据，这些数据由飞机健康监测、预测维修系统以及包括增材制造技术在内的新一代维修技术等生成。多安提醒道：“MRO企业必将重新思考其开展业务的方式，否则将损失多达20%的市场价值。那些认为只要顺其自然或者什么也不做的企业终将无法成长。”

图：飞机维修

　　蒙特利尔AJW技术公司商务拓展总监乔希·戈林表示：“从我们的合作伙伴那里可以看到，新的研发项目正在突飞猛进，这主要表现在发动机与复合材料机体的维修等方面。”他建议，原始设备制造商（OEM）要收紧对新机体和发动机售后维护的控制，而第三方维修企业则需加大对其研发项目的预算。他指出：“如果第三方维修企业还想在售后市场分得一杯羹，则必须投入更多的研发项目。这将为创新思维、特别是航空电子电气的下一代产品平台提供重要帮助。”

　　纽约AAR飞机组件服务公司副总裁兼总经理斯科特·英戈尔德提道：“目前虽然有较好的维修技术，但其成本效益却很低，希望额外的研发项目能够降低成本，并让操作更为简单。”另外，他表示关于表面及压力断裂类型的维修将持续处于大幅变动的状态。

　　据多安描述，MRO企业对研发项目的年度投入比重一般占据运营开销的10%。多安表示：“MRO企业显得非常传统谨慎，至多也不过是偶尔的革新。事实上，只有大概13%的MRO企业表示他们能够适应这种革新。”

　　聚焦航空发动机维修新技术

　　然而，维修技术领域的革新却实实在在进行着。去年9月，斯普利特航空系统公司为其复合动力系统组件引进了一款全新的非热压罐维修流程。对此，威奇托总部公司的首席科学家约翰·韦尔奇说道：“一般而言，用于非热压罐维修流程的维修技术及材料也适用于推进斯普利特家族制造的所有产品，但我们发现最迫切需要这项技术的是反推装置的内壁。”他的报告指出，历经18个月的测试和数据证明之后，此项维修已获得由FAA颁布的适航等效替代认证。韦尔奇表示，非热压罐维修流程的应用极大方便了那些缺少热压罐的客户，因为热压罐其实是一种极高消耗的设备。

　　韦尔奇提道，新的维修系统会先在斯普利特航空系统公司内部使用，或在得到MRO企业认可之后作为一个成套设备使用。这一设备与热压罐相比将有效地减少维修时耗，至少能将原来的14天减少2天。韦尔奇表示，降低时耗的部分原因在于维修流程并不需要将反推装置的内壁结构完全拆卸下来，并且斯普利特航空系统公司也会对这一设备进行前置处理，例如切割、定位和连接不同材料层等。

图：飞机发动机

　　加拿大标航公司计划于2016年初针对空间修复和发动机部件的腐蚀修复采用一种相对较新的冷喷涂方法。用于此项研发项目的经费占据其年度运营总经费的5%～10%。位于辛辛那提的组件维修分公司技术总监蒂姆·玛希斯将这种冷喷涂技术称之为“超高压、低温可换”喷涂法。冷喷涂技术实际上是一种固体涂装工艺，主要通过使用高速气体射流使粉末喷涂颗粒的速度达到超声速。该技术比热喷涂更能保留材料的属性。他指出，冷喷涂技术在标航公司经历了一个广泛的评估过程。在测评中发现，当这项技术应用于像风扇机匣这类的铝制结构体时，将会特别有效。“钢、铝部件往往是随处可见的重度易腐蚀物体，采用冷喷涂能让技术员针对更小和外形复杂的目标组件进行喷涂，而不是像热喷涂一样先大面积喷涂，再除去非目标区域上的多余介质。”

　　有趣的是，玛希斯的报告显示，目前还没有一家发动机制造商针对冷喷涂技术制定具体的标准实施规程。对此，他表示标航公司将展开一项“检测模型”，对可能被使用的所有适用材料作出分析。“检测模型将使用现有的一些测试结果或之前核准过的热喷涂材料的标准要求。我们还将就冷喷涂技术的应用与OEM取得合作，以适应他们自身的维修特性。”

　　此外，GE公司正在通过修复发动机旋转件的密封面来研发一项冷金属过渡技术。GE公司维修部总经理斯科特·凡崔斯说道：“这种材料添加技术十分独特，低温过程能让我们修复各部件的磨损部位。”低温意味着维修时引入更少的热应力，这将提高维修收益，因为相比热金属过渡技术，它发生裂化的程度更低。GE计划于2016年上半年将这项冷金属过渡技术首次运用到维修中。

　　那些在沙漠或海洋气候环境下运营的航班，其发动机组件被腐蚀的风险很大。为解决这个问题，MTU维修公司最近引进了一项名为MTUPlus ERCoateco的纳米涂层技术，此项技术在具有良好抗腐蚀性的同时还能隔绝颗粒物质。德国MTU维修公司维修工程部高级经理弗兰克·赛德尔表示，ERCoateco的应用让废品率降低了30%，燃油消耗率也降低超过0.5%，在减少二氧化碳排放的同时增加发动机在翼时间。此外，为让发动机组件能更好地适用于沙漠地区，MTU维修公司还专门为其研发了另一项等离子喷涂技术。在各种恒温以及热循环测试中，这项MTU涂层技术与目前的钇稳定氧化锆（YSZ）涂层相比，展示了它更优良的耐久性和隔绝性，延长了有效寿命。赛德尔介绍说，MTU维修公司将每年1.6亿欧元研发经费中的10%用于机械加工、表面处理、尺度修复和运行测试等方面。另外，公司还在研发数据管理方面的工具，以便将来能更好地评估和利用现阶段的研发结果。下一步，MTU公司将致力于降低报废率，进一步提高收益率。

图：普惠发动机

　　普惠在多维修复领域采用了全新的焊接技术，用以替代原有的钨极惰性气体保护焊（TIG）技术。新的焊接技术相比TIG能够节约75%的时间并适用于多种非结构化组件。固态摩擦焊技术不会破坏组件的机械结构，这对于关键精密结构组件来说十分重要。

　　应对未来挑战

　　除了以上提到的这些维修方案，未来的维修技术也正成为研究的热点。斯普利特航空系统公司高级工程经理吉姆·爱珀森说道：“我们目前有4～5个项目主要关注如何终结发动机吊舱反复维修的问题。我们的研发项目也被应用到新一代喷气机的主要机身复合材料结构中。我们正在探索，如果某项维修技术能应用于某一处组件，那么它是否也有可能应用于像机身或者机翼这样的主要结构中。”

　　蒂姆·玛希斯的报告显示，他所在的标航公司已将重心移向复合部件的维修。他表示，公司目前所维修发动机部件中复合材料部件占到20%，但在未来10年内将达到50%。“新的挑战在于，对于那些仍然未知的新型复合发动机部件，我们如何去做维修准备？这将意味着会触及设备和技术问题，以及对复合材料部件的检查、连接和更高要求的精细机械加工法。”玛希斯指出，该公司目前正在开展陶瓷基复合材料的维修技术研究，由于它并没有被应用于以往的发动机中，因此也不存在维修问题。陶瓷基复合材料预计将有可能应用于燃烧室、风扇机匣和一些高温段部件中，如涡轮叶片、机匣、喷嘴、尾喷管等部件。

　　革新维修技术的同时，随之而来的是知识产权准入问题。赛德尔表示：“知识产权一直以来在维修研发领域都是决定性因素。事实上，在OEM以压倒性的优势占据售后市场之后，我们的处境与过去相比变得更具挑战性。庆幸的是，在创新方案这一块，我们仍有空间可供突破。”多安表示，许多维修企业由于缺少知识产权准入，以至于连研发维修的基础设施都没有。研发新一代维修技术需要对技术进展以及大数据的全然掌握，这应该可以解释越来越多的维修企业开始与OEM合作的新趋势。

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