PDF下载
基于行业标准的航空复合材料维修培训研究

李铮1 才彦林2 张洪涛3

北京飞机维修工程有限公司

摘要: 在符合适航当局和市场客户需求的基础上,航空培训部门需要分析民航局维修各工种技术人员实际当中的工作范畴种类,和民航局批准的许可项目范围,来进行航空复合材料维修系统整体培训需求评估,科学合理地制定航空复合材料的培训要求和项目。基于航空工业行业标准的航空复合材料教学体系和课程研究将会赋能产业更好发展。
关键词: 航空复合材料培训;AC65-33;UG.CAO.00135-003
DOI:10.12721/ccn.2024.157443
基金资助:
文章地址:

大量采用碳纤维复合材料为主的新一代飞机投入航线运营,航空公司和飞机维修企业需要在维护人员培训、新的工具设备引进、修理材料准备、工程文件和修理区域环境改造这几个方面积极地提高自身复合材料修理能力。相较于传统的各相同性的金属材料,具有各相异性的复合材料修理的方式发生了转变,修理程序也变得复杂。如何提高复合材料的修理能力,有效缩短复合材料修理部件周转时间,提升复合材料修理技术人员的技能成为了关注焦点。通过对复合材料在之前几十年的应用效果进行观察和研究,在未来阶段,复合材料在航空领域具有比较可观的发展前景,复合材料之所以能够在民用飞机维修领域中广泛应用,主要取决于复合材料本身较强的修复性能。复合材料在新一代机型的应用比例远高于上一代,这种现状对大部分航空公司来讲都是一种挑战,尤其是在复合材料维修方面,航空公司和维修企业的工具设备和人员培养准备并不充分。如果复合材料维修技术人员的数量与经验均处于匮乏状态,那么对企业的盈利能力会产生一定的消极影响。航空复合材料修理课程的完善有助于飞机维修企业更有效率的培养航空复合材料维修技术人员,助力企业拓展新机型的维修能力。

复合材料修理作为飞机机体维护工作的重要组成部分,航空复合材料修理的培训工作需要符合各国航空管理局方的管理要求。复合材料在飞机结构上更广泛的使用需要有更高的维护和保养技术。航空复合材料维修人员必须熟悉修理复合材料结构损伤的程序和工艺。任何修理在强度方面都必须尽可能接近地恢复到原结构的强度和硬度,同时不增加任何有可能影响气流或飞行控制平衡的多余重量或突起的形状。修理复合材料结构不但需要丰富的理论知识,还需要具有精湛技巧,另外必须具有复合材料方面的广博知识,来达到高质量的修理。根据航空复合材料修理的行业需求和岗位特点设置合理的课程内容体系设计是实现专业教学的保障。

航空复合材料修理技术专业,根据航空复合材料修理的行业需求和岗位特点设置学习内容。技术人员需要在规定的学时以内有效掌握航空复合材料的定义、相关理论、维修方法和相关技术要领。这为该专业的教学内容与教学方法提出了更高的基本要求,航空复合材料修理技术专业的教学基础是的保证较高的教学质量和教学效果,然后再次基础上充分激发学生对于学习的积极性和主动性,培养学生自主思考的能力。综上所述,开展对航空复合材料修理课程关于教学方面的讨论和研究对于我国航空事业的发展具有深远的意义,所以应该选择符合专业发展方向的教材和教学内容。现阶段维修机构的维修工作主要以产品类型和结构分类作为主要划分界限,估测重点需求岗位对员工进行复合材料以及机械类培训,以此作为决定培训的教学内容和教学方向只能满足当下对维修技术的要求。目前大部分的航空复合材料修理课程仍来源于空客A320、A330、波音737NG、波音777 等传统的“金属”飞机复合材料修理培训。在飞机的维护工作上需要拥有航空复合材料维修培训体系来指导复合材料修理的培训工作,了解航空复合材料结构维修培训的内容组成,重点关注影响其维修质量和适航要求的关键素,不仅可以优化现有航空复合材料培训工作,而且确定了航空复合材料维修培训未来发展方向。

随着空客A350、波音B787和未来中国商飞C929等以复合材料为主要结构材料机型的使用,航空复合材料修理课程内容要根据具体实践情况进行迭代。美国联邦航空局发布的AC65-33、AC 20-107、DOT / FAA / AR-09/0和SAE AIR5719等文件制定复合材料技术人员资格认证培训计划的指南。咨询通告(AC)包含对执行飞机复合材料结构或其它航空复合材料部件维护和修理的人员的维修经历、培训、资格和检查的建议。文件列举了人员资格的标准,以便能够理解飞机复合材料的维护和修理所涉及的技术原理。文件适用于直接负责提供航空复合材料维护人员培训、监督或监督的人员。 维修机构可以使用咨询通告(AC)中包含的信息来制定培训计划,用于培训和评估人员的指导原则。AC65-33提供了开发复合材料维护培训计划的指导方案。EASA发布的UG.CAO.00135-003咨询通告规定了欧盟以外部分EASA-145维修机构的复合材料修理车间管理规定。其中关于航空复合材料技术人员的培训的要求是按照主管当局同意的程序和标准,建立和控制参与维护人员的能力,对复合技术人员进行资格鉴定。参照SAE AIR 5719和FAA AC 65-33文件开发航空复合材料维护技术人员的培训/认证计划。除此之外,建议技术人员的培训至少包括飞机型号培训模块(仅限于结构ATA章节),培训模块至少适用于飞机机载维修授权的结构维修技术人员,结构维修技术人员应该根据具体的飞机类型进行授权。

根据中国民用航空局制定的《民用航空器维修人员执照管理规则》(CCAR-66部)规定,从事民用航空器复合材料部件修理的放行人员必须持有航空器飞机结构(STR)部件修理人员执照,并获得局方对飞机结构复合材料(STR021)修理项目的签署,需要按照STR021的教学大纲进行学习并通过考试。航空复合材料的课程是《STR021 复合材料修理》,课程长度 38学时,其中理论18学时,实习20学时,共计4天另6小时。培训对象是获得民用航空器相关专业的CCAR66部件修理执照基础部分的人员;或负责STR021 复合材料修理并达到等同专业知识和技能水平的人员。2020年6月新颁布的CCAR-66R3《民用航空器维修人员执照管理规则》重新修订了相关内容,部件修理人员执照的课程由CCAR145机构管理。

航空复合材料修理的培训工作需要符合各国航空管理局方的管理要求。有关航空复合材料的培训要求各个国家和地区亦不尽相同。根据我国民用航空局制定的《民用航空器维修人员执照管理规则》(CCAR-66部)中表明,有关民用航空器复合材料部件修理的放行人员必须持有航空器飞机结构(STR)部件修理人员执照,并获得局方对飞机结构复合材料(STR021)修理项目的签署,需要按照STR021的教学大纲进行学习并通过考试。符合《民用航空器维修培训机构合格审定规定》(CCAR147部)的民用航空器维修培训各机构按照教学大纲开展培训工作。在符合《民用航空器维修单位合格审定规定》(CCAR-145)的航空器维修机构直接从事航空器或航空器部件的维修人员应当满足符合民航法律规范、具备专业知识、达到国家和行业标准、拥有基础操作技能、了解工作流程以及维修中人为原因知识的传授。美国联邦航空局(FAA)AC65-33和欧洲航空安全局(EASA)UG.CAO.00135也有相关的规定。

OEM飞机制造原厂家为客户同样提供全面的复合材料培训服务,但是价格昂贵,每名技术人员的全部费用超过20万人民币,并且需要较高的英文水平。FAA和EASA根据航空器材料的转变给出了航空复合材料修理培训课程的具体指导,但是相关课程需要培训机构根据指导方案,制定具体课程。现有的课程体系层次不清,内容重复。需要配合工程部、生产部、质量部主管应根据公司的工作规范内容、岗位职责职能、技术文件支持、能力清单分配、客户需求跟踪、未来新增工作范围以及员工以前的经验水平等方向来确定整体的公司培训需求。维修系统人员为胜任其从事岗位的工作是培训需求应该明确的事情,让每个通过培训的维修系统人员可以通过公司培训的过程,很好的掌握能够胜任自己岗位的技能和知识。

航空复合材料修理技术专业,根据航空复合材料修理的行业需求和岗位特点设置学习内容。学员需要在课程有限的学时数内,掌握航空复合材料的基本概念,基本理论和维修的基本方法以及相关技能,对教学内容,教学方法等提出了严格条件,在确保教学成果和效率的同时,鼓励学员自主学习的积极性,提高学员自主思考能力,掌握高效的学习方法,对学习产生浓烈的兴趣。因此,对航空复合材料修理课程的教学探讨具有重要意义,结合专业方向,合理选择教学内容和教材是教师进行教学,学员获取系统知识的基本依据。结合各国航空管理局方的管理要求和行业标准,航空复合材料修理课程可以分为四个模块课程。分别是:航空复合材料修理基础课程、航空复合材料修理高级课程、航空复合材料螺栓修理课程和航空复合材料金属粘接修理课程。

航空复合材料修理基础课程模块的内容可以按照制造商的维修文件或其他可接受的维修数据对复合材料结构进行复合材料粘接修理教学。航空复合材料修理基础课程模块应作为各专业航空维修人员的基础培训课程,并且该课程应被视为更高级培训课程模块的先决条件。

航空复合材料修理高级课程模块与航空复合材料修理基础课程模块课程相结合,将满足满足飞机复合材料修理专业技术人员认证的正式培训。成功完成此飞机结构修理培训计划的人员将被视为能够按照制造商的维修文件或其他可接受或批准的维修数据对飞机结构进行复合材料结构粘接修理。

航空复合材料螺栓修理课程模块的课程能够完成航空复合材料螺栓修理培训内容,包括金属补片成型、金属或预固化复合材料补片修整和加工,以及将修理部件安装到飞机复合材料结构中,并符合制造商的维修文档或其他可接受的维修数据。

航空复合材料金属粘接修理课程模块能够满足飞机金属粘接修理技术人员认证的正式培训要求。成功完成此飞机结构修理培训计划的人员将被认为能够按照制造商的维修文件或其他可接受的维修数据对金属结构进行金属粘接修理。

 1739516430394.jpg

图1 航空复合材料课程

以B787、A350为代表的复合材料飞机已投入航线运营。针对航空专业飞机复合材料修理的培训需要符合各个局方的管理要求,进行教材的选择和教学顺序的有益尝试与讨论,以各国局方对飞机复合材料修理培训的要求为基础,对教材核心知识要素进行建模,探讨了一种新航空复合材料培训的教材内容分析方法。通过提取航空复合材料修理的核心知识要素,确定核心知识要素的关联矩阵,通过可达矩阵求解,划分航空复合材料修理核心知识要素的级位,得到了核心知识要素层级的有向图,将核心知识要素划分层级教学目标,形成航空复合材料教学核心知识主线并直观地呈现出来。通过对教材内容结构化的梳理,结合解释结构模型分析结果和相关文献资料对飞机复合材料修理教学顺序进行了优缺点评价,明晰教材知识结构,设计规划航空复合材料最优教学路径,有助于根据飞机维修学员的特点帮助他们建构必修知识结构体系。运用现代科学与技术教育的基本技能和方法促进复合材料的修理培训,以适应当代科技变革对科技教育与科学传播工作提出的新要求,本文研究的重点即在于此,所做的工作基于复合材料修理培训的内容建模型;分析现有复合材料修理主要课程;提出了航空复合材料修理培训的教学内容体系;基于课程要素分析的结果重新构建航空复合材料培训内容体系。在航空复合材料修理的四个培训课程的基础上,可以进一步开发适合于生产的各专项课程。此项课程内容的研究在成熟的时候也可以作为进一步网络课程的基础,在此基础上建立远程培训网络。

 1739516459720.jpg

图2 航空复合材料课程体系

复合材料的应用,使飞机维修发生了技术性的革命,维修培训也发生了较大的改变。复合材料应用初始阶段,包括设计、制造、维修在内的需要更多的技术和培训支持。滞后的维修技术支持,严重阻碍了复合材料的进一步推广。为此,美国国防部联合美国宇航局NASA和联邦航空局FAA共同推动了复合材料培训计划。欧洲EASA复合材料培训计划(ALCAS),这两项计划都将复合材料修理和培训标准化应用作为研究目标。国际上各研究机构和相关方相应成立了技术攻关小组, 如 FAA 的 商用飞机复合材料修理专家委员会(CACRC)。华盛顿大学的运输机先进复合材料结构研究组 (AMTAS),美国国家航空研究所的复合材料与先进材料卓越中心(CECAM) 等等。这些机构在对复合材料维修技术、工艺、设备进行改进创新,并推动复合材料修理和培训的标准化工作。

在符合适航当局和市场客户需求的基础上,实现公司未来发展的战略目标,公司航空培训部门需要分析民航局维修各工种技术人员实际当中的工作范畴种类,和民航局批准的许可项目范围,具体需要考虑有:中国民用航空法规及本单位质量部门的人员授权要求、维修系统各类技术人员的岗位职能、各部门提出的培训需求等,来进行航空复合材料维修系统整体培训需求评估,科学合理地制定航空复合材料的培训要求和项目。基于航空工业行业标准的航空复合材料教学体系和课程研究将会赋能产业更好发展。

参考文献

[1] U.S. Department of Transportation Federal Aviation Administration,AC 65-33 ,Development of Training/Qualification Programs for Composite Maintenance Technicians[S], 2011.

[2] European Aviation Safety Agency,UG.CAO.00135-003,Part-145 approvals - Composite Repair Workshop[S],2015

[3] 中国民用航空总局飞行标准司.CCAR-66R3《民用航空器维修人员执照管理规则》[S],2020