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摘 要：本文介绍了航空公司运营机型零部件的互换状况以及互换性的定义和分类，总结了飞机零部件的主要互换类型。着重分析了通过提供多种航材支援产品解决飞机维修对零部件的互换要求，并从飞机用户使用的角度，对国产民机结构件互换性提出了建议。
关键词：互换性；互换件；替代品；结构件
0 引言
飞机的互换性对飞机生产装配、维修使用有着重要的影响，提高互换性不仅可以提高生产装配效率，降低生产成本，而且可以改善备件的可获得性，方便用户维修使用，从而降低客户成本。本文通过调研航空公司波音、空客等系列飞机互换件使用状况，总结了飞机零部件的主要互换类型以及互换需求，着重分析了飞机制造商通过为航空公司提供多种不同备件替代品来满足维修对零部件的互换要求。并从客户使用的角度，对国产民机结构互换件提出了建议。
1 飞机互换件应用
1.1 某航运营机型零件的互换状况
调研得知，某航现有主力机型波音737NG和空客A320系列飞机，对LRU件（航线可更换件）的互换性要求较高，在航线维修中对飞机系统件的更换情况较多，而结构件更换的较少。
对于结构损伤件，航空公司通常采用短时停场修理作为临时维修，而最终修理则需结合飞机C检完成。航空公司在大修期间对于部分结构损伤件会采用内部串件、租赁航材、交换航材等手段来保障飞机的正常运营，这些维护修复方式对某些飞机结构件（如缝翼、舱门等）提出了较高的互换要求。
1.2 飞机互换件对客户使用的影响
维修工程师在更换零件时一般采用同一件号的航材，如果有升级或替代品时比较关注新旧件的互换性以及对维修工时的影响、对加工工具和工装的要求等等。航空公司维修能力不同所需要的备件维修等级也不同，对于维修能力较强的航空公司某些航材采用半成品件或原材料再加工更便于维修装配同时能够节省采购成本；对于维修能力较弱的航空公司，比如舱门维修，由于无法对舱门的内部结构进行分解，更希望获取完整的舱门组件以快速解决故障影响；另外某些航空公司也会采用航材租赁、航材交换等支援服务获取备件以保障飞机的正常运营减少损失。因此航空公司希望飞机制造商供应多种航材支援产品，以满足其不同航材的需求。
2 互换性的定义和分类
互换性（Interchangeability）：是指在功能和物理特性上，相同的产品在使用或维修过程中能够彼此互相替换的能力。
按互换程度，互换性可分为完全互换和不完全互换。零件在装配时不需选配或辅助加工就可装配成具有规定功能产品的称为完全互换，而需选配或辅助加工才能装配成具有规定功能产品的称为不完全互换。根据互换目的，互换性又可分为装配互换和功能互换。在生产制造装配中，遵循互换性原则，不仅能显著提高劳动生产率，而且能有效保证产品质量和降低成本。
3 飞机零部件的主要互换类型
对于不同飞机制造商在飞机互换件的分类上略有差异，飞机零部件的主要互换类型有。
1）单向互换：旧件号零件只能替换已安装的旧件号零件，新件号零件可以替换新、旧件号零件；
2）双向互换：也称完全互换。即新件号零件或旧件号零件更换时，新、旧件号零件都可以替换；
3）不可互换：旧零件更换时必须用同一件号零件替换，新零件更换时必须用新件号零件替换；
4）整套互换：当成套零件替换时，新、旧件号零件可以相互替换；
5）条件互换：两个零件互换是有条件的，影响互换性的条件需在互换性文件中说明。
4 飞机的互换需求
飞机制造商为方便生产装配，缩短生产周期，对一些零部件提出了互换要求。比如使用频率比较高的、难以接近的、安装在多个部位的同一零组件都应具有互换性。本文重点从维修使用角度分析飞机的互换需求，旨在提升国产飞机的客户服务能力。
4.1 飞机维修要求
a） 根据航材维修租赁服务要求租赁件应具有互换性。飞机制造商对于生产周期长、维修成本高、销量小、拆换率较低的高价值大型周转件，常作为租赁件储备，以防意外损伤。
b）航线更换件应具有互换性；
c） 对于故障频率高、航线不易排除和修复的零件、设备，应具有良好的互换性；
d） 对于日常维护经常使用的口盖应具有互换性；
e）具有相同功能的零组件应设计具有互换性。
h）具有互换性的备件可减少航材储备从而节省库存成本。随着机队规模的发展，飞机零部件的互换性对航材储备的影响将不断加大。
4.2 航材支援需求
根据对航空公司成熟机型的航材支援产品状况调研，结合维修工程分析，笔者总结了主要结构航材支援产品种类：
1）同一件号航材：与原件相同可直接更换；
2）新件号航材：一种是原件的升级产品但件号不同，另一种是不同件号的航材，但新件与原件具有互换性；
3）替代品：如半成品、毛坯件等，用户可根据维修需求通过少量的再加工获得所需航材。对于某些维修装配选择替代品不仅能消除装配误差便于维修，更因降低零部件的互换性要求而节省了航材的采购成本。
4）原材料：可现场通过简单工艺进行制作所需航材。
5 航材支援产品的拓展研究和建议
目前许多航空公司都采用低成本化策略，飞机制造商越来越关注“产品+服务”的销售商业模式，在航材支援服务中既要关注航空公司的投资成本，又要考虑航材涉及的飞机停场时间、零部件的拆装难易程度、维修工时影响、工作效率等绩效因素。
在国产民机的研制中，目前由于飞机制造工艺和设计等原因，部分主制造商自制件按工程图纸状态交付备件无法满足航空公司的维修需求，这些备件只能以特殊的工艺状态交付才能保障维修使用，这些特殊航材要求如：不制孔、只制导孔、留有加工余量、原材料现场制作等。针对上述实际问题的解决急需工程设计部门进行航材支援产品的拓展研究以保障不同的维修需求。建议：
1）根据零件的更换频率、加工工艺的复杂程度以及替换程度等因素确定零件的互换等级；
2）为保证飞机互换件的质量和要求，主制造商应协调工程、制造、工装、质量以及维修等相关部门共同确定飞机零部件的互换要求。
3）利用MBD（Model Based Design）通过容差设计确定科学合理的容差解决飞机互换性的问题急需工程设计师深入探索和研究。
飞机主制造商利用专业技术为客户提供定制服务解决方案，提供多品种、可选择的服务产品已是提升市场竞争力、提高客户满意度的必然发展趋势。
关键词：互换性；互换件；替代品；结构件
0 引言
飞机的互换性对飞机生产装配、维修使用有着重要的影响，提高互换性不仅可以提高生产装配效率，降低生产成本，而且可以改善备件的可获得性，方便用户维修使用，从而降低客户成本。本文通过调研航空公司波音、空客等系列飞机互换件使用状况，总结了飞机零部件的主要互换类型以及互换需求，着重分析了飞机制造商通过为航空公司提供多种不同备件替代品来满足维修对零部件的互换要求。并从客户使用的角度，对国产民机结构互换件提出了建议。
1 飞机互换件应用
1.1 某航运营机型零件的互换状况
调研得知，某航现有主力机型波音737NG和空客A320系列飞机，对LRU件（航线可更换件）的互换性要求较高，在航线维修中对飞机系统件的更换情况较多，而结构件更换的较少。
对于结构损伤件，航空公司通常采用短时停场修理作为临时维修，而最终修理则需结合飞机C检完成。航空公司在大修期间对于部分结构损伤件会采用内部串件、租赁航材、交换航材等手段来保障飞机的正常运营，这些维护修复方式对某些飞机结构件（如缝翼、舱门等）提出了较高的互换要求。
1.2 飞机互换件对客户使用的影响
维修工程师在更换零件时一般采用同一件号的航材，如果有升级或替代品时比较关注新旧件的互换性以及对维修工时的影响、对加工工具和工装的要求等等。航空公司维修能力不同所需要的备件维修等级也不同，对于维修能力较强的航空公司某些航材采用半成品件或原材料再加工更便于维修装配同时能够节省采购成本；对于维修能力较弱的航空公司，比如舱门维修，由于无法对舱门的内部结构进行分解，更希望获取完整的舱门组件以快速解决故障影响；另外某些航空公司也会采用航材租赁、航材交换等支援服务获取备件以保障飞机的正常运营减少损失。因此航空公司希望飞机制造商供应多种航材支援产品，以满足其不同航材的需求。
2 互换性的定义和分类
互换性（Interchangeability）：是指在功能和物理特性上，相同的产品在使用或维修过程中能够彼此互相替换的能力。
按互换程度，互换性可分为完全互换和不完全互换。零件在装配时不需选配或辅助加工就可装配成具有规定功能产品的称为完全互换，而需选配或辅助加工才能装配成具有规定功能产品的称为不完全互换。根据互换目的，互换性又可分为装配互换和功能互换。在生产制造装配中，遵循互换性原则，不仅能显著提高劳动生产率，而且能有效保证产品质量和降低成本。
3 飞机零部件的主要互换类型
对于不同飞机制造商在飞机互换件的分类上略有差异，飞机零部件的主要互换类型有。
1）单向互换：旧件号零件只能替换已安装的旧件号零件，新件号零件可以替换新、旧件号零件；
2）双向互换：也称完全互换。即新件号零件或旧件号零件更换时，新、旧件号零件都可以替换；
3）不可互换：旧零件更换时必须用同一件号零件替换，新零件更换时必须用新件号零件替换；
4）整套互换：当成套零件替换时，新、旧件号零件可以相互替换；
5）条件互换：两个零件互换是有条件的，影响互换性的条件需在互换性文件中说明。
4 飞机的互换需求
飞机制造商为方便生产装配，缩短生产周期，对一些零部件提出了互换要求。比如使用频率比较高的、难以接近的、安装在多个部位的同一零组件都应具有互换性。本文重点从维修使用角度分析飞机的互换需求，旨在提升国产飞机的客户服务能力。
4.1 飞机维修要求
a） 根据航材维修租赁服务要求租赁件应具有互换性。飞机制造商对于生产周期长、维修成本高、销量小、拆换率较低的高价值大型周转件，常作为租赁件储备，以防意外损伤。
b）航线更换件应具有互换性；
c） 对于故障频率高、航线不易排除和修复的零件、设备，应具有良好的互换性；
d） 对于日常维护经常使用的口盖应具有互换性；
e）具有相同功能的零组件应设计具有互换性。
h）具有互换性的备件可减少航材储备从而节省库存成本。随着机队规模的发展，飞机零部件的互换性对航材储备的影响将不断加大。
4.2 航材支援需求
根据对航空公司成熟机型的航材支援产品状况调研，结合维修工程分析，笔者总结了主要结构航材支援产品种类：
1）同一件号航材：与原件相同可直接更换；
2）新件号航材：一种是原件的升级产品但件号不同，另一种是不同件号的航材，但新件与原件具有互换性；
3）替代品：如半成品、毛坯件等，用户可根据维修需求通过少量的再加工获得所需航材。对于某些维修装配选择替代品不仅能消除装配误差便于维修，更因降低零部件的互换性要求而节省了航材的采购成本。
4）原材料：可现场通过简单工艺进行制作所需航材。
5 航材支援产品的拓展研究和建议
目前许多航空公司都采用低成本化策略，飞机制造商越来越关注“产品+服务”的销售商业模式，在航材支援服务中既要关注航空公司的投资成本，又要考虑航材涉及的飞机停场时间、零部件的拆装难易程度、维修工时影响、工作效率等绩效因素。
在国产民机的研制中，目前由于飞机制造工艺和设计等原因，部分主制造商自制件按工程图纸状态交付备件无法满足航空公司的维修需求，这些备件只能以特殊的工艺状态交付才能保障维修使用，这些特殊航材要求如：不制孔、只制导孔、留有加工余量、原材料现场制作等。针对上述实际问题的解决急需工程设计部门进行航材支援产品的拓展研究以保障不同的维修需求。建议：
1）根据零件的更换频率、加工工艺的复杂程度以及替换程度等因素确定零件的互换等级；
2）为保证飞机互换件的质量和要求，主制造商应协调工程、制造、工装、质量以及维修等相关部门共同确定飞机零部件的互换要求。
3）利用MBD（Model Based Design）通过容差设计确定科学合理的容差解决飞机互换性的问题急需工程设计师深入探索和研究。
飞机主制造商利用专业技术为客户提供定制服务解决方案，提供多品种、可选择的服务产品已是提升市场竞争力、提高客户满意度的必然发展趋势。