航空發動機維修工廠都做些甚麼?

國內兩大航空公司華航及長榮航都有完整的發動機維修工廠，早年發動機工廠是個金雞母，營業額大，利潤也不低，相對地，發動機維修也一直是航空公司很大的支出，特別是進廠後往往很難掌控費用，自己擁有維修工廠不僅有效降低成本支出，減少運送費用及時間，也更容易控制維修的時效，但如果機隊不夠大，建置及維護的成本也必須要考量，其實國內的航空公司的機隊都小，華航是半國營公司，建置主要是政策的考量，而長榮航的維修都由子公司長榮航太執行，策略是積極對外接國際單來擴大維修數量，為了增加競爭力，在縮短維修期及降低成本上做了很多的改善，成績也相當可觀，全盛時期整個工廠內長榮航的發動機不到三成。

上個世紀末發動機的原製造廠開始推動包修的專案，對航空公司的發動機以飛行小時計費，發動機損壞則由原製造廠負責免費維修及零件更換，同時提供替換的發動機，最明顯的例子是生產V2500的IAE，包了全世界V2500發動機的95%的維修 (當時立榮航空的V2500還在長榮維修，全世界就只剩長榮及德航不是原製造廠維修的)，這讓航空公司容易控制營業成本，重點在於每小時的使用成本是否划算，這些年GE也強力推動相同的服務，提出較合理的費用，甚至為了簽長期的維修合約，在航空公司購機時用很低價格賠售發動機，在這個趨勢下，維修工廠應該都只能與原製造廠合作甚至被其併購。

發動機在甚麼狀況下要進廠維修?

1. 內部零件損壞需要更換：這是航空公司最不願意遇到的狀況，通常都是突發狀況，會對機隊的調配造成衝擊，尤其旺季時往往造成航班延誤或取消，若是備用發動機不足還不一定能租到。
2. 效能不足：發動機在使用期間其效能會持續的衰退，上軌道的航空公司會持續的監控，發現衰退到接近使用下限時，安排將發動機換下進廠。
3. 依據AD或SB要求執行檢查或更換零件：AD(Airworthiness Derective)是由民航主管機關發行的文件，當其發現航空器有重大瑕疵可能影響飛安時會發佈，要求在期限內進行檢查或更換有疑慮的零件，必須強制執行；SB(Service Bulletin)則是由發動機原製造廠發佈的文件，通報發動機零件的狀態變更，GE的SB共分為九級，第一級到第三級通常是較嚴重的零件瑕疵，強烈建議客戶執行，通常第一級及第二級會伴隨民航主管機關的AD，而第四級到第六級則是會影響效能但無飛安疑慮，由客戶自行評估，最後的三級多是相關資訊通報。
4. 定期進廠：原製造廠都有定期進廠的標準，依照發動機累計的操作循環次數(TAC, Total Accumulated Cycles)，每次起飛算一個循環，若按其建議進廠，會較少遇到突發的零件損壞，早年很多航空公司會監控效能一直到接近極限才進廠，以降低維修成本，但超過建議的TAC後，更容易遇到不預期的零件損壞，特別是高壓渦輪的葉片，造成的相關損失不一定划算，特別是造成相關人員作業的麻煩，大部分的航空公司因此會傾向定期進廠翻修，而近年來包給原製造廠按飛行小時計費後，原製造廠也會要求按建議TAC安排進廠。以前長榮航空的CF6-80C2發動機大多飛長途，TAC累計較慢，大約是三年進廠。

進廠後程序

維修廠內拆、裝、檢驗、測試的作業程序主要依據發動機維修手冊(EM, Engine Manual)，基本的拆解技術則依據標準作業手冊(SPM, Standard Practice Manual)，相關的文件除了AD及SB外，還會參考原製造廠發布的一些技術通報及作業建議等，維修廠也可以自行建立補充性的技術規定，但不可違背上述文件。

1. 進廠檢查：發動機進廠後，規定在七日內完成外觀及可見零件的檢查，並回報客戶以釐清責任，進廠的檢查通常由資深人員及品管人員完成，並核對客戶提供的文件資料是否相符，包含發動機序號及構型，檢查時會全面拍高解度的照片，萬一後續發現沒檢查到的損傷時可以作為佐證。
2. 制定工作範圍(Workscope)：正常情況是依客戶要求，但基本上會依據原製造廠的建議，發動機修廠除了建議客戶應執行的工作範圍外，也需要核對與該發動機相關的AD及SB是否必須執行，若發現客戶有遺漏需通知客戶更改工作範圍，通常在進廠檢查完成後一天內確定工作範圍；發動機是由五個模組組成，每個模組有分為幾個組件，工作範圍通常會以模組來分，必要時也會細分到組件，工作範圍分為大修Overhaul、性能回復Performance以及小修Minimum，定期進廠的發動機其高壓渦輪執行大修，高壓壓縮段依狀況執行性能回復或大修，低壓渦輪段則大修與小修輪替執行，低壓壓縮段若無損傷則多是小修，附件齒輪箱比較特別，是依操作時數制定，大多是小修，印象中沒有性能回復的選項。
3. 拆解：依據擬定的工作範圍進行不同程度的拆解，工作的重點是快，記錄拆下的零件的件號序號及數量，每個零件件號序號的位置不同，熟手才能快速的找到，有些零件的件號甚至已經磨損，必須針對其外型及發動機的構型進行判斷，若還是判斷不出，只能用前次的出廠紀錄，此外報廢的零件必須挑出，明顯損傷或一次性的零件都必須在這個階段報廢，避免留到下一站，以減少下游的工作量。
4. 清洗檢查：維修手冊中針對模組、組件及零件都有詳細的清洗檢查的方法及標準，通常模組及組件都只做化學藥劑的人工清洗，使用的藥劑多是揮發性的如異丙醇或是高壓水蒸汽，零件的清洗較多樣，輕微的髒污會用蒸氣或弱鹼性的藥水，較髒的會用強鹼甚至強酸性的藥水，人工的刷洗也是必須的。檢查方法有目視檢查、量測、非破壞檢測(如螢光液滲透檢驗、渦電流檢驗、磁檢等)，檢驗不合格的組件或模組須告知客戶更改工作範圍，不合格的零件則視損傷狀況修理或報廢，報廢的零件若沒有庫存則必須立即採購，檢查後的報告在完成廠內流程後通知客戶。
5. 修理與備料：這個是大修的發動機最耗時的階段，工廠除了簡單低成本的修理程序，如三軸機械加工、焊接、打磨之外，會針對常見的零件修理建立珠擊、熱處理等特殊製程，然而關鍵零件的修理，往往牽涉到投資成本或技術，會送到原製造廠指定的維修廠或零件專門的維修廠，除了往返運送耗時外，修理的排程也視其接單的狀況而定，修理期從三週到數月，為了縮短進廠時間常會有周轉零件的需求，而報廢的零件除了有嚴格的程序，也需要儘快採購補充，有些不常報廢的零件一旦報廢，現貨市場上次買不到的，而新品生產的工廠必須由原製造廠下單後才會開始備料，最快也要等待2個月以上，這些都會造成出廠時間的延後。
6. 組裝及加工：組裝的工作要遠比拆解過程複雜，組裝過程中有許多的檢測及加工，不同的螺桿有不同的上磅要求，有時同一圈相同的螺桿有好幾個不同的磅數規定，都須要很小心核對，較特殊的製程包含結構組件水壓密閉測試、轉動組件靜態與動態平衡、高轉速的葉片尺寸研磨、機匣護圈的尺寸研磨、壓縮機轉軸組件的同心度檢查及調整等，組裝的工作要點就是不斷的檢測確認所有的動作都合乎規定，維修廠會有一些要求會比維修手冊的標準嚴格，以確保組成合格的發動機。
7. 試車：試車台是一個獨立密閉的空間，測試發動機的效能是否達到出廠的標準，包含推力、耗油率、震動、尾溫(EGT, Exhaust Gas Temperature)等，若是組裝同心或平衡不好會產生過高的震動，葉片沒修理的發動機會有較高的尾溫。
8. 簽放出廠：測試合格的發動機會由授權人員核對試車報告及所有發動機相關的文件確實完備才會簽放，授權人員應持有民航主管機關合格執照，再由公司的品保單位審核授權，簽放的表單基本是美國的FAA或歐盟的EASA，視核准維修廠的民航主管機關及客戶的需要。
9. 計價與運送：將完整的維修資料及帳單寄給客戶審查，等客戶同意帳單後再安排發動機的運送，發動機進出廠都必須放在規定的運送車上，不論海陸空運都由嚴格的規定，避免過程中震動損傷到軸承及碰撞到外部零件。

大型發動機的大修費用動輒上百萬美元(十幾年前)，曾經有東南亞某廉航將發動機用到不行才進廠，內部零件很多直接報廢，總費用超過三百萬美元，費用包含基本費用+廠內修理費用+外送修理費用(含手續費)+更換的零件費用(含手續費)，
基本費用=客戶合約的工時費率x工作範圍的標準工時
原製造廠對於個模組的工作範圍都訂有標準工時，一般直接使用這個標準，維修廠能降低工時算自己的本事。
廠內維修費用是以零件拆解檢查後發現的瑕疵依維修手冊的修理方法在廠內修理，各維修廠會有廠內可維修的清單及每個修理的費用附在客戶的合約內，如為長期合約有可能每年會調整，但都會低於原製造廠制定的修理費用，雖然看起來也很透明，但檢查後是否有瑕疵需要修理是維修廠說了算，客戶也不可能每次駐廠檢查，國外就有維修廠在報價時壓低工時費率來取得合約，但當客戶送修時，用灌水的廠內修理費宰客，尤其該廠能修理的零件很多，連葉片都能修，最後總費用並不便宜，後來客戶在訂約時都會要求訂廠內修理費上限，這也導致原製造廠以飛行小時計價能獲得很多航空公司歡迎。
外送修理費用是依檢查結果需要修理，但廠內沒能力修，必須送更專業的合格廠修理，計價時會檢附收據，手續費會在合約中訂定，包含來回運送費用及所有行政程序的開銷，這部份價格透明，檢查和修理又是各自獨立的工廠，不容易有貓膩。
更換的零件費用依零件採購的費用加手續費，不論新品或二手品都須檢附收據及適航證明，一般也不會有問題，但曾有客戶的發動機進廠後發現壓縮葉片狀況很差，大部分需要換新，但前一次其在某大航空公司的維修紀錄卻是全部換新，推測是將其新葉片給維修廠自己的機隊，換上了其他發動機的舊葉片。

圖1. 發動機維修廠內的工作

維修廠內除了上述的第一線工作外，較相關的第二線工作有生產管制、物料、設施、品管及工程：
生產管制：依據工廠的產能、備料狀況及客戶的需求計畫並管制維修工作值的執行；
物料：擬定備料計畫、採購及零件的庫存管理；
設施：維護廠房內的設施、氣電水的品質及重要設備，
這三種只要出狀況都會立即衝擊到第一線的工作，通常管理階層隨時關注，反而容易忽略到後兩種，
品管：大家都知道品管很重要，但對於第一線的執行人員，沒有品管反而做的更快，事實上品管像是防腐劑，一旦忽視或弱化品管功能，基於人性，一定會出現品質問題，長榮航太早年也曾發生很多品質問題，後來高層要求品管人員嚴格執行，並給予很大的權限，品管人員認為不合規定，即便總經理也不能要求更改，讓作業品質得到很大的改善。曾經有一年春節在家中接到線上的主管電話，要求協助執行熱處理，由於其要求並不合規定，我們同仁不肯執行，就請求我協助，他說若按規定會造成飛機誤點，並威脅我要負誤點的責任，我就說若線上的品管人員同意就執行，然後就沒有下文了，因為品管人員不會同意。
工程：在維修廠的工程師稱為聯絡工程師，由於沒被授權決定任何工作程序，任何狀況都必須和原製造廠的工程部門聯絡，取得作業授權才能執行。主要的工作是製作工作單、判斷異常狀況原因及排除方法，遇有維修手冊上不明確、缺漏甚至錯誤的或是無法自行合規解決的疑難雜症，則與原製造廠的工程師聯絡，請求指示處理方法。由於需要以英文溝通，通常會挑英文程度較好的工程本科的學碩士，但多數狀況奇提出的作法好像都是原製造廠提供的，工作成果不容易被看見。
印象中2003年以前GE的工程人員很強，幾乎提問都會在很短的時間提供解決辦法，後來換了一批，感覺對發動機不是很熟或是很忙，後來是提問時同時附上處理方式的建議，請其回覆是否同意，才讓工作能順利執行，再後來由中國的GE工程師接手就每下愈況了，永遠都是請照維修手冊執行，但我們就是因為維修手冊上沒有才要他們協助，這樣根本等於沒有回覆，只好請原製造廠的駐廠人員協助，請求美國的工程師幫忙了。
即便是被稱為聯絡工程師，也必須熟悉發動機維修才能做好，例如有次ANA送了一個LM6000的渦輪機匣給長榮航太加工內徑，LM6000是CF6的陸基版，這是很小的業務，但奇怪的是長榮航太最早的維修人員是ANA訓練的，按理說他們自己會做，不應該送來，而且還要派人來監工(通常是要偷學的藉口)，等我看到其維修手冊才恍然大悟，基本上是由幾個不同的維修手冊複製貼上，但貼的很亂又自相矛盾，等整理過後建議採用的加工方法來滿足其最後的檢驗標準，開工時來了兩個很年輕的日本工程師，一進廠就找我問怎麼看懂及推導修正的，原來他們工程師資深的都離開了。

維修廠的工作龐雜，成為優良的維修廠需要在每一項工作都精益求精，但其中最重要的是管理，我觀察到的是每一次維修廠能力大幅度的提升，無不是因為管理上的變革，主管前瞻的眼光與增長的見識無疑在中間扮演了很重要的角色。