探究飛機故障的預測方法及健康管理應用模式

（中國飛行試驗研究院，西安 710089）

摘 要：在飛機飛行操作系統(tǒng)中，故障預測和健康管理是其重要的組成部分。在一定程度上，故障預測和健康管理是否做到位直接關系到飛機飛行的安全性和飛機的利用率。因此，對飛機故障的預測方法及健康管理應用模式進行探討，有著重要的意義。本文先具體分析我國現(xiàn)有飛機維修保障機制存在的問題，然后再在此基礎上具體對飛機故障的預測方法及健康管理應用模式進行闡述。

關鍵詞：飛機故障;預測方法;健康管理;應用模式

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展以及全球化進程不斷加快，我國航空事業(yè)獲得了極大的發(fā)展。目前，航空因其具有安全、快捷、舒適以及靈活等優(yōu)點，現(xiàn)已成為重要的交通工具之一。隨之而來的是，人們對航空交通安全的要求越來越高。因此，如何提高飛機飛行的安全性已成為當前亟需解決的問題之一。據(jù)相關文獻資料研究結果表明，故障預測和健康管理在飛機飛行操作中的應用，不僅大大提高了飛機飛行的安全性，而且也大大減少了飛機的使用和保障費用。故而，對飛機故障的預測方法及健康管理應用模式進行探討已成為當前研究的重要課題之一。

1 我國現(xiàn)有飛機維修保障機制存在的問題

與發(fā)達國家相比，在整體效能上我國的飛機仍較為落后。其中，飛機維修保障機制的不健全是導致這一現(xiàn)象的主要原因之一。目前，雖然我國飛機維修保障機制獲得了一定的完善，但是仍存在一系列問題，嚴重影響了飛機飛行的安全性。其問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1.1 監(jiān)測點與監(jiān)測手段并不完善

之所以監(jiān)測點與監(jiān)測手段不完善，其原因主要包括兩點：一是因技術的限制導致無法實現(xiàn)對飛機健康狀態(tài)的實時監(jiān)控，從而導致監(jiān)測盲區(qū)或盲區(qū)的出現(xiàn)，進而降低了飛機飛行的安全性;二是，一半以上的機載故障并未實現(xiàn)自動隔離與監(jiān)測，從而使的監(jiān)測到的機械性能的各項數(shù)據(jù)較為單一。

1.2 診斷故障的能力不足

目前，一般監(jiān)測到的故障信息是狀態(tài)或者是物理參量，這僅僅只將故障的現(xiàn)象表現(xiàn)出來。而只有通過故障現(xiàn)象查找到故障的原因，才能給出正確處理故障的方法。但是，在實際飛行過程中，故障發(fā)現(xiàn)的時間與飛機失事的時間一般僅有幾分鐘甚至幾秒鐘的計算。基于此，我國機上故障診斷的能力并不足。

1.3 故障預測缺乏有效的保障能力

當前，我國飛機的可測試性設計只注重故障檢測和維修而忽略了故障預測。據(jù)相關文獻資料研究結果表明，某些人為忽視的隱患可能在某種飛行條件下發(fā)生故障，嚴重威脅到乘客的生命財產(chǎn)安全。同時，當前機載系統(tǒng)并為實現(xiàn)飛機智能化、一體化以及網(wǎng)絡化的健康管理。由此可知，我國機載缺乏故障預測和有效的保障能力。

2 飛機故障的預測方法及健康管理應用模式

故障預測和健康管理對于飛機飛行而言，至關重要。換言之，它們在很大程度上直接影響了飛機飛行的安全性。因此，航空公司必須做好故障預測和健康管理工作，以此來提高飛機飛行的安全性。其具體內(nèi)容如下：

2.1 故障預測的原理

無論是何種故障，其產(chǎn)生與發(fā)展不僅具有一個時間過程，而且也具有一定的規(guī)律性。即使是突發(fā)性的故障，也只存在時間的差別（如圖1所示為故障發(fā)展的歷程）。因此，只要掌握了故障發(fā)展的規(guī)律，就可以實現(xiàn)故障的準確預報。但是目前，因技術條件的限制而導致故障預報存在誤差。故而，對故障預測的研究主要著眼于累積效應和趨勢性。當前，故障預測問題主要表現(xiàn)為預測系統(tǒng)的剩余事業(yè)壽命。

2.2 飛機故障的預測方法及健康管理應用模式

故障預測與健康管理是未來我國飛機的主要系統(tǒng)，其技術發(fā)展的趨勢主要為綜合化、網(wǎng)絡化以及開放性。筆者根據(jù)相關的文獻資料并結合多年的工作經(jīng)驗，主要構建基于故障預測和健康管理的自主保障系統(tǒng)來具體對其進行分析：

（1）故障預測與健康管理系統(tǒng)的構建。一般而言，構建一個典型的故障預測與健康管理系統(tǒng)要分成3個模板，即飛機各子系統(tǒng)、飛機故障預測與健康管理系統(tǒng)以及自主保障系統(tǒng)。同時，故障預測與健康管理系統(tǒng)主要由自主保障系統(tǒng)、地面系統(tǒng)以及機載系統(tǒng)的接口組成，其主要模塊主要由數(shù)據(jù)采集模塊、信號處理模塊、診斷預測模塊以及分析決策模塊構成。其中，在數(shù)據(jù)采集模塊中，為了確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和可靠性，可以采用機載總線傳輸，并將已采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫盘柼幚砟K。在信號處理模塊中，可以使用多種智能融合的算法來對數(shù)據(jù)進行處理，以此來盡可能地提高故障預測的精度。在診斷預測模塊中，應綜合應用不同的故障預測方法，以此來確保故障預測與健康管理系統(tǒng)中預測功能的實現(xiàn)。

（2）基于物聯(lián)網(wǎng)的自主保障系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)又被稱之為傳感網(wǎng)，是一個信息交互網(wǎng)絡;其作用主要在于將網(wǎng)絡與所有被關注的對象連接在一起，以此來為使用和管理提供方便。本文是在物聯(lián)網(wǎng)的前提下，主要分析自主保障系統(tǒng)。該自主保障系統(tǒng)主要作用在于根據(jù)故障預測與健康管理系統(tǒng)發(fā)送的決策指令來對需要維修或更換部件進行確定，并以此為基礎來制定維修計劃。同時，為了有效的提高航材裝備的管理、及時完成對更換設備的查找，可以在產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中給每一個產(chǎn)品加裝一個標識。然后，在此基礎上組建基于物聯(lián)網(wǎng)航材的管理系統(tǒng)，并制定相應的安裝使用維護手冊。這不僅有利于外場維修人員根據(jù)手冊迅速完成對部件的拆卸與安裝，而且也有利于提高飛機飛行的安全性。

3 結束語

綜上所述，我國現(xiàn)有的飛機維修保障機制并不健全，嚴重影響了飛機飛行的安全性。而故障預測與健康管理是飛機飛行操作系統(tǒng)的重要組成部分，能夠有效的彌補我國飛機維修保障機制的不足之處。因此，我國航空公司必須做好故障預測和健康管理這兩方面的工作，以此來提高飛機飛行的安全性。又由于本文篇幅有限，必然存在不足之處。加之，飛機飛行操作系統(tǒng)故障預測與健康管理還面臨著諸多的問題。故而，我們應進一步對飛機故障的預測方法及健康管理應用模式進行探討和研究。

參考文獻：

[1]楊洲，景博，張劼等.飛機故障預測與健康管理應用模式研究[J].計算機測量與控制，2011（09）.

[2]王立綱.民用飛機系統(tǒng)的故障預測與健康管理系統(tǒng)設計[J].航空維修與工程，2011（05）.

作者簡介：張棟善（1983-），男，江蘇連云港人，本科，研究方向：航空機務維修。