PHM技術(shù)在綜合航空電子系統(tǒng)中的應(yīng)用

張棟善，張濤

（中國飛行試驗(yàn)研究院，陜西西安，710089）

PHM技術(shù)在綜合航空電子系統(tǒng)中的應(yīng)用

張棟善，張濤

（中國飛行試驗(yàn)研究院，陜西西安，710089）

從某種角度上說，PHM技術(shù)并不是本世紀(jì)的新技術(shù)與新概念。PHM技術(shù)說到底是對(duì)監(jiān)測(cè)檢查系統(tǒng)的升華與獨(dú)立，這是隨著綜合航空系統(tǒng)電子系統(tǒng)發(fā)展所產(chǎn)生的必然，也是未來航空電子系統(tǒng)中的重點(diǎn)。PHM技術(shù)也是我國軍事航空中的重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目，對(duì)其在綜合航空電子系統(tǒng)中的應(yīng)用的分析，有著重要意義。

PHM技術(shù)；綜合航空；電子系統(tǒng)；應(yīng)用

0 引言

隨著軍事科技的發(fā)展，制空權(quán)在軍事中的地位越加重要，各國在軍事航空的投資不斷增加。在科學(xué)技術(shù)引導(dǎo)軍事走向的當(dāng)下，航空軍事中電子系統(tǒng)的應(yīng)用變得舉足輕重。PHM技術(shù)就是綜合航空電子系統(tǒng)中重要的一環(huán)，近些年來PHM技術(shù)對(duì)航空軍事安全性、經(jīng)濟(jì)性帶來的積極影響越加明顯。因此，PHM技術(shù)也必將在航空電子系統(tǒng)中得到更加全面、深化的應(yīng)用。

1 PHM技術(shù)在綜合航空電子系統(tǒng)中應(yīng)用的現(xiàn)狀

1.1 什么是PHM技術(shù)

PHM就是“故障預(yù)測(cè)與健康管理”技術(shù)的一種簡(jiǎn)稱，是一種主要裝備在戰(zhàn)斗機(jī)、戰(zhàn)斗艦等裝甲中的關(guān)鍵技術(shù)。故障預(yù)測(cè)與健康管理是PHM的兩大功能，故障預(yù)測(cè)是對(duì)其系統(tǒng)部件的一種監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)，對(duì)即將到來的故障給予警報(bào)，預(yù)測(cè)系統(tǒng)各部分能夠正常工作的時(shí)間長度；健康管理就是依據(jù)PHM提供的數(shù)據(jù)信息以及當(dāng)下的可利用資源，制定維護(hù)和維修的方案。[1]

1.2 PHM的應(yīng)用領(lǐng)域

PHM的應(yīng)用主要是在機(jī)械設(shè)備為主的領(lǐng)域，在核電站、船舶領(lǐng)域都做出了相當(dāng)?shù)呢暙I(xiàn)。但是其主要的應(yīng)用領(lǐng)域還是在航空領(lǐng)域，其中又以軍事航空最為突出。對(duì)一架戰(zhàn)斗機(jī)的資金投入，電子系統(tǒng)方面要占到五分之二左右，這很明顯的顯示了電子系統(tǒng)對(duì)其重要程度，PHM技術(shù)就是其電子系統(tǒng)中重要的一部分。

1.3 PHM應(yīng)用的現(xiàn)狀

PHM技術(shù)理念產(chǎn)生于上世紀(jì)末，在美軍的F-35聯(lián)合攻擊機(jī)項(xiàng)目，代號(hào)為JSF的項(xiàng)目中提出的這一概念。自PHM技術(shù)的產(chǎn)生到現(xiàn)在，目前歐美國家等軍事強(qiáng)國以及把此技術(shù)的應(yīng)用做的相對(duì)完備并且致力于PHN技術(shù)新的開發(fā)應(yīng)用，近些年來我國也一種在探索發(fā)展PHM技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，為我國航空軍事的飛躍做出了一定的貢獻(xiàn)。

2 PHM技術(shù)在綜合航空電子系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

2.1 提高航空安全

直升機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)等不同于汽車、坦克等，一般部件上的損壞通常不會(huì)造成嚴(yán)重的后果。航空領(lǐng)域則不用，在飛機(jī)上無論是電子部分還是機(jī)械部分，都相當(dāng)精細(xì)，一是小部件的損壞如果沒有及時(shí)處理，造成大面積的連鎖反應(yīng)甚至引發(fā)墜機(jī)的概率會(huì)迅速的成倍遞增；二是在空中作業(yè)時(shí)，很難對(duì)損壞部分進(jìn)行維修，耗時(shí)耗力。綜上所述，PHM系統(tǒng)在保障航空安全上具有重大意義，提前的故障預(yù)測(cè)與處理建議，使飛行人員對(duì)飛機(jī)情況始終保持著清晰的掌握，并且保證飛機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)能有更充足的時(shí)間進(jìn)行處理，避免機(jī)體故障發(fā)成連鎖反應(yīng)，造成更大的損失，對(duì)飛機(jī)安全構(gòu)成威脅。[2]

2.2 PHM技術(shù)帶來的利益分析

PHM技術(shù)所帶來的利益可以分為可見的和不可見的，不可見的在于對(duì)軍隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力的提示，PHM技術(shù)提高航空安全性，也就是從側(cè)面提高了其戰(zhàn)斗能力?？梢姷闹饕譃閮蓚€(gè)部分，第一部分是在民用領(lǐng)域上，軍事上的技術(shù)投資很難帶來實(shí)體的利益回報(bào)，大部分都是依靠“軍轉(zhuǎn)民”來實(shí)現(xiàn)的，PHM技術(shù)知識(shí)是將原本就存在的但是不成熟的技術(shù)綜合系統(tǒng)化，在核電站、汽車、民航等方面都有類似的系統(tǒng)存在，所以PHM技術(shù)會(huì)非常貼合在非軍事的機(jī)械設(shè)備的電子系統(tǒng)中的應(yīng)用；第二部分是PHM技術(shù)能夠降低成本以及降低損失，降低損失是PHM技術(shù)帶來的最明顯的收益，一些故障帶來的必要的以及不必要的損失都會(huì)受到PHM技術(shù)帶來的影響，能夠把損失降到最低甚至無。PHM技術(shù)在綜合航空電子系統(tǒng)中不僅對(duì)機(jī)體充當(dāng)著保護(hù)的作用，在保護(hù)過程中也對(duì)機(jī)體的數(shù)據(jù)信息的一種收集，技術(shù)人員針對(duì)其帶來的數(shù)據(jù)，并且結(jié)合PHM技術(shù)在使用過程中處理的問題，能夠?qū)C(jī)體設(shè)計(jì)的合理性作出改進(jìn)，降低機(jī)體部件的故障幾率，提高部件使用壽命，從而降低機(jī)體制造與維修的各項(xiàng)成本。[3]

2.3 PHM技術(shù)在綜合航空電子系統(tǒng)中的深化

PHM技術(shù)的產(chǎn)生是航空電子系統(tǒng)的細(xì)化的成果之一。PHM技術(shù)是衍生于對(duì)機(jī)體的故障檢查與監(jiān)測(cè)，起源于最初的人工進(jìn)行監(jiān)測(cè)到后來的機(jī)器監(jiān)測(cè)，由外部監(jiān)測(cè)又發(fā)展到內(nèi)部監(jiān)測(cè)，到現(xiàn)在故障監(jiān)測(cè)的工作融入到電子系統(tǒng)，成為獨(dú)立的部分，也就是PHM技術(shù)。PHM技術(shù)發(fā)展到目前階段主要分為五個(gè)大部分。

（1）數(shù)據(jù)的采集。在工作中對(duì)所監(jiān)測(cè)的部件的數(shù)據(jù)收集起來，對(duì)故障部件的數(shù)據(jù)，以及維修維護(hù)紀(jì)律等數(shù)據(jù)都進(jìn)行保存?zhèn)鬏敗Ｊ羌夹g(shù)人員進(jìn)行開發(fā)、改進(jìn)的重要資料。（2）數(shù)據(jù)的歸納整理。把系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的各項(xiàng)信息進(jìn)行一定處理，制作成便于工作人員理解的數(shù)據(jù)信息。提高對(duì)機(jī)體情況的掌握以及故障處理的效率。（3）狀態(tài)監(jiān)測(cè)。對(duì)機(jī)體的整體狀態(tài)以及各個(gè)部件的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)將要出現(xiàn)問題和已經(jīng)出現(xiàn)問題的部分進(jìn)行警報(bào)。（4）健康評(píng)估。對(duì)機(jī)體的整體以及部分狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，對(duì)工作狀態(tài)以及故障多發(fā)點(diǎn)都進(jìn)行記錄，對(duì)比總結(jié)出機(jī)體老化部分。（5）故障預(yù)測(cè)決策。PHM技術(shù)有對(duì)故障發(fā)生時(shí)進(jìn)行處理決策的能力和對(duì)故障預(yù)測(cè)的能力，也有對(duì)故障預(yù)測(cè)進(jìn)行處理的決策能力，能夠提供故障到來前的處理方案，防范即將到來的故障或者阻止故障的發(fā)生。

這五個(gè)部分是電子系統(tǒng)比較成熟的分類體系，當(dāng)前PHM技術(shù)的發(fā)展策略與目標(biāo)，就是對(duì)這五個(gè)部分的繼續(xù)深化、細(xì)分。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新和新技術(shù)應(yīng)用，對(duì)每個(gè)部分的功能進(jìn)行最大程度的利用。

3 結(jié)語

PHM技術(shù)是當(dāng)下也是未來綜合航空電子系統(tǒng)中不可或缺的一部分，PHM的技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，體系也相對(duì)完善。未來的工作中要堅(jiān)持對(duì)PHM技術(shù)的開發(fā)利用，把PHM技術(shù)更好的融合到綜合航空的電子系統(tǒng)中。

[1]盧海濤,王自力.綜合航空電子系統(tǒng)故障診斷與健康管理技術(shù)發(fā)展[J].電光與控制,2015, 22(8):60-65.

[2]李曉洋.航空電子系統(tǒng)PHM技術(shù)的探究[J].移動(dòng)信息,2016(5):22-22.

[3]景博,徐光躍,黃以鋒,等.軍用飛機(jī)PHM技術(shù)進(jìn)展分析及問題研究[J].電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào).2017, 31(2):161-169.

Application of PHM technology in integrated avionics system

Zhang Dongshan ，Zhang Tao
（Chinese Flight Test Establishment,Xi’an Shaanxi,710089）

From a certain point of view, PHM technology is not a new technology and new concept in this century. PHM technology in the final analysis is the sublimation and independence of monitoring and inspection system, which is inevitable with the development of integrated aviation system electronic system,and is the focus of future avionics system. PHM technology is also an important R & D project in China’s military aviation. It is of great significance to analyze its application in integrated avionics system.

PHM technology; integrated aviation; electronic system; application