飛機(jī)飛控系統(tǒng)健康管理關(guān)鍵技術(shù)的探析

范軍華 劉貢平

摘 要：在最近幾年中，我國(guó)飛機(jī)航空行業(yè)的發(fā)展速度變得越來(lái)越快。采用科學(xué)、有效的飛控系統(tǒng)健康管理關(guān)鍵技術(shù)，能夠?qū)︼w機(jī)停機(jī)維修時(shí)間進(jìn)行有效減少，能夠?qū)S修次數(shù)進(jìn)行有效減少，同時(shí)能夠?qū)︼w機(jī)的飛行安全性進(jìn)行有效提高，對(duì)飛機(jī)運(yùn)營(yíng)成本進(jìn)行有效降低。因此，本文對(duì)飛機(jī)飛控系統(tǒng)健康管理關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究，具有重要意義。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)；飛控系統(tǒng)；健康管理；關(guān)鍵技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.200

1 引言

在最近幾年中，我國(guó)飛機(jī)航空行業(yè)的發(fā)展速度變得越來(lái)越快，因此，航空公司、飛機(jī)制造商、社會(huì)民眾對(duì)飛機(jī)的可靠性、飛行安全性、維修保障問題、高效管理問題等給予了越來(lái)越高的關(guān)注，飛機(jī)飛機(jī)飛控系統(tǒng)健康管理關(guān)鍵技術(shù)是非常重要的。采用科學(xué)、有效的飛控系統(tǒng)健康管理關(guān)鍵技術(shù)，能夠?qū)︼w機(jī)停機(jī)維修時(shí)間進(jìn)行有效減少，能夠?qū)S修次數(shù)進(jìn)行有效減少，同時(shí)能夠?qū)︼w機(jī)的飛行安全性進(jìn)行有效提高，對(duì)飛機(jī)運(yùn)營(yíng)成本進(jìn)行有效降低。目前越來(lái)越多的大型航空制造商紛紛開始廣泛運(yùn)用大型客機(jī)健康管理系統(tǒng)，且已經(jīng)獲得比較好的使用效果。

2 當(dāng)前國(guó)外飛機(jī)健康管理系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r

在對(duì)航空航天飛行器安全飛行計(jì)劃進(jìn)行制定過程中，美國(guó)航空航天局首次提出了飛機(jī)健康管理的概念。其中，飛機(jī)健康管理，就是指將一些傳感器安裝在飛機(jī)飛行器中的重要部位，針對(duì)和飛機(jī)結(jié)構(gòu)、飛機(jī)飛行等有關(guān)的信號(hào)，采用傳感器對(duì)其進(jìn)行采集，并對(duì)其進(jìn)行妥善處理，將飛機(jī)設(shè)計(jì)安全狀態(tài)信息、處理完畢后的實(shí)際信息作為主要依據(jù)，對(duì)某些算法進(jìn)行充分運(yùn)用，科學(xué)診斷和預(yù)測(cè)飛機(jī)在部分部位中產(chǎn)生的故障，與此同時(shí)，還應(yīng)對(duì)地面后勤保障決策流程進(jìn)行科學(xué)制定。為能夠有效監(jiān)測(cè)故障、診斷、準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，時(shí)后勤保障決策變得更為自動(dòng)化和智能化，應(yīng)對(duì)集成健康管理系統(tǒng)進(jìn)行充分利用，應(yīng)實(shí)行管理的統(tǒng)一性。隨著健康管理技術(shù)的不斷快速發(fā)展，軍用飛行器已不再是健康管理的主要對(duì)象，目前，為能夠飛機(jī)飛行安全性不斷進(jìn)行提高，對(duì)飛機(jī)進(jìn)行有效維修，對(duì)飛機(jī)維修成本進(jìn)行有效降低，各大民用航空也也可以對(duì)其進(jìn)行廣泛使用。

目前大部分國(guó)際一流飛機(jī)制造商所構(gòu)建的飛機(jī)健康管理系統(tǒng)都是比較完善的，通過對(duì)飛機(jī)狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)收集，可以將飛機(jī)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)獲取，進(jìn)而能夠?qū)︼w機(jī)的健康專題進(jìn)行及時(shí)了解，同時(shí)能夠采取有效對(duì)策，有效管理飛機(jī)使用壽命期限中的健康狀態(tài)。目前飛機(jī)健康管理系統(tǒng)的發(fā)展水平還是比較高的，有利于飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和安全性發(fā)展。例如，美軍新一代戰(zhàn)斗機(jī)通過運(yùn)用PHM技術(shù)，能夠降低約30%的維修人力，能夠?qū)︼w機(jī)系統(tǒng)任務(wù)完成率、飛機(jī)戰(zhàn)備完好率、安全性進(jìn)行有效提高；在使用Irman系統(tǒng)之后，航空公司所有飛機(jī)在1小時(shí)飛行中，飛行成本約能夠減少4.5美元，其中飛機(jī)預(yù)防性維修成本為2美元，飛機(jī)航線維修效率提高成本為2.5美元。綜上所述，通過運(yùn)用飛機(jī)健康管理關(guān)鍵技術(shù)，有助于飛機(jī)故障維修效率的不斷提高，有助于飛機(jī)故障維修成本的降低。

3 飛機(jī)飛控系統(tǒng)健康管理的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 數(shù)據(jù)采集技術(shù)

飛機(jī)飛控系統(tǒng)健康管理的重要基礎(chǔ)就是數(shù)據(jù)采集技術(shù)，在采集飛機(jī)零件數(shù)據(jù)信息后，并以此為依據(jù)，能夠?qū)︼w機(jī)故障進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)、診斷，能夠?qū)︼w機(jī)使用壽命進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)，因此，準(zhǔn)確采集飛機(jī)零件狀態(tài)信息是極為重要的。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，飛機(jī)健康管理系統(tǒng)已廣泛運(yùn)用不同新型傳感器。起落架系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)等，均為傳統(tǒng)機(jī)載系統(tǒng)，通過在傳統(tǒng)機(jī)載系統(tǒng)中安裝傳感器，能夠有效健康飛機(jī)飛控系統(tǒng)的健康狀態(tài)，由傳感器所采集到的有關(guān)飛機(jī)健康狀態(tài)數(shù)據(jù)，能夠使飛機(jī)健康管理系統(tǒng)要求得到有效滿足。不過，傳感器在監(jiān)測(cè)飛機(jī)結(jié)構(gòu)狀態(tài)時(shí)，飛機(jī)健康管理系統(tǒng)要求是無(wú)法得到滿足的，在這種背景下，便產(chǎn)生了一些新型傳感器，如遠(yuǎn)距無(wú)線傳感器、超聲波傳感器、光纖傳感器等，同時(shí)能夠通過飛機(jī)結(jié)構(gòu)外部，對(duì)特定組件的非接觸式傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3.2 故障診斷技術(shù)

故障診斷技術(shù)，就是指運(yùn)用數(shù)據(jù)采集技術(shù)而采集到的零件數(shù)據(jù)作為主要依據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)融合技術(shù)、特征提取技術(shù)進(jìn)行利用，根據(jù)過去飛機(jī)飛控系統(tǒng)維修案例、電子查詢維修手冊(cè)，隔離、定位飛機(jī)飛控系統(tǒng)中存在的故障和隱患。通過傳輸、處理飛機(jī)機(jī)載傳感器所采集到的數(shù)據(jù)，在將和飛機(jī)有關(guān)的健康管理信息獲取之后，能夠比較和分析飛機(jī)健康管理系統(tǒng)、由飛機(jī)設(shè)計(jì)預(yù)先設(shè)定的機(jī)體結(jié)構(gòu)、飛控系統(tǒng)健康狀態(tài)閩值。在和預(yù)先設(shè)定的飛機(jī)健康狀態(tài)值比較，如果飛機(jī)健康狀態(tài)信息監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏離時(shí)，飛機(jī)便會(huì)對(duì)有關(guān)故障診斷信息進(jìn)行自動(dòng)生成，同時(shí)對(duì)狗官人員進(jìn)行及時(shí)響應(yīng)。

3.3 故障與壽命預(yù)測(cè)技術(shù)

故障預(yù)測(cè)，就是指將統(tǒng)計(jì)作為主要依據(jù)的一種預(yù)測(cè)方法，通過對(duì)數(shù)據(jù)分析方法進(jìn)行有效運(yùn)用，由飛機(jī)對(duì)故障爭(zhēng)端信息進(jìn)行自動(dòng)生成，將隱含的信息進(jìn)行深度挖掘，以有效、科學(xué)預(yù)測(cè)飛機(jī)故障。不過，在實(shí)際運(yùn)用中，在獲取重要設(shè)備故障注入數(shù)據(jù)、歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)時(shí)，常常需要花費(fèi)高價(jià)成本，同時(shí)以上獲取的數(shù)據(jù)并不是非常完整、確定的。針對(duì)這些問題，在實(shí)際對(duì)基于統(tǒng)計(jì)的故障預(yù)測(cè)方法進(jìn)行運(yùn)用時(shí)，其難度還是比較大的。通過對(duì)PHM系統(tǒng)內(nèi)的壽命預(yù)測(cè)技術(shù)進(jìn)行借鑒，能夠?qū)︼w機(jī)使用壽命進(jìn)行有效預(yù)測(cè)。另外也可以運(yùn)用壽命消耗監(jiān)控技術(shù)來(lái)有效預(yù)測(cè)飛機(jī)使用壽命，對(duì)基于電子產(chǎn)品的失效物理模型進(jìn)行運(yùn)用，有效監(jiān)測(cè)作應(yīng)力、環(huán)境盈利和，科學(xué)計(jì)算累計(jì)損傷，從而對(duì)飛機(jī)推剩余壽命進(jìn)行有效預(yù)測(cè)。

4 小結(jié)

在最近幾年中，我國(guó)航空行業(yè)的發(fā)展速度越來(lái)越快，我國(guó)飛機(jī)作業(yè)時(shí)間、飛機(jī)數(shù)量呈逐步上升趨勢(shì)，進(jìn)而飛機(jī)維修頻率、維修工作量也隨之不斷提高，對(duì)此，為有效降低飛機(jī)的維修成本和維修頻率，飛機(jī)飛控系統(tǒng)健康管理關(guān)鍵技術(shù)的運(yùn)用就變得越來(lái)越重要。

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