基于機(jī)載設(shè)備故障診斷方法的研究

楊志遠(yuǎn) 李寬

摘要：故障診斷，是機(jī)械運(yùn)維工作中的重要組成部分，它具有基礎(chǔ)性、多樣性以及關(guān)聯(lián)性等特征?；诖耍恼乱詸C(jī)栽設(shè)備為例，著重對常見故障形式和診斷方法進(jìn)行研究，以達(dá)到把握機(jī)栽設(shè)備維修要點，保障設(shè)備應(yīng)用效率的目的。

關(guān)鍵詞：機(jī)栽設(shè)備;故障診斷;方法歸納

中圖分類號：V267 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）12-0107-02

引言

機(jī)載設(shè)備，是飛機(jī)飛行體系中的重要組成部分，它包括：雷達(dá)、無線、導(dǎo)航等部分。研究表明：做好日常飛機(jī)運(yùn)維檢查工作，可提升飛機(jī)的安全指數(shù)，減少飛機(jī)飛行中的損耗，也保障了電子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)反饋準(zhǔn)確率。由此，關(guān)于機(jī)載設(shè)備故障處理要點分析，是深入進(jìn)行飛機(jī)技術(shù)研發(fā)的理論參考。

1機(jī)載設(shè)備概述

1.1機(jī)載設(shè)備構(gòu)成及作用

機(jī)載設(shè)備，是指安裝在飛機(jī)上的電子設(shè)備，它是飛機(jī)飛行不可缺少的一部分。如，雷達(dá)系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、無線傳輸系統(tǒng)等，均是機(jī)載設(shè)備的一部分。一般來說，機(jī)載設(shè)備是由多個單一的單子系統(tǒng)組合而成，由此，該設(shè)備主要應(yīng)用于飛機(jī)協(xié)調(diào)性飛行期間的信息溝通與傳達(dá);同時，機(jī)載設(shè)備中的各個部分還體現(xiàn)為，充分發(fā)揮系統(tǒng)各部分功能，確保飛機(jī)與地面保持正常的溝通與聯(lián)系。同理，當(dāng)飛機(jī)機(jī)載設(shè)備出現(xiàn)故障時，也多是由于多重故障原因組合而成的問題，進(jìn)行機(jī)載設(shè)備故障分析時，必須要從多個方面進(jìn)行問題分析，切不可單方面進(jìn)行問題解析。

1.2機(jī)載設(shè)備的故障形式與種類

一般來說，機(jī)載設(shè)備故障診斷檢測的形式主要包括：（1）機(jī)載設(shè)備系統(tǒng)參數(shù)故障，即機(jī)載設(shè)備系統(tǒng)無法保持穩(wěn)定的系統(tǒng)參數(shù)，數(shù)據(jù)反饋結(jié)果準(zhǔn)確度受影響。（2）外部系統(tǒng)造成的故障，且該類故障多屬于突發(fā)性故障問題。

為確保機(jī)載設(shè)備故障問題得到有效性解決，在進(jìn)行故障問題分析時，可結(jié)合機(jī)載設(shè)備故障的具體情況，針對性進(jìn)行問題處理。筆者將機(jī)載設(shè)備故障的常見種類歸納為：（1）機(jī)載設(shè)備程序故障。由于機(jī)載設(shè)備主要是由電子信息程序組合而成，且各部分程序是層層嵌套的分布模式，各個子系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)緊密度都比較高。若機(jī)載設(shè)備中主干系統(tǒng)出現(xiàn)問題，將會對機(jī)載設(shè)備的整體都造成影響。（2）機(jī)載設(shè)備邏輯結(jié)構(gòu)故障。即，機(jī)載設(shè)備運(yùn)行期間，數(shù)據(jù)輸出環(huán)節(jié)和輸入環(huán)節(jié)無法保持協(xié)調(diào)性運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)載設(shè)備數(shù)據(jù)反饋速率緩慢。（3）局域性程序故障。即，機(jī)載設(shè)備運(yùn)行期間，雷達(dá)、電子導(dǎo)航等局部程序出現(xiàn)了運(yùn)行問題。一旦出現(xiàn)問題，雖然故障漏洞檢測程序會盡快的進(jìn)行問題彌補(bǔ)，但仍然無法徹底的解決局部程序故障。（4）機(jī)載設(shè)備外部硬件設(shè)備故障。即，設(shè)備運(yùn)維過程中，物理元器件中的某一部分出現(xiàn)了問題，會導(dǎo)致整個機(jī)械設(shè)備體系外部支撐結(jié)構(gòu)嚴(yán)重受損，進(jìn)而無法將機(jī)載設(shè)備的內(nèi)部優(yōu)勢發(fā)揮出來。

2機(jī)載設(shè)備故障診斷方法

2.1定量式機(jī)載設(shè)備故障診斷

所謂定量式故障診斷，是指在確定故障局部問題的基礎(chǔ)上，進(jìn)行故障原因的具體分析。一般來說，機(jī)載設(shè)備故障診斷的步驟包括：特征分析、故障評估、以及故障處理與評價三步驟。機(jī)載設(shè)備實行定量式探究時，需先找到定量分析的要點，然后再具體的進(jìn)行問題診斷。

（1）數(shù)據(jù)模型分析法

若飛機(jī)機(jī)載設(shè)備出現(xiàn)了故障，設(shè)備所傳輸回來的信息數(shù)據(jù)模型，多呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)混亂的狀態(tài)。進(jìn)行機(jī)載設(shè)備故障診斷時，我們也可以通過故障模型設(shè)計結(jié)構(gòu)分析的方式，初步定位飛機(jī)故障問題。如，某飛機(jī)飛行期間，地面檢測部門所接收到的機(jī)載設(shè)備信號波初期為半圓性周期循環(huán)形態(tài)，從飛機(jī)飛行1小時23分15秒開始，機(jī)載設(shè)備傳回地面的信號波出現(xiàn)了半圓形波動趨向，且該種狀態(tài)持續(xù)5分鐘后，飛行員向地面發(fā)出雷達(dá)系統(tǒng)故障信號。此時，地面檢測人員可在信號模型周期規(guī)律檢測分析的輔助下，初步斷定本次機(jī)載設(shè)備故障問題主要發(fā)生在雷達(dá)信號傳輸環(huán)節(jié)上。此時啟動地面輔助性雷達(dá)程序后，再利用卡爾曼濾波器算法詳細(xì)的進(jìn)行故障問題分析。

該案例中所敘述的，關(guān)于機(jī)載設(shè)備故障問題分析方式，是典型的定量式故障分析方法。這種機(jī)載設(shè)備故障分析方式，可憑借對機(jī)載設(shè)備檢測因素的評價分析，初步對機(jī)載設(shè)備的故障問題進(jìn)行綜合斷定。該種故障判定處理方法，實現(xiàn)了機(jī)載設(shè)備故障問題的迅速性判定，在快速解決機(jī)載設(shè)備故障問題中發(fā)揮著重要作用。

（2）參數(shù)分析法

固定式參數(shù)分析法，也是較常見的定量式機(jī)載設(shè)備故障定位分析策略。一般來說，飛機(jī)機(jī)載設(shè)備正常進(jìn)行信號傳輸時，系統(tǒng)通常是常規(guī)性、非耦合性的數(shù)據(jù)傳輸方式，即我們所說的機(jī)載設(shè)備各部分程序在參數(shù)變化范圍之內(nèi)。若機(jī)載設(shè)備設(shè)計應(yīng)用期間，局部設(shè)備線性系統(tǒng)反饋回來的數(shù)據(jù)中有多處為連續(xù)性耦合情況，也可以初步判定機(jī)載設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)了故障。但由于機(jī)載設(shè)備中各個系統(tǒng)是相互關(guān)聯(lián)的，其中任何一部分發(fā)生故障時，線性耦合數(shù)據(jù)都可能發(fā)生變化。由此，該種故障分析方法僅僅可進(jìn)行故障判定，而不能進(jìn)一步確定故障發(fā)生的位置，這也是該種故障診斷方法中存在的弊端。

2.2定向式機(jī)載設(shè)備故障診斷法

所謂定向式機(jī)載設(shè)備故障診斷方式，是按照機(jī)載設(shè)備中更具體評估檢測指標(biāo)，對系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行故障診斷。

（1）模型圖導(dǎo)向故障診斷法

模型圖導(dǎo)向故障分析法，是指借助程序邏輯推導(dǎo)圖，將系統(tǒng)輸入、輸出部分的信號情況進(jìn)行綜合定位。首先，若機(jī)載設(shè)備在實際應(yīng)用中出現(xiàn)了輸入與輸出數(shù)據(jù)匹配度不夠的問題時，檢測程序?qū)⒅苯硬捎?D模擬圖進(jìn)行圖像定位，并按照這一模型定位建立故障問題分析體系，從傳輸數(shù)據(jù)、邏輯命令、程序送達(dá)方式三大方面進(jìn)行故障檢測。在進(jìn)一步確定故障發(fā)生點后，系統(tǒng)將立即細(xì)化故障分析灰暗面，進(jìn)行故障模糊，保障飛機(jī)正常運(yùn)行。待機(jī)載設(shè)備系統(tǒng)終止運(yùn)轉(zhuǎn)后，啟動程序“凍結(jié)”能力，再進(jìn)行局部區(qū)域凍結(jié)和處理，進(jìn)而實現(xiàn)針對性的局部問題處理規(guī)劃策略。以上關(guān)于局部性動態(tài)網(wǎng)群體處理方式，正是借助機(jī)載設(shè)備數(shù)據(jù)模擬分析圖，開展局域性故障調(diào)節(jié)與分析的要點歸納。

（2）頻率波導(dǎo)向故障診斷法

小頻率波診斷法，也是定向式機(jī)載設(shè)備故障診斷的常見形式。機(jī)載設(shè)備中所有電子程序，均有一個單獨的程序運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，機(jī)載設(shè)備正常做功時，各個程序?qū)用娴念l率可達(dá)到相互協(xié)調(diào)的狀態(tài)。但若某一個設(shè)備出現(xiàn)故障時，機(jī)載設(shè)備整體運(yùn)轉(zhuǎn)的頻率波，就會出現(xiàn)局部與整體不相適應(yīng)的問題。

如，某機(jī)載設(shè)備中導(dǎo)航系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，則導(dǎo)航每分鐘傳輸回來的信號頻率，則會低于其他系統(tǒng)的傳輸速率;繼而在飛機(jī)飛行信息更新時，導(dǎo)航往往需要更長的緩沖時間才能夠準(zhǔn)確的定位飛機(jī)飛行的路線、飛機(jī)當(dāng)前飛行的定點位置。以上列舉的飛機(jī)飛行中導(dǎo)航故障問題，是較常見的機(jī)載設(shè)備定向式動態(tài)故障定位分析方式。該種方法可在第一時間對機(jī)載設(shè)備運(yùn)行中的情況進(jìn)行綜合判定，其數(shù)據(jù)反饋效果更高，信息調(diào)控的可能性也更有效。

（3）嵌入程序鏈故障診斷法

嵌入程序鏈故障診斷法，主要是借助機(jī)載設(shè)備程序相互關(guān)聯(lián)的特征進(jìn)行故障診斷。常規(guī)性機(jī)載設(shè)備程序，就好像是一個完整的支架結(jié)構(gòu)，主干、枝干等部分都保持著良好的連接。若機(jī)載設(shè)備實際應(yīng)用中出現(xiàn)局部性故障，程序各個部分連接的敏感度將大大下降。

如，飛機(jī)機(jī)翼重力評估部分出現(xiàn)硬件故障時，飛機(jī)機(jī)翼部分的重量就會減輕，電子程序在檢測飛機(jī)飛行的重量時，會立即感應(yīng)到機(jī)翼重量的變化;同時，飛機(jī)螺旋槳進(jìn)行轉(zhuǎn)動時，受到的阻力也會降低，飛行速度檢測值會升高。這一系列的飛機(jī)飛行機(jī)載設(shè)備異常數(shù)據(jù)反饋方式，正是嵌入式程序故障診斷典型代表。

2.3模糊性趨向分析故障診斷法

所謂模糊性趨向分析故障診斷法，是借助虛擬專家診斷技術(shù)實行的一種處理方法。一方面，飛機(jī)檢測終端可對機(jī)載設(shè)備應(yīng)用中的模糊數(shù)據(jù)進(jìn)行勘測，并實現(xiàn)應(yīng)用情況的反饋與分析;另一方面，模糊性趨向分析策略，可對機(jī)載設(shè)備運(yùn)行期間程序的流暢度進(jìn)行勘測。

如，某系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用期間，機(jī)載設(shè)備反饋的程序數(shù)據(jù)中，有30%-40%為程序模糊處理后反饋的信息，這樣的數(shù)據(jù)處理操作狀態(tài)，說明數(shù)據(jù)模糊處理結(jié)構(gòu)已經(jīng)出現(xiàn)了數(shù)據(jù)反饋準(zhǔn)確性的問題，程序需要依靠模糊處理來完成信息傳導(dǎo)。同時，該程序中存在多處程序鏈連接緩熳的問題，這也說明當(dāng)前機(jī)載設(shè)備的信息傳輸體系出現(xiàn)了故障。

3結(jié)束語

綜上所述，基于機(jī)載設(shè)備故障診斷方法的研究，是數(shù)字化技術(shù)科學(xué)應(yīng)用的要點歸納。在此基礎(chǔ)上，本文通過定量式機(jī)載設(shè)備故障診斷、定向式機(jī)載設(shè)備故障診斷法、模糊性趨向分析故障診斷法三方面，明確機(jī)載設(shè)備故障診斷策略。因此，本篇文章的研究結(jié)果，將為國內(nèi)航空技術(shù)創(chuàng)新提供借鑒。