基于支持向量機(jī)的飛機(jī)老齡化研究

趙鵬

摘 要：本文基于某飛行學(xué)院塞斯納172飛機(jī)機(jī)隊(duì)故障數(shù)據(jù)作為研究對(duì)象，對(duì)老齡化飛機(jī)故障進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)老齡化飛機(jī)管理具有重要的研究意義。

關(guān)鍵詞：飛機(jī);老齡化;故障預(yù)測(cè)

前 言

目前我國(guó)的飛機(jī)老齡化嚴(yán)重，這嚴(yán)重制約著我國(guó)航空業(yè)的發(fā)展。當(dāng)前，飛機(jī)運(yùn)行的日歷時(shí)間、飛行小時(shí)數(shù)、飛行循環(huán)是判斷飛機(jī)老齡化的重要參數(shù)。國(guó)內(nèi)某飛行學(xué)院塞斯納172飛機(jī)飛行時(shí)間長(zhǎng)達(dá)十多年，單架飛機(jī)運(yùn)行超16000小時(shí)，這表明該飛機(jī)機(jī)隊(duì)已處于嚴(yán)重老齡化階段。飛機(jī)老齡化對(duì)飛機(jī)運(yùn)行保障充滿著不確定性，為了很好地管理老齡化飛機(jī)，各機(jī)務(wù)保障部門都建立了精確的監(jiān)控項(xiàng)目，同時(shí)對(duì)重點(diǎn)的零部件實(shí)行監(jiān)控。對(duì)老齡飛機(jī)的系統(tǒng)性能進(jìn)行研究，可以更為直接、更為客觀、更為準(zhǔn)確地對(duì)老齡化飛機(jī)的各個(gè)系統(tǒng)的各技術(shù)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)而對(duì)其飛機(jī)的健康狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估，來(lái)推斷老齡化飛機(jī)中可能存在的隱藏的具體問(wèn)題，并及時(shí)采取有針對(duì)性的措施對(duì)加強(qiáng)老齡飛機(jī)的持續(xù)適航性具有重要意義。

飛機(jī)老齡化影響的方面很多，如飛機(jī)機(jī)體老化變形、前起落架老化滲油、飛機(jī)輪胎老化、座艙內(nèi)飾變形破壞。本文選擇飛機(jī)前起落架老化滲油作為研究對(duì)象，對(duì)飛機(jī)老齡化狀況進(jìn)行研究分析，通過(guò)前起落架滲油描述飛機(jī)老化狀況。

1 支持向量機(jī)

支持向量機(jī)像多層感知器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)一樣，可用于模式識(shí)別和非線性回歸[1]。支持向量機(jī)將故障數(shù)據(jù)通過(guò)核函數(shù)的變換，最后得到理想的輸出，本文選擇的核函數(shù)為徑向基核函數(shù)，通過(guò)LIBSVM實(shí)現(xiàn)支持向量機(jī)在MATLAB上的故障預(yù)測(cè)[2]。LIBSVM是臺(tái)灣大學(xué)林智仁教授等設(shè)計(jì)開發(fā)的SVM模式識(shí)別與回歸的軟件包，編寫好程序就可以調(diào)用相關(guān)程序包[3]。

2 前起落架數(shù)據(jù)分析

本文使用的數(shù)據(jù)為某飛行學(xué)院塞斯納172機(jī)隊(duì)歷年來(lái)前起落架滲油數(shù)，參見表一。通過(guò)2014-2018年前起落架滲油次數(shù)為依據(jù)建立模型，對(duì)2019年前起落架滲油數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，得到預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)比預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與2019年實(shí)際滲油數(shù)據(jù)，分析老齡化飛行出現(xiàn)滲油的可能性。

通過(guò)收集，2014年至2018前起落架滲油次數(shù)如圖所示（圖2）。

圖1 2014年到2018年前起落架滲油次數(shù)

對(duì)前起落架滲油進(jìn)行建模，調(diào)用函數(shù)模塊。預(yù)測(cè)得到2019年前起落架滲油次數(shù)為22次。對(duì)比于實(shí)際飛機(jī)前起落架滲油次數(shù)，誤差為1%。具有較好地預(yù)測(cè)性，能很好地預(yù)測(cè)飛機(jī)前起落架滲油狀況。

前起落架滲油的因素很多，如膠圈老化變形、膠圈扭曲變形、前起落架鏡面不平等都會(huì)影響前起落架滲油現(xiàn)象發(fā)生。針對(duì)這些可能出現(xiàn)的因素，統(tǒng)計(jì)前起落架膠圈更換數(shù)作為研究對(duì)象，對(duì)前起落架進(jìn)行研究，參見表二。

從表二可以看出，膠圈更換個(gè)數(shù)出現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)，導(dǎo)致更換數(shù)增多的根本原因?yàn)轱w機(jī)老齡化。經(jīng)統(tǒng)計(jì)研究，飛機(jī)老齡化嚴(yán)重，前起落架鏡面磨損不平，導(dǎo)致膠圈扭曲變形是前起落架滲油的主要原因。同一架飛機(jī)，如果更換前起落架后，其一年更換膠圈個(gè)數(shù)為1個(gè)，而使用10多年的飛機(jī)，一年內(nèi)更換膠圈個(gè)數(shù)為4個(gè)。綜上所述，飛機(jī)老齡化嚴(yán)重影響前起落架膠圈更滑個(gè)數(shù)。

3 結(jié)語(yǔ)

首先，應(yīng)該建立更為完善的老齡化飛機(jī)監(jiān)控體系，對(duì)老齡化影響較多的零部件進(jìn)行監(jiān)控。對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)多次故障的部件系統(tǒng)進(jìn)行更換。其次，加快新舊飛機(jī)過(guò)度，做到航材和人員的雙向節(jié)約。最后，對(duì)于老齡化飛機(jī)要做好各項(xiàng)維護(hù)工作，做到細(xì)致全面。

參考文獻(xiàn)

[1] 丁世飛，齊丙娟，譚紅艷.支持向量機(jī)理論與算法研究綜述[J].電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，40（1）：2-10.

[2] 郭明瑋，趙宇宙，項(xiàng)俊平，等.基于支持向量機(jī)的目標(biāo)檢測(cè)算法綜述[J].控制與決策，2014，29（2）：193-200.

[3] 王小川，史峰，郁磊，等.MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)43個(gè)案例分析[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2013：138-143.