民用飛機健康管理標準規(guī)范體系分析

魏元雷

(上海飛機客戶服務有限公司，上海 2000241)

0 引言

在民航維修領(lǐng)域，飛機故障預測與健康管理技術(shù)(prognostics and health management，簡稱PHM)已獲得了飛速發(fā)展和廣泛應用，以適應預測維修、精準維修、智能維修的發(fā)展趨勢。波音、空客等民機巨頭正在利用其在飛機設(shè)計、參數(shù)設(shè)定及系統(tǒng)集成方面的技術(shù)優(yōu)勢和豐富經(jīng)驗，借助其在飛機運行數(shù)據(jù)獲取、分析技術(shù)、市場領(lǐng)先地位，不僅開發(fā)出廣受歡迎的AHM、AIRMAN技術(shù)服務，還積極推出了一系列大數(shù)據(jù)分析與運行支持平臺，如波音的AnalytX、空客的Skywise、GE的Predix/APM、Honeywell的FORGE，建立新的航空維修數(shù)字服務生態(tài)環(huán)境，將形成行業(yè)核心技術(shù)、市場、產(chǎn)業(yè)鏈的壟斷前景?？陀^上，上述服務優(yōu)化了航空公司運營、提升了機隊維護效率和飛機性能。但對國外技術(shù)和服務產(chǎn)品的依賴，我國將失去航空維修產(chǎn)業(yè)的主導權(quán)，面臨極大的數(shù)據(jù)安全風險和重大經(jīng)濟損失等隱患。國內(nèi)航空公司和飛機主制造商目前已開始重視自主開發(fā)健康管理系統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)品，以規(guī)避上述風險。

然而，目前我國民機PHM系統(tǒng)研制和標準編制總體還處于起步跟蹤階段，相關(guān)的標準規(guī)劃、研究和制定成果匱乏，已成為制約我國民機PHM系統(tǒng)研制和應用發(fā)展的一個重要瓶頸之一。歐美國家在PHM標準研究和制定方面已建成成熟體系，獲得了蓬勃發(fā)展，因此非常有必要分析借鑒國外標準。本文全面系統(tǒng)研究了現(xiàn)有的國外PHM相關(guān)的標準體系和應用范圍，提出了我國民機PHM標準體系建設(shè)規(guī)劃建議。

1 概述

國外以SAE、MIMOSA、ARINC和FAA為代表的先進標準組織，基于系統(tǒng)工程的方法論，分工協(xié)作，共同構(gòu)建起飛機健康管理標準體系，包含了應遵循的適航規(guī)章、需求與技術(shù)要求、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)接口、驗證與評價、開發(fā)實施與系統(tǒng)運行，同時也針對PHM機載和地面系統(tǒng)中應用的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)、故障診斷與預測技術(shù)，涵蓋了機電/航電系統(tǒng)、發(fā)動機、APU、機體結(jié)構(gòu)等典型系統(tǒng)部件，發(fā)布了技術(shù)規(guī)范、指南和實用信息報告。

國際上主要的民機健康管理標準組織和機構(gòu)，如：美國汽車工程師學會(SAE)、機械信息管理開放標準聯(lián)盟(MIMOSA)、美國航空無線電公司(ARINC)、美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)、美國航空無線電委員會(RTCA)、國際標準化組織(ISO)、國際電子電氣工程師協(xié)會(IEEE)等，所編寫的針對IVHM/EHM/HUMS的標準和規(guī)范，其各自的研究方向和面向領(lǐng)域如圖1所示。

圖1 國外健康管理相關(guān)標準組織

SAE標準體系側(cè)重于飛機及其成員系統(tǒng)PHM、發(fā)動機EHM、飛機結(jié)構(gòu)SHM、直升機HUMS等。對民用固定翼和旋翼飛機都可用，適用于健康管理系統(tǒng)論證、設(shè)計、研制、驗證、實施過程。同時為符合適航當局的要求，還需遵循相關(guān)FAA、ARINC、RTCA的相關(guān)標準。

IEEE標準側(cè)重于電子系統(tǒng)PHM測試和診斷信息的通用描述，可用于飛機航電系統(tǒng)PHM的規(guī)劃與開發(fā)。MIMOSA的OSA-CBM標準適用于視情維修系統(tǒng)設(shè)計，以及CBM系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)交換。目前ISO機器狀態(tài)監(jiān)測與診斷(CM&D)系列標準主要應用于燃氣輪機、風機、液壓、電力領(lǐng)域。

2 飛機健康管理(PHM)相關(guān)標準分析

2.1 SAE HM-1委員會

SAE HM-1標準委員會(SAE HM-1 Integrated Vehicle Health Management Committee)成立于2010年，成員來自O(shè)EM廠商如Airbus、Boeing、BAE、EUROCOPTER、GE、Pratt & Whitney、Rolls-Royce、Goodrich、Honeywell、Meggitt、Parker Aerospace等，政府與監(jiān)管當局如EASA、FAA、ICAO、Transport Canada，航空公司如United Airlines、Lufthansa，研究機構(gòu)如NASA、Cranfield University等，該委員會的主要職責是：跟蹤分析行業(yè)最新IVHM需求、經(jīng)驗和技術(shù)，為IVHM設(shè)定健康管理標準的路線圖，制定相關(guān)的SAE標準，并監(jiān)控標準應用與修訂。

健康管理組織目標涉及了運營人、系統(tǒng)供應商、主制造商等多個利益攸關(guān)方，同時健康管理對象涉及所有機載成員系統(tǒng)、飛機結(jié)構(gòu)、動力系統(tǒng)等多級多個系統(tǒng)、多個學科，健康管理對象、功能、特點、架構(gòu)等不全相同，因此，確定明確的組織目標、設(shè)計準則、開發(fā)流程相關(guān)的標準框架是第一步。該委員會2012年確定了需要編寫的標準體系，覆蓋了組織目標、系統(tǒng)需求、架構(gòu)、設(shè)計、驗證和確認、實施與應用，構(gòu)建了健康管理頂層標準體系。

SAE HM-1截至2021年4月已經(jīng)編制發(fā)布18項標準[1-18]，正在編制的標準共計5項[19]，下文將全面分析描述SAE HM-1編制發(fā)布的標準。

2.1.1 系統(tǒng)組織目標

ARP6275提供了在航空器上實施IVHM時的成本效益分析(CBA)的方法，需要考慮復雜特性、執(zhí)行CBA的不同工具和方法，用于評估投資回報。

AIR6900給出了IVHM設(shè)計批準、運營人以及MRO的一系列適航法規(guī)、政策和指導文件，這是IVHM解決方案獲得適航批準的基礎(chǔ)，是型號合格證(TC)、補充型號合格證(STC)、修訂TC或修訂STC活動的一部分。飛機運營人將IVHM作為飛機維修計劃的一部分，也是飛機運營許可證授權(quán)批準的基礎(chǔ)。

ARP7122給出了飛機運行階段使用IVHM系統(tǒng)完成維修信用(MC)的過程，以檢查單和示例的形式詳細說明了標準化流程。使用IVHM系統(tǒng)輔助飛機維修程序，多家IVHM系統(tǒng)已經(jīng)獲得適航當局批準。FAA已經(jīng)發(fā)布了咨詢通告指導IVHM系統(tǒng)適航認證的申請和實施，本文旨在就如何批準此類系統(tǒng)獲得MC提供更具規(guī)范的指導，涵蓋了IVHM機載和地面系統(tǒng)。

2.1.2 需求分析

ARP6883給出了飛機IVHM系統(tǒng)需求編寫指南，提供了IVHM功能需求和技術(shù)要求開發(fā)的一種系統(tǒng)化方法，重點是IVHM的獨特要素和準則、各利益攸關(guān)方的一般要求和關(guān)注點、需求分解結(jié)構(gòu)，還提供了IVHM完整的基于系統(tǒng)工程的開發(fā)流程、波音787、A350、F-35、AH-6健康管理系統(tǒng)需求編制實際樣例。

JA6268給出了飛機健康就緒部件的設(shè)計數(shù)據(jù)與運行數(shù)據(jù)交換規(guī)范，系統(tǒng)各功能層級之間數(shù)據(jù)交換規(guī)范的最佳實踐和指南，以便將部件和子系統(tǒng)IVHM功能集成到飛機或平臺級別的應用，實現(xiàn)系統(tǒng)性能退化的跟蹤監(jiān)測和預警。

2.1.3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

ARP6407從可行性評估、概念設(shè)計分析以及開發(fā)階段為IVHM設(shè)計提供指導，并考慮了權(quán)衡研究、技術(shù)指標和生命周期影響。

AIR6915提供了設(shè)計和實施軍用和民用固定翼飛機IVHM時應考慮的人為因素。這些因素涵蓋了機組人員和維修人員根據(jù)IVHM系統(tǒng)的輸出所采取的感知、分析和行動。

AS4831A給出了IVHM地面系統(tǒng)的軟件接口規(guī)范，為IVHM地面系統(tǒng)用于多個制造商的設(shè)備狀態(tài)和性能監(jiān)控，建立了軟件輸入和輸出接口規(guī)范。接口標準化有利于提高IVHM業(yè)務靈活性和效率以及成本效益(例如：更易于實施)。

ARP6290將為創(chuàng)建IVHM系統(tǒng)架構(gòu)提供最佳實踐和指導，還將提供架構(gòu)設(shè)計參考工具、參考案例。本項指南把ISO13374 CBM系統(tǒng)的功能層納入IVHM架構(gòu)開發(fā)的具體準則。該項標準目前還是草案。

2.1.4 驗證與確認

ARP6887將涵蓋IVHM系統(tǒng)驗證和確認過程中各節(jié)點的目標和活動，以確保IVHM系統(tǒng)的高質(zhì)量和安全級別。該項標準目前還是草案。

2.1.5 系統(tǒng)實施

ARP6803探討了IVHM功能的全面構(gòu)建，提供了與IVHM相關(guān)的概念、技術(shù)和實現(xiàn)的頂層視圖，但沒有提供詳細的實施步驟。

JA6097給出了發(fā)動機和飛機系統(tǒng)在長期運營成本最低的條件下，基于可靠性模型優(yōu)化維護成本、制定系統(tǒng)維修方案的方法。

JA1013將給出一些視情維修(CBM)最佳實踐，視情維修實施路徑，包括設(shè)計和運行支持階段。該項標準目前還是草案。

2.2 SAE E-32委員會

SAE E-32航空航天推進系統(tǒng)健康管理委員會發(fā)布了一系列燃氣渦輪發(fā)動機監(jiān)視系統(tǒng)標準，用以指導民用航空發(fā)動機的狀態(tài)監(jiān)視、故障診斷及健康管理系統(tǒng)的設(shè)計、使用和維護。該標準體系涵蓋了EHM機載與地面系統(tǒng)架構(gòu)、發(fā)動機振動、氣路溫度、傳動系統(tǒng)、APU監(jiān)測、故障預測等具體監(jiān)測與分析技術(shù)規(guī)范和要求。

現(xiàn)行有效SAE E-32標準總計19項，截至2021年4月共發(fā)布30項[20-49]、在編1項、在修訂6項、作廢12項標準[50]。2011年AIR1872B作廢，2009年AIR4986A作廢；2016年AIR1873A、AIR4061C、AIR4175B、AIR5120A四個AIR合并成ARP5120；2015年AIR4176A作廢并由ARP4176A代替，2020年ARP4176A作廢并由ARP6275代替；2017年AS8054A、AIR1839D作廢，都由ARP1839代替。AIR4985和AIR5909將作廢，由2020年10月發(fā)布的AIR7999代替。

2.2.1 EMS體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

1981年SAE發(fā)布了ARP1587《航空燃氣渦輪發(fā)動機監(jiān)視系統(tǒng)指南》，2013年發(fā)布了B版。在E-32的EHM標準規(guī)范中，ARP1587屬于基石文件，該標準給出了關(guān)于發(fā)動機健康管理(EHM)系統(tǒng)完整的頂層體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計選項。這個關(guān)鍵里程碑式的規(guī)范提供了EHM頂層視圖，給出了EHM的系統(tǒng)描述、功能、優(yōu)勢、示例，并提供了具有參考價值的實例，解決了一般性的實施問題，但沒有提供詳細的實施步驟。

AIR1871給出了EHM開發(fā)實施“經(jīng)驗教訓”，針對多個類型的發(fā)動機EHM開發(fā)案例，給出了簡要的技術(shù)描述、設(shè)計要求、研發(fā)成就、經(jīng)驗教訓和未來建議，包含了EHM地面系統(tǒng)、金屬屑末、滑油、傳動等系統(tǒng)。

2020年10月發(fā)布的AIR5871A發(fā)動機故障預測標準，給出了故障預測的含義、能力和局限性，以及現(xiàn)有故障預測方法的使用指南和示例，但沒有涉及驗證和技術(shù)實現(xiàn)。

ARP5120《航空燃氣渦輪發(fā)動機健康管理系統(tǒng)開發(fā)與集成指南》提供了適用于端到端EHM系統(tǒng)開發(fā)的最佳實踐推薦、程序和技術(shù)，以指導飛機發(fā)動機和輔助動力裝置(APU)的高可靠性EHM系統(tǒng)的軟硬件功能設(shè)計、開發(fā)、集成、驗證和確認。本規(guī)范也給出了EHM系統(tǒng)研制要素、方法、活動和技術(shù)要求，包含了EHM系統(tǒng)的機載部分和地面部分，以開發(fā)和驗證高可靠度EHM。

ARP5120提供了典型EHM系統(tǒng)參數(shù)需求、樣本參數(shù)矩陣、接口參數(shù)類型、信號數(shù)據(jù)處理方法，考慮了氣路性能、機械參數(shù)、低周疲勞和發(fā)動機歷史數(shù)據(jù)記錄，EHM地面系統(tǒng)功能設(shè)計需求和維修系統(tǒng)接口需求。

2.2.2 EMS性能評估指標

AIR7999《發(fā)動機監(jiān)控管理系統(tǒng)的故障診斷與預測指標體系》融合擴展了以前發(fā)布的AIR4985《發(fā)動機監(jiān)測系統(tǒng)性能的量化評價方法》和AIR5909《EHM系統(tǒng)故障預測指標》，以適應近年來發(fā)動機故障診斷與預測技術(shù)的快速發(fā)展和應用，提供了故障診斷與預測模型算法及EHM系統(tǒng)規(guī)范化的性能和效能度量指標體系、必要的指標定義和數(shù)據(jù)源。

2.2.3 典型系統(tǒng)及部件PHM標準

AIR1828C給出了發(fā)動機滑油系統(tǒng)監(jiān)測指南，描述了滑油系統(tǒng)性能監(jiān)測、金屬屑末監(jiān)測和狀態(tài)監(jiān)測的技術(shù)、方法、分析及應用。

ARP1839《航空渦輪發(fā)動機振動監(jiān)測系統(tǒng)(EVM)指南》重點介紹了系統(tǒng)設(shè)計考慮因素，也描述了目前正在使用的EVM系統(tǒng)及其未來發(fā)展趨勢。AS5391、AS5392、AS5393、AS5394、AS5395涵蓋了HUMS更多方面。

AIR4174A給出了渦軸發(fā)動機動力傳動系統(tǒng)監(jiān)測指南，可以幫助管理層、設(shè)計人員和用戶確定發(fā)動機動力傳動系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測需求、定義技術(shù)成熟度和應用風險、監(jiān)測技術(shù)和組件選擇、優(yōu)化監(jiān)測系統(tǒng)性能和成本效益。涵蓋了發(fā)動機動力傳動系統(tǒng)部件、接口、傳動裝置、齒輪箱、吊架軸承、軸系和相關(guān)旋轉(zhuǎn)附件、螺旋槳和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。

AIR5317A《飛機輔助動力單元(APU)健康管理指南》給出了APU主要監(jiān)測參數(shù)清單和數(shù)據(jù)處理方法，為健康管理系統(tǒng)開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

AIR1900A給出了發(fā)動機溫度監(jiān)測元件和系統(tǒng)選用指南，涉及發(fā)動機的各個區(qū)域溫度測量方法和監(jiān)測硬件的選擇準則。AIR65給出了幾種典型噴氣發(fā)動機熱電偶的性能及修正方法，以校正熱電偶的設(shè)計、傳導、輻射、響應速度和氣體速度的影響。ARP690給出了測量空氣與排氣溫度的標準無遮蔽連接熱電偶設(shè)計規(guī)范，包括熱電偶電動勢測量校正、導桿類型、傳導誤差控制要求等。AIR46B討論了發(fā)動機鎳鎘鋁熱電偶的測量準備與使用。ARP464、ARP465B分別給出了發(fā)動機溫度傳感器表貼安裝設(shè)計、法蘭結(jié)構(gòu)安裝設(shè)計指南。

2.2.4 EHM系統(tǒng)持續(xù)適航要求

ARP5987給出了EHM系統(tǒng)生命周期維護信用保證流程，提供了EHM系統(tǒng)維護信用保證流程和檢查表的詳細使用指導、應用案例。它適用于端到端EHM系統(tǒng)的整個生命周期，包含機載系統(tǒng)和地面系統(tǒng)，實際應用時以檢查單的形式來體現(xiàn)這一標準化流程。該文件沒有規(guī)定EHM硬件或軟件保證水平，其安全保證等級由“申請人”和適航監(jiān)管機構(gòu)共同確定。

為了支持飛機的持續(xù)適航性，SAE E-32委員會制定了ARP6835《基于持續(xù)適航的飛機發(fā)動機監(jiān)測系統(tǒng)》標準，特別強調(diào)支持ETOPS運行規(guī)章要求，發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測程序必須能在航前確定發(fā)動機是否能夠在批準的發(fā)動機運行限制范圍內(nèi)提供所需的最大持續(xù)功率或推力、引氣和功率提取。應用EMS系統(tǒng)檢測、預測這種惡化或故障征兆，對減少機隊運行事件和中斷至關(guān)重要。EMS預測和檢測的準確性應該保證在允許范圍。

2.3 SAE AISCSHM委員會

截至目前，SAE AISC-SHM(Aerospace Industry Steering Committee on Structural Health)已發(fā)布3項、正在編制1項共計4項標準[51-53]，涉及了固定翼和旋翼飛機結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測實施、損傷檢測能力評估分析、適航要求。

ARP6461提供了固定翼飛機結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測實施指南，適用于SHM的定義、開發(fā)和認證。

AIR6892提供了旋翼飛機SHM技術(shù)的定義、開發(fā)、集成、認證和部署方面的指導。重點解決旋翼飛機上實施SHM的獨特性，沒有重復ARP6461中的通用部分。

ARP6821提供了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)損傷檢測能力評估指南。該指南給出了量化評價方法，評價SHM系統(tǒng)的能力。

AIR6245給出了軍方和工業(yè)方關(guān)于SHM的要求與難點，幫助SHM系統(tǒng)開發(fā)人員理解軍方發(fā)布的大量適航規(guī)章、要求和標準。

2.4 FAA 標準組織

PHM系統(tǒng)應遵循的適航規(guī)范，主要包括FAA AC43-218、FAA Order 8110.49、FAA 25-356-SC及FAA AC29C MG-15。

FAA AC43-218《飛機綜合健康管理系統(tǒng)(IAHM)的運行批準》給出了飛機健康管理系統(tǒng)可接受的端到端開發(fā)流程、方法指南與適航符合性要求。即將發(fā)布的AC43-218將為運營人獲得飛機和發(fā)動機健康管理系統(tǒng)持續(xù)適航符合性批準提供指導。該文件包括以下幾方面內(nèi)容：

1)提供IAHM系統(tǒng)開發(fā)指南，包括飛機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)分析/實施；

2)描述設(shè)計批準持有人(DAH)的責任；

3)飛機維護的觸發(fā)要求；

4)系統(tǒng)培訓、數(shù)據(jù)及其傳輸安全要求；

5)不得代替的性能必檢項目(RII)；

6)運營人操作程序和監(jiān)管方通告事項。

FAA Order 8110.49A機載軟件批準指南，用來指導飛機認證服務，即如何應用DO-178B批準機載軟件。

FAA 25-356-SC是針對波音787飛機創(chuàng)新的飛機機載數(shù)字網(wǎng)絡和計算機軟件系統(tǒng)發(fā)布的安全標準，以保護飛機系統(tǒng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡免受未經(jīng)授權(quán)的訪問，建立與現(xiàn)有標準規(guī)定的安全水平相等的安全水平。

FAA AC29C MG-15是旋翼飛機HUMS的適航性建議，給出了HUMS的驗證、安裝、認證、持續(xù)適航的實施方法步驟。

2.5 ARINC標準組織

ARINC美國航空無線電公司制定的ARINC624《飛機機載維護系統(tǒng)設(shè)計指南》和ARINC604《機內(nèi)測試設(shè)備設(shè)計和使用指南》[55]兩項標準，是現(xiàn)代民航飛機維修系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)的核心規(guī)范。機載維護系統(tǒng)通常被視為飛機PHM機載系統(tǒng)。

ARINC604描述了航線維修中BITE的角色、航電設(shè)備對BITE規(guī)格要求，提出了BITE設(shè)計和使用、集中式故障顯示系統(tǒng)(CFDS)標準和數(shù)據(jù)存儲要求，其目標是幫助用戶降低維修成本、提高維修效率、簡化維修程序并縮減人員培訓。

ARINC624綜合了每個成員系統(tǒng)LRU中的BITE系統(tǒng)、BITE接口與訪問系統(tǒng)、綜合數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、故障和失效的自動隔離(CMC)以及狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)(ACMS)的具體設(shè)計標準。

2.6 MIMOSA標準組織

機器信息管理開放系統(tǒng)聯(lián)盟(MIMOSA)是一個非盈利性行業(yè)協(xié)會，由工業(yè)資產(chǎn)管理系統(tǒng)供應商及工業(yè)資產(chǎn)最終用戶組成。OSA-CBM規(guī)范最初由MIMOSA以及多個CBM技術(shù)應用企業(yè)(如波音、GE、Rockwell Collins等)共同制定，由MIMOSA對標準進行管理維護，版本經(jīng)過多次更新，已經(jīng)比較完善。

OSA-CBM標準對ISO13374定義的CBM系統(tǒng)的功能架構(gòu)進行了細化設(shè)計，CBM系統(tǒng)需遵循的體系結(jié)構(gòu)，從邏輯上分為傳感器層、數(shù)據(jù)處理層、狀態(tài)監(jiān)測層、健康評估層、預測層、決策支持層和表示層共七個層次，還包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)通信接口、算法組織以及從信號采集到?jīng)Q策建議的數(shù)據(jù)處理流程的規(guī)定。ARP6290、ARP1587即是基于OSA-CBM標準編制了飛機及發(fā)動機健康管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計指南。

2.7 RTCA標準組織

RTCA是由美國民間非營利性股份公司運作的國際著名組織，主要針對航空領(lǐng)域內(nèi)的通信、導航、監(jiān)視和空中交通管理系統(tǒng)問題，提出一致性的建議。在健康管理系統(tǒng)研發(fā)當中，DO-178B、DO-160G、DO-254和DO-278四份標準可分別作為對機載軟件認證、環(huán)境條件和測試程序、機載硬件和地面軟件的要求[55]。

2.8 IEEE標準組織

2017年IEEE發(fā)布了《1856 電子系統(tǒng)PHM的標準框架》[56]，用于支持電子系統(tǒng)的PHM系統(tǒng)的規(guī)劃，內(nèi)容覆蓋了PHM名詞術(shù)語定義，PHM系統(tǒng)能力、功能模型、全壽命周期過程、性能度量等框架性指導。

與PHM有關(guān)的還有IEEE Std1232《面向所有測試環(huán)境的人工智能交換和服務標準》和IEEE Std1636《維修信息收集和分析的軟件接口標準》系列標準，用于電子系統(tǒng)的測試性分析設(shè)計。

3 我國民機PHM標準體系建設(shè)淺析

3.1 我國PHM標準研究差距

目前我國現(xiàn)有民機PHM標準主要針對測試性、狀態(tài)監(jiān)測等方面，幾大航空公司豐富的國外PHM系統(tǒng)的使用及開發(fā)經(jīng)驗、飛機主制造商及供應商PHM技術(shù)預研和應用成果形成了部分企標和行標，如參考ARP1587形成的7個HB/Z 286系列《發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計實施指南》仍為1996版，國內(nèi)民機主制造商僅形成了少量的健康管理功能試驗方法、通用要求、研制程序等企業(yè)標準，主要用于機載PHM，呈現(xiàn)零散、局部、獨立的特點，缺少系統(tǒng)性的標準規(guī)范體系及框架的規(guī)劃與建設(shè)，導致系統(tǒng)研制過程中架構(gòu)與數(shù)據(jù)接口設(shè)計、驗證與實施等方面缺乏依據(jù)和指導。目前，我國PHM標準編制和應用都與國外存在較大的差距。

3.2 我國民機PHM標準體系框架設(shè)計

基于上述國外先進健康管理相關(guān)標準體系的分析與理解，參考SAE HM-1標準規(guī)范體系的規(guī)劃和建設(shè)思路，本文初步規(guī)劃了我國民用飛機健康管理標準體系，如圖2所示，體現(xiàn)了PHM標準體系多維度不同層面的技術(shù)要素，涵蓋了從組織目標、系統(tǒng)需求，到系統(tǒng)架構(gòu)與詳細設(shè)計/典型系統(tǒng)及部件、確認驗證與取證、應用實施等PHM系統(tǒng)實現(xiàn)過程，并給出了各專題下分解的標準題目。

圖2 民用飛機健康管理標準體系框架

我國PHM標準編制，應首先通過借鑒轉(zhuǎn)化SAE、ARINC、FAA等的健康管理標準技術(shù)要素、標準體系及實施經(jīng)驗，基于航空公司/維修單位、飛機主制造商、系統(tǒng)供應商的使用場景和業(yè)務需求、研制模式，以實現(xiàn)自主知識產(chǎn)權(quán)的民用飛機健康管理為引領(lǐng)，通過持續(xù)積累PHM技術(shù)和工程實踐經(jīng)驗，開發(fā)PHM技術(shù)與系統(tǒng)的企業(yè)規(guī)范和行業(yè)標準規(guī)范體系，滿足航空公司的運營維修和民機型號研制需求，達到深化和推動我國民機健康管理技術(shù)進步和應用的目標，并積極參與國際標準組織。

在實施層面，可由中國航空學會各專業(yè)技術(shù)委員會組織成立編制工作組，在“十四五”、“十五五”期間，跟蹤分析行業(yè)最新PHM需求、經(jīng)驗和技術(shù)，設(shè)定民機PHM標準規(guī)范的發(fā)展路線圖，進行標準規(guī)范的編制宣貫、應用監(jiān)控、反饋修訂。

4 結(jié)論

1)全面梳理分析了國外民用飛機健康管理標準體系的編制現(xiàn)狀、核心內(nèi)容和應用范圍。

2)國外已經(jīng)建立起民機PHM數(shù)據(jù)信息流程、研制流程、專業(yè)技術(shù)對象等多維度、多層次、相對成熟的標準體系。

3)首次提出了我國民用飛機健康管理標準體系完整的初步規(guī)劃建議，編制工作實施思路。