QAR的發(fā)展新趨勢(shì)

Paul Seidenman David Spanovich

隨著新一代飛機(jī)變得更加數(shù)字化，飛機(jī)上產(chǎn)生的數(shù)據(jù)越來(lái)越多，快速存取記錄器（QAR）對(duì)于確定飛機(jī)系統(tǒng)性能和維護(hù)趨勢(shì)變得愈發(fā)重要。

GE航空數(shù)字技術(shù)首席工程師Matt Wiseman指出，QAR是一個(gè)機(jī)載可配置的數(shù)據(jù)記錄器，它從多個(gè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)總線(xiàn)捕獲完整的飛行數(shù)據(jù)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)，例如轉(zhuǎn)子速度、氣路溫度和壓力、潤(rùn)滑油和燃料系統(tǒng)溫度和壓力以及振動(dòng)數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)可以被用來(lái)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)及其部件和子系統(tǒng)的整體性能，還可以被用來(lái)解析未來(lái)故障的特征或前兆，甚至被用來(lái)推斷返廠維修的時(shí)間和預(yù)測(cè)性維修的工作范圍。

GE航空互聯(lián)飛機(jī)項(xiàng)目總監(jiān)Kevin Duffner表示，QAR是預(yù)測(cè)性維護(hù)的起點(diǎn)，因?yàn)樗鼈兲峁┝诉B續(xù)的飛行數(shù)據(jù)，這對(duì)于數(shù)據(jù)分析非常關(guān)鍵。能力更強(qiáng)的飛機(jī)健康管理系統(tǒng)在預(yù)測(cè)性維護(hù)計(jì)劃中的應(yīng)用越來(lái)越重要，因?yàn)樗鼈兡懿蹲降礁S富的信息，支持雙向通信，并能快速重新配置以滿(mǎn)足新的需求。隨著時(shí)間的推移，QAR在三個(gè)主要指標(biāo)方面——容量、連接性和功能有所發(fā)展。首先，新一代的飛機(jī)相比前一代會(huì)產(chǎn)生更多的數(shù)據(jù)，QAR的容量也必須相應(yīng)增加；其次連接性方面，QAR收集數(shù)據(jù)的方式逐漸從手動(dòng)數(shù)據(jù)收集轉(zhuǎn)向蜂窩式傳輸，在某些情況下，利用衛(wèi)星和空對(duì)地通信方法進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)；第三，就功能而言，QAR之前往往僅限于數(shù)據(jù)記錄，但是現(xiàn)在QAR可以作為飛機(jī)接口設(shè)備，支持雙向通信，并提供類(lèi)似“儀表板”的數(shù)據(jù)看板來(lái)支持維護(hù)人員的工作。

漢莎技術(shù)公司的預(yù)測(cè)性維護(hù)和航空電子工程師Felix Hammes認(rèn)為，盡管既定的飛行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)計(jì)劃使飛行安全部門(mén)成為航空公司內(nèi)部最大的QAR數(shù)據(jù)用戶(hù)群，然而在過(guò)去10年中，QAR數(shù)據(jù)的用戶(hù)群已經(jīng)從飛行安全部門(mén)逐漸擴(kuò)展到很多其他的部門(mén)。其中一個(gè)新的用戶(hù)群是燃油效率部門(mén)，他們正在使用QAR數(shù)據(jù)來(lái)了解和模擬燃油消耗情況。例如，他們通過(guò)分析QAR數(shù)據(jù)提出更好的節(jié)油建議，并在實(shí)施改變后跟蹤效果。顯然，要做到這一點(diǎn)，重要的是采用更多定制的QAR數(shù)據(jù)，包括來(lái)自燃油管理系統(tǒng)的信息。此外，在MRO業(yè)務(wù)中，維護(hù)部門(mén)已經(jīng)投入了相當(dāng)大的努力，致力于利用QAR數(shù)據(jù)提高航空公司的技術(shù)簽派可靠性，并降低其維護(hù)成本。

QAR設(shè)備供應(yīng)商Avionica公司的產(chǎn)品與服務(wù)副總裁Scott Ridge表示，目前Avionica公司有多款功能強(qiáng)大的QAR產(chǎn)品可供選用。一種是能提供無(wú)線(xiàn)和手動(dòng)下載功能的QAR，這一產(chǎn)品通常能滿(mǎn)足航空公司最低的飛行品質(zhì)監(jiān)控（FOQA）要求。而另一種QAR產(chǎn)品不僅能夠提供從更多飛機(jī)系統(tǒng)中手動(dòng)或無(wú)線(xiàn)收集數(shù)據(jù)的功能，還可以保證通過(guò)云服務(wù)器上的應(yīng)用和分析功能實(shí)時(shí)使用收集到的數(shù)據(jù)。而Avionica公司的旗艦產(chǎn)品aviONS，則相當(dāng)于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和應(yīng)用平臺(tái)，它在維護(hù)功能方面具有 “基本QAR的所有能力”，但同時(shí)還可以被用于從其他系統(tǒng)和機(jī)載分析應(yīng)用中收集信息，以及托管其他應(yīng)用和與連接系統(tǒng)對(duì)接。

aviONS設(shè)備通常安裝在電子設(shè)備艙，Avionica公司也提供了另外一個(gè)選項(xiàng)，就是可以安裝在某些機(jī)型的駕駛艙測(cè)試插座上。aviONS具有開(kāi)放的架構(gòu)，在軟件上使用Docker容器，允許整合第三方應(yīng)用。根據(jù)Avionica公司提供的信息可知，大多數(shù)基本的QAR主要記錄ARINC 717數(shù)據(jù)，這與進(jìn)入飛行數(shù)據(jù)記錄器的數(shù)據(jù)相同，它們也被允許從其他幾個(gè)系統(tǒng)（包括飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）獲得一個(gè)或兩個(gè)通道的ARINC 429數(shù)據(jù)。而Avionica的產(chǎn)品系列可以直接連接到多個(gè)429總線(xiàn)上，以幫助運(yùn)營(yíng)人獲得執(zhí)行其維護(hù)操作質(zhì)量保證計(jì)劃所需的特定系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。在提及QAR技術(shù)如何助力飛機(jī)維護(hù)時(shí)，Avionica公司表示，它使運(yùn)營(yíng)人積極主動(dòng)地進(jìn)行維護(hù)成為可能，即飛機(jī)行駛過(guò)程中維護(hù)部門(mén)就可以根據(jù)QAR數(shù)據(jù)開(kāi)始著手排除故障，準(zhǔn)備排故和修理所需要的零備件和資源，這樣航班基本上不會(huì)出現(xiàn)延誤和取消。

Teledyne公司戰(zhàn)略計(jì)劃和聯(lián)盟總監(jiān)Peter Alexander表示， QAR技術(shù)將毫無(wú)疑問(wèn)地繼續(xù)朝著無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)姆较虬l(fā)展。這一技術(shù)可以追溯到20年前，由Teledyne Controls開(kāi)發(fā)的無(wú)線(xiàn)傳輸專(zhuān)利。1999年，Teledyne成功地完成了該類(lèi)型QAR在航空公司的首次安裝，每次飛行后通過(guò)當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的2G蜂窩網(wǎng)絡(luò)可以自動(dòng)進(jìn)行FOQA數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)下載。從那時(shí)起，航空公司的數(shù)據(jù)需求呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，Teledyne使用的蜂窩通信標(biāo)準(zhǔn)也從2G發(fā)展到了5G，無(wú)線(xiàn)QAR技術(shù)的使用幫助航空公司實(shí)現(xiàn)了預(yù)測(cè)性維護(hù)和飛機(jī)健康監(jiān)測(cè)。特別是在發(fā)動(dòng)機(jī)管理方面，無(wú)線(xiàn)QAR數(shù)據(jù)傳輸可以在飛機(jī)著陸后幾分鐘內(nèi)捕獲故障或趨勢(shì)性問(wèn)題，有利于航空公司減少整體人力成本和避免昂貴的完整發(fā)動(dòng)機(jī)更換。普惠公司還嘗試與Teledyne公司合作，為其發(fā)動(dòng)機(jī)EngineWise項(xiàng)目及時(shí)提供數(shù)據(jù)，從而為航空公司實(shí)現(xiàn)高效的發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)監(jiān)控，以防止發(fā)動(dòng)機(jī)的非例行更換。

Teledyne公司的Peter Alexander同時(shí)提到，QAR技術(shù)之前主要用于飛行后的數(shù)據(jù)分析，但是如今QAR的發(fā)展正朝著實(shí)時(shí)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚯斑M(jìn)。利用QAR與衛(wèi)星通信系統(tǒng)或其他支持互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的技術(shù)進(jìn)行整合，這將大大改變航空公司的運(yùn)營(yíng)方式，使其能夠獲得實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)，并在日常運(yùn)營(yíng)和計(jì)劃維護(hù)中做出針對(duì)性的優(yōu)化決策，以降低航空公司運(yùn)營(yíng)成本。例如，一些北美的大型航空公司利用Teledyne的GroundLink Comm+無(wú)線(xiàn)QAR技術(shù)提供數(shù)據(jù)，以填充和完善他們的內(nèi)部系統(tǒng)和預(yù)測(cè)算法。此外，數(shù)據(jù)分析師能夠輕松地?cái)U(kuò)展Teledyne Comm+ QAR上的數(shù)據(jù)框架，以設(shè)置更多感興趣的參數(shù)。作為OEM，Teledyne完全支持航空公司的數(shù)據(jù)主權(quán)要求和他們自己內(nèi)部制定的預(yù)測(cè)性維護(hù)計(jì)劃。展望未來(lái)，Teledyne認(rèn)為QAR與衛(wèi)星通信系統(tǒng)的整合將更加緊密，“云中黑盒”系統(tǒng)將成為歷史，在將來(lái)不管飛機(jī)處于哪個(gè)飛行階段，QAR技術(shù)將實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)到地面的目標(biāo)。

漢莎技術(shù)公司認(rèn)為，QAR技術(shù)演化的新趨勢(shì)將迫使航空公司更廣泛地考慮到5G兼容性。航空業(yè)目前正面臨著全球許多地區(qū)的2G和3G移動(dòng)電話(huà)網(wǎng)絡(luò)停用所帶來(lái)的挑戰(zhàn)，顯然在未來(lái)幾年內(nèi)會(huì)有更多的地區(qū)停用這些移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，而無(wú)線(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)對(duì)于今天QAR的使用場(chǎng)景來(lái)說(shuō)卻是強(qiáng)制性的，這就要求航空公司從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮至少應(yīng)該將設(shè)備升級(jí)到具備4G能力，以確保數(shù)據(jù)正常傳輸。對(duì)于那些尚未開(kāi)始著手處理2G/3G停用問(wèn)題的運(yùn)營(yíng)人特別是擁有大型機(jī)隊(duì)的航空公司來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在開(kāi)始執(zhí)行改裝計(jì)劃可能已經(jīng)有點(diǎn)晚了，因?yàn)檫@是一個(gè)極為耗時(shí)的工程。A519E82C-1B87-49C6-BFAC-477663B4CB42