飛機(jī)電子系統(tǒng)發(fā)展對(duì)維護(hù)工作的價(jià)值

劉 斐

（東方航空技術(shù)有限公司，上海 200335）

0 引言

近年來，飛機(jī)由于電子系統(tǒng)故障而引發(fā)的飛行事故屢見不鮮，飛機(jī)維護(hù)管理人員在日常工作中對(duì)于飛機(jī)電子系統(tǒng)故障問題和后期維修管理問題的關(guān)注程度也在逐漸提升。當(dāng)前，電子信息技術(shù)在航空飛機(jī)中的廣泛應(yīng)用，不僅有效提升航空飛行器在飛行過程中的安全性和穩(wěn)定性，也為飛機(jī)乘客帶來更舒適的乘坐體驗(yàn)。這些電子系統(tǒng)的應(yīng)用也會(huì)出現(xiàn)一系列的故障問題，加大了電子系統(tǒng)后期維護(hù)管理人員的工作難度。維護(hù)管理人員在日常工作過程中主要面對(duì)的是數(shù)字通信技術(shù)方面的故障問題，如果只是單純分析電子系統(tǒng)的電路問題，很難發(fā)現(xiàn)故障所屬類型。隨著新型的飛機(jī)電子系統(tǒng)飛速發(fā)展，電子系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的故障呈現(xiàn)往往更加復(fù)雜，僅僅依靠傳統(tǒng)的工作方案很難解決這些新的故障問題。

1 航空電子系統(tǒng)故障監(jiān)測(cè)技術(shù)

1.1 分類故障監(jiān)測(cè)技術(shù)

航空飛行器中的電子系統(tǒng)在應(yīng)用過程中具有較高的復(fù)雜性，內(nèi)部包含的電子元件數(shù)量眾多，在日常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中對(duì)內(nèi)部電子元件的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)較為困難。為了做好對(duì)電子系統(tǒng)中電子元件的監(jiān)測(cè)工作，航空電子監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必須要針對(duì)電子系統(tǒng)運(yùn)行的故障監(jiān)測(cè)技術(shù)加以改進(jìn)。PHM（Prognostics Health Management，故障預(yù)測(cè)與健康管理）技術(shù)能夠有效解決這一問題，該技術(shù)在應(yīng)用過程中具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。PHM 技術(shù)在監(jiān)測(cè)工作中能夠有針對(duì)性地對(duì)故障信息進(jìn)行采集和提取，即使面對(duì)復(fù)雜的航空飛機(jī)電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，PHM 分類故障監(jiān)測(cè)技術(shù)也能夠迅速提取出故障問題的相關(guān)參數(shù)。這項(xiàng)分類故障監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)于未來航空事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展起到一定的輔助作用，不僅能夠在電子系統(tǒng)的故障測(cè)評(píng)方面發(fā)揮重要功能，同時(shí)，還能夠在飛機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下及時(shí)采集有效參數(shù)，為航空事業(yè)的進(jìn)一步研發(fā)提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

1.2 飛機(jī)電子系統(tǒng)故障診斷機(jī)

航空飛機(jī)在對(duì)電子系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷時(shí)，需要經(jīng)過較為復(fù)雜的程序性檢測(cè)，包括對(duì)故障問題的預(yù)測(cè)、信息參數(shù)計(jì)算、問題分析等步驟，在極為特殊的條件下，還需要對(duì)故障檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入剖析，對(duì)故障問題進(jìn)行預(yù)估，才能夠準(zhǔn)確判斷故障位置。在航空電子系統(tǒng)的內(nèi)部使用現(xiàn)代化故障診斷技術(shù)，需要考慮到系統(tǒng)內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)在聯(lián)系，并根據(jù)內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系設(shè)置相關(guān)的矩陣模型，構(gòu)建相對(duì)科學(xué)的故障診斷模型。近年來，通過對(duì)航空電子系統(tǒng)在運(yùn)行過程中發(fā)生的故障問題進(jìn)行調(diào)查，航空電子系統(tǒng)大部分故障問題屬于不可復(fù)現(xiàn)（CND）故障問題，故障的主要原因是前期測(cè)試工作不充足，導(dǎo)致在飛行過程中外界環(huán)境發(fā)生變化引發(fā)的信號(hào)接觸點(diǎn)不良問題，航空電子系統(tǒng)的故障診斷面臨著巨大的挑戰(zhàn)。而在電子故障診斷技術(shù)發(fā)展的過程中，可以利用綜合型的科學(xué)算法來避免這種單一矩陣模型帶來的故障診斷局限性，綜合性算法能夠?qū)⑼饨绛h(huán)境因素考慮在內(nèi)，從客觀的程度上確保了分析模型建立的使用價(jià)值，并且能夠有效地提升航空電子故障診斷等效率和質(zhì)量。

當(dāng)前，電子故障診斷技術(shù)主要可以分為模型解析診斷技術(shù)、知識(shí)方法診斷技術(shù)、信號(hào)處理診斷技術(shù)：①模型解析診斷技術(shù)主要是指對(duì)故障區(qū)域的電子系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)建立起相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并且按照數(shù)學(xué)算法對(duì)故障信息參數(shù)進(jìn)行處理；②知識(shí)方法診斷技術(shù)主要是通過分析電子系統(tǒng)運(yùn)行過程中的運(yùn)行邏輯關(guān)系和數(shù)理邏輯關(guān)系，通過推算和概念運(yùn)用實(shí)現(xiàn)對(duì)故障問題知識(shí)化的判斷；③信息處理診斷技術(shù)主要是分析電子信息系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的信號(hào)特點(diǎn)，通過考慮到信號(hào)的相關(guān)參數(shù)，如信號(hào)方差、信號(hào)散發(fā)頻率、信號(hào)幅值等參數(shù)從而判斷出準(zhǔn)確的故障區(qū)域[1]。

1.3 數(shù)據(jù)融合技術(shù)

當(dāng)前航空飛機(jī)應(yīng)用的電子系統(tǒng)故障問題，在維護(hù)過程中并不是由單一信息就能夠準(zhǔn)確判斷出故障問題的，數(shù)據(jù)融合技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)故障信息的綜合處理，將不同維度的信息進(jìn)行整合，故障診斷更加準(zhǔn)確可靠。數(shù)據(jù)融合技術(shù)是將飛機(jī)電子系統(tǒng)運(yùn)行過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)與科學(xué)算法相結(jié)合，在計(jì)算過程中，優(yōu)化飛機(jī)電子系統(tǒng)的健康管理方式，提升飛機(jī)電子系統(tǒng)運(yùn)行故障問題的前期預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電子系統(tǒng)運(yùn)行過程中綜合數(shù)據(jù)的深度剖析[2]。

1.4 故障信息預(yù)測(cè)技術(shù)

航空電子系統(tǒng)包含眾多電子元件，內(nèi)部的構(gòu)造呈現(xiàn)出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，航空電子系統(tǒng)故障診斷工作一直以來都是困擾航空電子技術(shù)發(fā)展的重要難題。在故障診斷過程中，航空電子系統(tǒng)的故障種類繁雜，并且在發(fā)生故障問題時(shí)電子元件呈現(xiàn)形態(tài)和表現(xiàn)形式具有一定的差異性，如果故障問題的程度不同，電子元件所呈現(xiàn)出的運(yùn)行特點(diǎn)也大不相同。尤其是當(dāng)電子信息系統(tǒng)發(fā)生故障問題時(shí)，對(duì)于電子元件的檢測(cè)時(shí)間較短，這也是故障問題判斷的重難點(diǎn)問題之一。采用電子系統(tǒng)故障預(yù)測(cè)技術(shù)，能夠有效解決檢測(cè)時(shí)間較短的問題，并且利用相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息庫(kù)建立起故障分析模型。模型可以通過分析電子信息系統(tǒng)故障發(fā)生時(shí)的外界條件和內(nèi)部相關(guān)參數(shù)，對(duì)電子系統(tǒng)故障問題發(fā)生的條件進(jìn)行科學(xué)判斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)電子信息故障問題的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

電子信息故障預(yù)測(cè)技術(shù)應(yīng)用的算法，主要應(yīng)用了參數(shù)模型法和非參數(shù)模型法這兩種。參數(shù)模型法主要是總結(jié)飛機(jī)故障發(fā)生時(shí)的歷史參數(shù)變化規(guī)律，建立起相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)未來飛機(jī)電子系統(tǒng)故障狀態(tài)的推導(dǎo)和判斷。而非參數(shù)模型法并不需要依托精準(zhǔn)的歷史數(shù)據(jù)信息，通過對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)和對(duì)運(yùn)行狀態(tài)下多項(xiàng)信息的整合分析，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)飛機(jī)電子系統(tǒng)故障問題的預(yù)判[3]。

2 對(duì)電子系統(tǒng)維護(hù)工作的影響

2.1 多樣化的維護(hù)功能

為了更好地實(shí)現(xiàn)飛機(jī)飛行過程中的交通管制，確保航空飛機(jī)運(yùn)行的安全性，實(shí)現(xiàn)航空領(lǐng)域飛機(jī)的有序運(yùn)行，必須要解決好當(dāng)前空中交通管理的容量問題。針對(duì)航線規(guī)劃，國(guó)際中航空領(lǐng)域推薦將部分飛機(jī)航線的決策權(quán)和控制權(quán)下放到飛機(jī)的駕駛艙中，這樣就能夠有效地簡(jiǎn)化地面航空飛行線路的控制管理工作流程，保障地面航空管理人員能夠?qū)⒏嗟木Ψ旁谔幚砥渌展芄ぷ髦?。航線決策權(quán)和控制權(quán)的下放也能讓飛機(jī)充分地應(yīng)用航空飛行領(lǐng)域，提高到達(dá)目的地的飛行效率[4]。國(guó)際航空組織的相關(guān)專家學(xué)者認(rèn)為，科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)在電子技術(shù)的發(fā)展，能夠推動(dòng)飛機(jī)導(dǎo)航技術(shù)的質(zhì)變，有效解決航空管理工作中的航空領(lǐng)域容量問題。但是想要真正地達(dá)到電子技術(shù)在航空領(lǐng)域管理工作中的高效應(yīng)用，還必須要從根源上完善飛機(jī)電子系統(tǒng)，讓飛機(jī)電子系統(tǒng)能夠在飛機(jī)運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)更加豐富的功能。飛機(jī)電子系統(tǒng)的更新和發(fā)展會(huì)對(duì)飛機(jī)電子系統(tǒng)的后期維護(hù)工作帶來一系列的問題，增加電子系統(tǒng)后期維護(hù)管理人員的日常工作量和工作難度。面對(duì)這樣的發(fā)展方向，飛機(jī)電子系統(tǒng)的維護(hù)管理工作人員也應(yīng)該切實(shí)地提升自身的業(yè)務(wù)能力，適應(yīng)航空電子系統(tǒng)不斷發(fā)展的現(xiàn)狀[5]。

2.2 開放式的系統(tǒng)架構(gòu)

開放式的航空飛機(jī)電子系統(tǒng)是美國(guó)開放式系統(tǒng)聯(lián)合工作組首先提出的，開放式的電子系統(tǒng)當(dāng)前已經(jīng)被世界工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，體現(xiàn)出了一定成效。這些開放式的電子系統(tǒng)，通常都是沒有經(jīng)過統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)，如果這些電子系統(tǒng)應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)將更便于管理[6]。當(dāng)前，航空飛機(jī)電子系統(tǒng)中如果采用開放式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)接口統(tǒng)一的狀態(tài)下，就能夠有效降低后期維護(hù)管理過程中的成本投入，更方便對(duì)飛機(jī)電子系統(tǒng)電子元件的制造。過去采用的聯(lián)合式電子系統(tǒng)，如果在維護(hù)管理的過程中改變某項(xiàng)處理器的應(yīng)用性能，在工作過程中面臨很大難度。這主要是由于聯(lián)合系統(tǒng)中的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)中存在密不可分的關(guān)系，因此在更換電子元件時(shí)，必須要對(duì)與之相連接的軟件系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，才能夠確定這一操作是否會(huì)對(duì)飛機(jī)的整體電子系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。而采用開放式的電子結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，只需要對(duì)故障的原部件進(jìn)行更換即可，有效提升了系統(tǒng)維修的效率[7]。

3 結(jié)語

飛機(jī)電子系統(tǒng)的現(xiàn)代化發(fā)展對(duì)于飛機(jī)管理工作帶來了質(zhì)的影響，電子系統(tǒng)的發(fā)展在一定程度上增加了電子系統(tǒng)日常維護(hù)管理的難度。在新的發(fā)展技術(shù)下，維護(hù)工作人員應(yīng)該順應(yīng)電子系統(tǒng)發(fā)展的要求，切實(shí)提升自身的業(yè)務(wù)能力，確保電子系統(tǒng)在航空飛行中的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。