面向智能保障的航空測試技術(shù)應用與發(fā)展

王 紅, 喬廣星, 靳小波, 楊占才, 陳洪全, 封錦琦

(1.航空工業(yè)北京長城航空測控技術(shù)研究所,北京 101111;2.航空工業(yè)成都飛機工業(yè)(集團)有限責任公司,四川 成都 610092)

航空測試技術(shù)是指在航空產(chǎn)品研制、生產(chǎn)和使用過程中,為了驗證產(chǎn)品新理論、新方法、新方案的正確性與可行性,確定產(chǎn)品功能、性能或當前狀態(tài),以及為發(fā)現(xiàn)或預測產(chǎn)品的故障所實施的獲取產(chǎn)品定性或定量數(shù)據(jù),進行數(shù)據(jù)處理、分析與評定等相關(guān)技術(shù)及活動的總稱[1]。航空裝備智能保障技術(shù)是指以人工智能、機器人、大數(shù)據(jù)、云計算、數(shù)字孿生、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新興技術(shù)的發(fā)展和應用為前提,與一體化聯(lián)合保障需求相適應,為實現(xiàn)狀態(tài)感知全面化、保障決策智能化、作業(yè)執(zhí)行自主化、監(jiān)督控制智能化、信息集成融合化、組織架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化、人機交互協(xié)同化和資源調(diào)配精確化等目標所需的相關(guān)技術(shù)和活動的總稱,可為實現(xiàn)精確、敏捷、經(jīng)濟的保障提供技術(shù)支持[2-3]。航空測試技術(shù)貫穿智能保障的全過程,涵蓋信息感知、信息采集、信息處理、信息交換、信息決策等領(lǐng)域,是智能保障的信息源和關(guān)鍵核心要素,能夠為智能保障提供決策支撐。

航空裝備智能保障系統(tǒng)是原有的自主保障系統(tǒng)的升級和擴展,原有的自主保障系統(tǒng)重點強調(diào)故障預測與健康管理系統(tǒng)(Prognostics and Health Management,PHM)和聯(lián)合分布式信息系統(tǒng)(Joint Distribution Infrmation System,JDIS)在傳統(tǒng)保障系統(tǒng)中的應用,而智能保障系統(tǒng)是在原有的自主保障系統(tǒng)要求的基礎(chǔ)上,通過引入與智能化相關(guān)的新興技術(shù),實現(xiàn)裝備保障全過程要素及活動的智能化、精確化、敏捷化和經(jīng)濟可承受性等能力,可為未來智能化裝備和傳統(tǒng)裝備的智能化保障提供支撐。

隨著我國對航空裝備智能保障需求的不斷增加,航空測試技術(shù)將迎來前所未有的發(fā)展機遇,并將在未來智能保障實施過程中發(fā)揮越來越重要的作用。為適應航空裝備智能保障對測試技術(shù)發(fā)展的需求,本文在分析航空裝備智能保障需求的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了航空測試技術(shù)在智能保障中的應用范圍和實施流程,提出了航空測試技術(shù)在機載智能保障和地面智能保障中的應用發(fā)展建議,希望能夠為我國未來航空測試技術(shù)在智能保障中的應用起到一定的推動作用。

1 航空裝備智能保障需求分析

通常,航空裝備智能保障是指以智能化為特征的裝備保障活動,是傳統(tǒng)的綜合保障、信息化保障及自主保障的智能化升級、擴展和應用。未來戰(zhàn)爭將呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)、一體化聯(lián)合作戰(zhàn)、體系化作戰(zhàn)等新型作戰(zhàn)模式,隨著航空裝備無人化、智能化、體系化發(fā)展,航空裝備保障模式也應隨之發(fā)生改變。航空裝備保障活動趨于精確化、自主化、智能化,即根據(jù)航空裝備體系的組成和作戰(zhàn)任務(wù),自主感知航空裝備保障需求,自動規(guī)劃和優(yōu)化保障資源配置,以最優(yōu)組合來高效精確地完成航空裝備保障活動[2-3]。依據(jù)保障任務(wù)的不同,航空裝備智能保障典型應用需求包括智能使用保障、智能維修保障、智能供應保障、智能訓練保障等內(nèi)容。具體內(nèi)涵、作用及其涉及的關(guān)鍵技術(shù)如下。

(1) 智能使用保障。

智能使用保障面向裝備作戰(zhàn)任務(wù)中的充、填、加、掛等使用保障活動需求,應用人工智能、智能作業(yè)機器人、有人/無人協(xié)同、人裝通信等先進技術(shù),實現(xiàn)精確化、無人化、智能化的使用保障活動,解決使用保障作業(yè)效率低下的問題[3]。典型智能使用保障作業(yè)包括飛機熱加油自動引導對接(自動加油機器人)[4]、飛機智能掛彈技術(shù)(自動掛彈機器人)[5-6]、基于有人作業(yè)的智能引導等。智能作業(yè)機器人的關(guān)鍵技術(shù)包括可變載荷智能作業(yè)系統(tǒng)平臺、基于機器視覺/慣性導航的組合導航定位、基于激光掃描的飛機定位引導、基于深度強化學習的操作機構(gòu)設(shè)計和目標檢測的一體化控制及多智能機器人聯(lián)合作業(yè)等。

(2) 智能維修保障。

智能維修保障應用人工智能、裝備狀態(tài)實時模擬、精確維修控制與管理、增強現(xiàn)實(Augmented Reality,AR)維修引導等先進技術(shù),利用維護自動檢測和專用檢測相關(guān)設(shè)備,或者在無人機、機器人協(xié)助下實現(xiàn)自主化的檢測與維修工作,提高故障隔離精度和維修效率。典型智能維修保障作業(yè)包括自動全機三維激光掃描檢查、智能柔性機械臂損傷檢測[7]、整機自動水平測量、便攜式維修輔助設(shè)備(Portable Maintenance Aid,PMA)/便攜式維修檢測組合(PMA Instrument Pack,PIP)與智能交互式電子手冊(Interactiue Electronic Technical Manual,IETM)系統(tǒng)使用、便攜式油液品質(zhì)智能檢測、隱身涂層損傷一體化快速檢測[7]、機身結(jié)構(gòu)智能修配、維修線智能測試等。智能機庫維修是智能維修保障的典型應用場景,可實現(xiàn)從飛機入庫前的狀態(tài)模擬和維修決策,到飛機入庫后的自動檢測和智能維修的全過程保障[3],其關(guān)鍵技術(shù)包括智能機庫架構(gòu)設(shè)計、維修任務(wù)自動分配與調(diào)度、保障設(shè)備工具智能管控、航材備件自動運送與狀態(tài)跟蹤等。

(3) 智能供應保障。

智能供應保障面向裝備后勤保障資源的供應需求,利用物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、云計算、大數(shù)據(jù)和新一代人工智能技術(shù),自動感知后勤保障資源需求,實現(xiàn)后勤保障資源的自主籌措和動態(tài)調(diào)度,并實現(xiàn)數(shù)據(jù)流程與后勤保障流程無縫鏈接并相互驅(qū)動,解決后勤保障資源延誤時間長的問題[3]。其核心關(guān)鍵技術(shù)包括智能供應規(guī)劃與調(diào)度、AGV(Automated Guided Vehicle,自動導引車)機器人智能搬運與輸送、基于GIS(Geographic Information System,地理信息系統(tǒng))的全資可視化、保障資源自主籌措、基于物聯(lián)網(wǎng)的保障資源自動配送、基于無人倉儲的智能庫存管理、現(xiàn)場3D打印制造、備件裝機/離線ID識別、裝機自檢測、備件需求預測、備件調(diào)撥供應計劃、備件智能倉儲、自主打包/裝卸等。

(4) 智能訓練保障。

智能訓練保障面向裝備作戰(zhàn)任務(wù)需求,應用數(shù)字孿生、場景建模、數(shù)字仿真等技術(shù)實現(xiàn)對作戰(zhàn)場景的逼真模擬,運用VR(Virtual Reality,虛擬現(xiàn)實)/AR技術(shù)實現(xiàn)人員的沉浸式交互,基于云平臺完成不同空間空/地勤人員的協(xié)同訓練,并可基于任務(wù)需求和人員現(xiàn)狀定制推送個性化訓練方案,解決人員訓練與實戰(zhàn)脫節(jié)的問題[3]。典型智能訓練保障主要包括訓練模擬系統(tǒng)(維修模擬器、程序訓練器、桌面模擬器、保障作業(yè)推演系統(tǒng)等)、智能穿戴式系統(tǒng)(穿戴式人機交互系統(tǒng)、IETM系統(tǒng)、維修輔助系統(tǒng)、遠程支持系統(tǒng)等)、訓練評估與管理系統(tǒng)(訓練考核與質(zhì)量評估系統(tǒng)、在線訓練管理系統(tǒng)等)、基于VR的虛擬仿真訓練、基于AR的半實物模擬器訓練、面向場景的空地勤分布式協(xié)同訓練、人機混合/VR/AR空地勤訓練[4]、基于“真實-虛擬-構(gòu)造”集成架構(gòu)(Live-Virtual-Construction Integrated Architecture,LVC-IA) 的智能訓練[8]、飛行員生物特征識別、人工智能大數(shù)據(jù)支持訓練等。

依據(jù)不同的保障任務(wù)及應用需求所構(gòu)建的航空裝備智能保障系統(tǒng),按照保障信息流向,主要由智能態(tài)勢感知、智能保障決策、自主作業(yè)執(zhí)行和智能監(jiān)督控制等部分構(gòu)成。

智能保障決策面向作戰(zhàn)任務(wù)或平時訓練需求,在智能保障信息系統(tǒng)、綜合數(shù)據(jù)庫及知識庫、大數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)、遠程診斷專家系統(tǒng)、云服務(wù)器及地面PHM應用系統(tǒng)等支撐下,應用人工智能技術(shù),將人在決策過程中會用到的知識和經(jīng)驗固化到系統(tǒng)中,以全面態(tài)勢感知信息(如裝備狀態(tài)、保障資源狀態(tài)、任務(wù)狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)等)為基礎(chǔ),自動生成保障方案(如對何時、何地、做什么、怎么做、用什么做等問題進行決策),解決保障方案規(guī)劃不合理的問題[3,8]。智能保障評估與決策的關(guān)鍵技術(shù)主要包括保障測試需求智能感知、裝備綜合保障過程建模及仿真、基于云計算的智能測試保障、基于區(qū)塊鏈的智能保障系統(tǒng)安全[9]、面向場景的保障仿真推演、基于數(shù)字孿生的診斷預測[10]、全壽命全態(tài)勢保障數(shù)據(jù)同源管理、數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能保障決策[11]、基于戰(zhàn)損規(guī)律的保障效能動態(tài)仿真評估、保障資源動態(tài)調(diào)度與優(yōu)化、作戰(zhàn)任務(wù)保障方案自主生成決策等。智能保障作業(yè)規(guī)劃的關(guān)鍵技術(shù)主要包括定時工作規(guī)劃、操作工卡規(guī)劃和資源配套調(diào)度、作業(yè)效果檢測與質(zhì)量管理、現(xiàn)場監(jiān)測與管理、智能監(jiān)督控制等。

2 航空測試技術(shù)在智能保障中的應用范圍及流程分析

借鑒國外先進戰(zhàn)機智能保障實施過程中的相關(guān)經(jīng)驗,結(jié)合國內(nèi)航空裝備智能保障活動對測試技術(shù)的實際需求,總結(jié)出航空測試技術(shù)在智能保障中的實際應用范圍規(guī)劃圖,如圖1所示。

圖1 航空測試技術(shù)在航空智能保障中的實際應用范圍

航空裝備智能保障從應用范圍上分為機載智能保障和地面智能保障,而地面智能保障主要包括智能保障信息中心、內(nèi)場智能保障和外場智能保障3部分。智能保障信息中心是智能保障活動的信息中心、調(diào)度中心和決策中心,為機載智能保障、內(nèi)場智能保障和外場智能保障提供信息支撐。從測試角度來講,航空裝備智能保障相關(guān)的測試活動分為機載智能保障測試和地面智能保障測試。不同應用場景中的測試活動是依賴于智能保障需求而進行的測試、測量、故障檢測、故障隔離、PHM等相關(guān)工作,是智能保障活動中自動獲取參數(shù)、數(shù)據(jù)和相關(guān)信息的前提和基礎(chǔ)。

機載智能保障測試主要指利用集成于航空裝備內(nèi)部的各種機載智能測試單元(如智能監(jiān)測傳感器、邊界掃描裝置、智能BIT(Built-In Test,機內(nèi)測試)、認知BIT、嵌入式監(jiān)控芯片、LRU(Line Replaceable Unit,外場可更換單元)級監(jiān)控模塊、智能推理單元及機載PHM系統(tǒng)等),為維護保障提供裝備自身狀態(tài)檢查和健康管理信息的相關(guān)測試活動。

地面智能保障測試主要指通過利用外部智能測試資源(如通用測試設(shè)備、專用智能檢測設(shè)備等)或從機上實時下傳的狀態(tài)數(shù)據(jù),對裝備系統(tǒng)、成品和模塊進行功能/性能檢查和故障診斷預測等測試活動。智能保障綜合信息中心相關(guān)的測試系統(tǒng)(設(shè)備)主要包括綜合數(shù)據(jù)庫及知識庫、遠程診斷專家系統(tǒng)、數(shù)字孿生診斷與預測及地面PHM應用系統(tǒng)等。內(nèi)場智能保障中相關(guān)的測試系統(tǒng)(設(shè)備)主要包括維修線智能測試系統(tǒng)、智能專用檢測設(shè)備等,其中內(nèi)場智能專用檢測設(shè)備一般包括飛機結(jié)構(gòu)檢測、發(fā)動機結(jié)構(gòu)檢測、油液檢測、氣路檢測等。外場智能保障中相關(guān)的測試系統(tǒng)(設(shè)備)主要涉及智能外場維修保障、智能外場訓練保障、智能外場使用保障、智能外場供應保障等測試活動。智能外場維修保障中相關(guān)的測試系統(tǒng)(設(shè)備)主要包括智能外場通用測試設(shè)備、智能外場專用檢測設(shè)備及智能外場現(xiàn)場維修設(shè)備。智能外場通用測試設(shè)備主要包括便攜式測試診斷PMA和基于AR的智能IETM等。智能外場專用檢測設(shè)備主要包括手持3D掃描結(jié)構(gòu)輕微缺陷檢測、便攜式油液品質(zhì)智能檢測、柔性機械臂結(jié)構(gòu)損傷檢測、隱身涂層損傷智能檢測、整機水平測量等。智能外場現(xiàn)場維修設(shè)備主要包括激光定位測量引導、基于AR的維修引導等。智能外場訓練保障中相關(guān)的測試工作主要指訓練過程中涉及的虛擬測試、虛擬儀器構(gòu)建、虛擬現(xiàn)實交互與仿真等活動。智能外場使用保障中相關(guān)的測試工作主要指智能化的充、填、加、掛等引導、對接中涉及的測量、控制、定位等活動。智能外場供應保障中相關(guān)的測試工作主要指資源調(diào)度過程中涉及的識別、定位、跟蹤等活動。

從航空裝備智能保障的系統(tǒng)架構(gòu)及工作流程角度來看,不同場景中的智能保障設(shè)備(即網(wǎng)絡(luò)上的各個節(jié)點,可以是云節(jié)點)通過信息網(wǎng)絡(luò)連接在一起,實現(xiàn)互聯(lián)互通,由智能保障信息中心負責統(tǒng)一調(diào)度、協(xié)調(diào)、管理和決策等。機載PHM系統(tǒng)是整個智能保障中各種維護測試活動的觸發(fā)源,飛機降落之前將各種維護測試需求傳送到外場智能保障中心和智能保障信息中心,外場智能保障中心提前做好維護決策,并準備好備品和備件,飛機降落后外場智能保障中心可以得到智能保障信息中心的技術(shù)支撐,并負責將故障隔離到LRU或LRM(Line Replaceable Module,外場可更換模塊),啟用相應的維修和供應保障活動。對于可能發(fā)生故障的LRU或LRM轉(zhuǎn)場到內(nèi)場智能保障中心,在智能保障信息中心的技術(shù)支撐下,通過維修線智能測試系統(tǒng)和智能專用檢測設(shè)備完成LRU或LRM的進一步故障定位和修復工作。以結(jié)構(gòu)與隱身保障場景為例說明航空測試技術(shù)在智能保障中的典型應用流程,如圖2所示。

圖2 航空測試技術(shù)在智能保障中的典型應用流程

典型應用流程說明如下。

① 機載PHM系統(tǒng)實時感知飛機狀態(tài)信息(包括飛控系統(tǒng)、航電系統(tǒng)、機電系統(tǒng)及機體結(jié)構(gòu)等),并將信息通過鏈路傳遞到地面PHM系統(tǒng)中。

② 地面PHM系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)挖掘和分析,得出增強診斷和長時壽命預測信息,傳遞給智能保障信息中心,智能保障信息中心通知外場保障部門,提前準備保障資源。

③ 待飛機返回基地,智能保障系統(tǒng)會自動生成保障方案。

④ 測試方案中涵蓋測試項目、測試準備、測試實施等內(nèi)容,待下達測試任務(wù)后,開始實施智能保障活動。針對結(jié)構(gòu)與隱身保障應用場景,可采用無人機快速掃描設(shè)備得出結(jié)構(gòu)與隱身損傷情況,損傷位置確定后,采用柔性機構(gòu)進行精準檢測,確定損傷程度后上報智能保障信息中心。

⑤ 下達維修任務(wù),并實施維修活動,并通過智能保障信息中心對維修結(jié)果進行評估。針對結(jié)構(gòu)與隱身保障應用場景,可采用機器人輔助維修手段對結(jié)構(gòu)和隱身涂層進行維修。

3 航空測試技術(shù)在機載智能保障中的應用發(fā)展建議

為了加速航空裝備機載智能保障技術(shù)的發(fā)展,迫切需要開展機載智能保障測試相關(guān)技術(shù)研究、工程應用及標準化建設(shè),從而降低機載BIT虛警率、減少LRU拆卸時間,提高PHM系統(tǒng)工程化水平。主要發(fā)展建議如下。

(1) 開展智能監(jiān)測傳感器技術(shù)研究,為PHM系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)源。

智能監(jiān)測傳感器是指那些具有自校準、自補償、自檢測、自診斷、自監(jiān)控、自修復、自適應、自學習、自決策、網(wǎng)絡(luò)化等特征的智能化感知單元[1,12]。為滿足機載安裝使用要求,智能監(jiān)測傳感器應逐步向低成本、低功耗、多功能和小型化方向發(fā)展[1]。此外,未來的PHM技術(shù)強調(diào)不依靠增加傳感器,而是挖掘融合現(xiàn)有機載數(shù)據(jù),利用軟測量、大數(shù)據(jù)挖掘、遷移學習、數(shù)字孿生等技術(shù)手段,提高感知能力。

(2) 開展機載非接觸先進測試技術(shù)研究,提升機載復雜環(huán)境下的測試能力。

非接觸測量方法以光電、電磁、超聲波等技術(shù)為基礎(chǔ),在儀器的感受元件不與被測物體表面接觸的情況下,即可獲取被測物體的各種外表或內(nèi)在的數(shù)據(jù)特征。針對航空裝備,未來需開展液壓管路流量超聲波非接觸測量、旋翼系統(tǒng)遙測非接觸式高精度測量、旋翼結(jié)冰非接觸探測、基于計算機視覺的燃油流量測量、激光干涉位移測量、光電成像測量、多光譜測溫、激光多普勒動態(tài)測量(如加速度、角加速度、流體流速等)、激光光柵動態(tài)測量(如超高速運動參數(shù))等機載非接觸先進測試技術(shù)手段,不斷提升機載智能保障測試能力。

(3) 推進智能BIT工程化應用,開展認知BIT技術(shù)研究,提高BIT檢測水平。

智能BIT是在常規(guī)BIT技術(shù)的基礎(chǔ)上,針對常規(guī)BIT在應用過程中表現(xiàn)出的功能缺陷,將包括專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論、信息融合等在內(nèi)的智能理論應用到BIT的設(shè)計、檢測、診斷和決策等方面的理論、技術(shù)和方法中,是實現(xiàn)智能保障決策的關(guān)鍵信息源。針對航空裝備,未來將重點推進研究和制訂智能BIT工程化所需的方法、流程和標準規(guī)范,并進一步提升故障檢測率和降低虛警率的有效方法,為提升智能BIT工程化能力和檢測水平奠定基礎(chǔ)。認知BIT是傳統(tǒng)智能BIT技術(shù)的延伸,與傳統(tǒng)智能BIT相比,除智能決策以外,認知BIT還具有自組織、自學習、自主測試控制等特點,是一種無人化的測試手段,尚需該領(lǐng)域?qū)＜疫M行深入研究。

(4) 研制機載智能專用監(jiān)控芯片,提升板級智能監(jiān)測能力。

機載智能專用監(jiān)控芯片除了具有對各個成員系統(tǒng)內(nèi)部各個LRU或LRM的機上狀態(tài)監(jiān)測、故障隔離和診斷能力外,還具有傳統(tǒng)自動測試設(shè)備(Automatic Test Equipment,ATE)的部分檢測、隔離和診斷能力,能夠極大地提升航空機載系統(tǒng)成員級機上測試監(jiān)控能力,降低對地面保障ATE系統(tǒng)的要求。針對航空裝備,需要結(jié)合模擬電路、數(shù)字電路、射頻電路等機載模塊的監(jiān)測需求,開展智能專用監(jiān)控芯片研制,形成具有標準接口、協(xié)議的智能專用監(jiān)控芯片樣機,并開展其在機載電子模塊監(jiān)測的驗證應用研究,為提升板級智能監(jiān)測能力奠定基礎(chǔ)。

(5) 加速邊界掃描裝置研發(fā)與機載應用,提升LRU級智能監(jiān)測能力。

在借鑒和吸收國外數(shù)字電路、數(shù)?；旌想娐废嚓P(guān)邊界掃描標準基礎(chǔ)上,結(jié)合國內(nèi)機載智能保障測試需求,加速開展邊界掃描技術(shù)、協(xié)議和標準研究,研制機載邊界掃描裝置工程樣機,為提升LRU級智能監(jiān)測能力奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

(6) 開展機載PHM系統(tǒng)驗證與熟化工作,提升PHM系統(tǒng)工程化能力。

在積累大量機載測試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合機載產(chǎn)品全壽命相關(guān)數(shù)據(jù),充分利用人工智能、數(shù)據(jù)挖掘、模式識別、數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)分析、數(shù)字仿真等先進技術(shù),構(gòu)建機載PHM系統(tǒng)驗證與熟化平臺,為提升PHM系統(tǒng)工程化能力奠定基礎(chǔ)。

(7) 推進機載智能保障測試標準化工作,提升機載智能保障工程化水平。

推進機載智能保障測試標準化工作,在機載智能保障測試產(chǎn)品研制過程中同步推進標準化工作,為技術(shù)熟化、工程研制和機載應用提供標準化支撐。

4 航空測試技術(shù)在地面智能保障中的應用發(fā)展建議

近年來,我軍航空裝備發(fā)展迅猛,但與蓬勃發(fā)展的裝備水平相比,地面保障設(shè)備在管理理念、技術(shù)水平等方面仍有較大不足,不能滿足信息化、智能化先進裝備的保障需求。我國還存在保障設(shè)備研制與裝備研制脫節(jié)、保障設(shè)備“通用化、系列化、組合化”(簡稱“三化”)程度低、保障設(shè)備的信息化和智能化程度低等諸多問題[13]。為提升我國地面保障設(shè)備智能化、信息化水平,除需要繼續(xù)深入開展保障設(shè)備正向設(shè)計、加強“三化”設(shè)計和智能保障設(shè)備等研究外,建議國內(nèi)在測試保障設(shè)備研究方面開展如下工作。

(1) 便攜式測試診斷設(shè)備統(tǒng)型,實現(xiàn)標準化研制,提升外場檢測隔離能力。

制訂裝備外場便攜式測試診斷設(shè)備頂層規(guī)劃,梳理外場測試診斷需求、統(tǒng)一測試診斷設(shè)備選型,標準化硬件接口,采用智能化診斷模型,統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換格式,在滿足外場快速診斷測試需求和保障規(guī)模要求的前提下,研制小型化測試診斷設(shè)備,有效解決外場測試保障規(guī)模龐大的實際問題。

(2) 研制飛機維修線智能測試系統(tǒng),提升內(nèi)場檢測隔離能力。

飛機維修線智能測試系統(tǒng)用于飛機維修線上,對飛機整機、機載系統(tǒng)、機載設(shè)備進行測試,對有故障的SRU(Shop Replaceable Unit,車間可更換單元)或LRU進行定位。系統(tǒng)由飛機數(shù)字孿生模型、飛行仿真設(shè)備、信號激勵設(shè)備、故障診斷設(shè)備、故障預測設(shè)備、壽命管理設(shè)備、全壽命數(shù)據(jù)庫等組成。數(shù)字孿生模型能真實、實時反映在役飛機的狀態(tài),故障預測設(shè)備與數(shù)字孿生模型進行交互,采用機器學習等智能算法對飛機故障進行預測,壽命管理設(shè)備與數(shù)字孿生模型進行交互,基于設(shè)計數(shù)據(jù)、統(tǒng)計分析等算法對飛機壽命進行預測,為狀態(tài)檢修(Condition Based Maintenance,CBM)提供輔助決策,可極大地提升內(nèi)場檢測能力。

(3) 研制飛機部件地面定位測量引導設(shè)備,提升飛機維修定位測量精度和效率。

采用掃描激光測量引導的方式,利用復雜環(huán)境下遠距離激光掃描高精度測量技術(shù)、高精度旋轉(zhuǎn)基站設(shè)計與制造技術(shù)、復雜環(huán)境下激光遠距離傳輸測量及校正技術(shù)、激光高頻載波數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)等,研制基于激光掃描的飛機定位測量引導設(shè)備,可用于飛機起落架維修定位、飛機加油自動測量引導對接等方面,滿足飛機部件維修定位和測量引導的高精度、抗干擾、實時性等需求,為飛機部件自動定位引導提供技術(shù)支撐。

(4) 研制飛機隱身涂層損傷一體化智能檢測設(shè)備,提升隱身涂層損傷快速檢測能力。

以數(shù)字緊縮場為主的平面近場雷達截面積(Radar Cross Section,RCS)測試技術(shù)開發(fā)相應的外場整機RCS檢測裝備,在有限的戰(zhàn)時飛行任務(wù)間隙快速有效地完成戰(zhàn)機整機RCS檢測,并迅速完成隱身涂層損傷強度及范圍評估,并確定需整體修復的區(qū)域;進一步采用太赫茲涂層無損檢測技術(shù)確定損傷部位的邊界,以滿足飛機戰(zhàn)時飛行任務(wù)間隙隱身涂層快速檢修需求。

(5) 研制結(jié)構(gòu)損傷智能柔性檢測設(shè)備,實現(xiàn)特殊構(gòu)型和狹小化空間結(jié)構(gòu)檢測。

針對飛機的特殊構(gòu)型和狹小化通道,采用基于柔性機械臂和微小型探測設(shè)備的損傷檢測設(shè)備,實現(xiàn)對狹小空間的探測、掃描和損傷檢測?？赏ㄟ^設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)狹小化空間運動的柔性機械結(jié)構(gòu),運動至具備特殊構(gòu)型的部組件內(nèi)部,完成探測任務(wù)。通過研究檢測系統(tǒng)的運動學和動力學控制規(guī)律,避免其在部組件內(nèi)部產(chǎn)生干涉運動,敏捷迅速地到達所需的檢測部位。

(6) 研制便攜式油液智能檢測設(shè)備,提升油液快速精確檢測能力。

研制出可跨型號使用、多規(guī)格油液通用、簡便易用、有智能化分析處理能力的便攜式油品智能檢測設(shè)備,可解決外場保障中油液品質(zhì)檢測缺乏有效工具和手段的難題,滿足飛機用油保障過程中對油液顆粒污染和水分污染外場檢測的需求。

(7) 研制地面PHM系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和應用系統(tǒng),提升健康管理及預測能力。

構(gòu)建裝備地面PHM系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、知識庫和診斷預測分析系統(tǒng),完成飛機和機載設(shè)備的健康狀態(tài)評估與剩余壽命預測。

(8) 研制保障測試設(shè)備驗證與評價系統(tǒng),提升保障測試設(shè)備工程化水平。

構(gòu)建保障測試設(shè)備驗證與評價技術(shù)體系,建立保障測試設(shè)備驗證評價試驗環(huán)境,形成驗證評價試驗用例知識庫,達到先進測試技術(shù)、智能測試技術(shù)的驗證評價能力,為提升航空裝備保障測試設(shè)備的使用效能、設(shè)備接口標準化、設(shè)備兼容性和工程化水平奠定基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語

本文系統(tǒng)地闡述了航空裝備智能保障中的智能使用保障、智能維修保障、智能供應保障、智能訓練保障、智能保障決策等關(guān)鍵要素的內(nèi)涵、作用、需求及其涉及的一些關(guān)鍵技術(shù),在深入分析航空測試技術(shù)在智能保障的應用范圍及流程的基礎(chǔ)上,提出了航空機載和地面智能保障測試技術(shù)方面的發(fā)展建議。本文僅定性分析了航空測試技術(shù)在智能保障中的應用,為了后續(xù)推動智能保障測試技術(shù)實際應用效果和水平,未來需要對智能保障測試技術(shù)進行深入研究分析,并開展相應的應用實例演示驗證。此外,建議未來智能保障測試技術(shù)研究過程中應加強測試技術(shù)成熟度界定標準研究,為分階段、有重點地開展智能保障測試技術(shù)科研攻關(guān)提供支撐,同時開展智能保障中的測試技術(shù)驗證方法與指標體系研究,為智能保障測試技術(shù)的驗證熟化提供依據(jù),希望能夠為未來確認航空裝備智能保障測試關(guān)鍵技術(shù)和智能保障測試技術(shù)發(fā)展起到一定的推動作用。