探究飛機故障的預測方法及健康管理應用模式

（中國飛行試驗研究院，西安 710089）

摘 要：在飛機飛行操作系統中，故障預測和健康管理是其重要的組成部分。在一定程度上，故障預測和健康管理是否做到位直接關系到飛機飛行的安全性和飛機的利用率。因此，對飛機故障的預測方法及健康管理應用模式進行探討，有著重要的意義。本文先具體分析我國現有飛機維修保障機制存在的問題，然后再在此基礎上具體對飛機故障的預測方法及健康管理應用模式進行闡述。

關鍵詞：飛機故障;預測方法;健康管理;應用模式

隨著社會經濟的快速發展以及全球化進程不斷加快，我國航空事業獲得了極大的發展。目前，航空因其具有安全、快捷、舒適以及靈活等優點，現已成為重要的交通工具之一。隨之而來的是，人們對航空交通安全的要求越來越高。因此，如何提高飛機飛行的安全性已成為當前亟需解決的問題之一。據相關文獻資料研究結果表明，故障預測和健康管理在飛機飛行操作中的應用，不僅大大提高了飛機飛行的安全性，而且也大大減少了飛機的使用和保障費用。故而，對飛機故障的預測方法及健康管理應用模式進行探討已成為當前研究的重要課題之一。

1 我國現有飛機維修保障機制存在的問題

與發達國家相比，在整體效能上我國的飛機仍較為落后。其中，飛機維修保障機制的不健全是導致這一現象的主要原因之一。目前，雖然我國飛機維修保障機制獲得了一定的完善，但是仍存在一系列問題，嚴重影響了飛機飛行的安全性。其問題主要表現在以下幾個方面：

1.1 監測點與監測手段并不完善

之所以監測點與監測手段不完善，其原因主要包括兩點：一是因技術的限制導致無法實現對飛機健康狀態的實時監控，從而導致監測盲區或盲區的出現，進而降低了飛機飛行的安全性;二是，一半以上的機載故障并未實現自動隔離與監測，從而使的監測到的機械性能的各項數據較為單一。

1.2 診斷故障的能力不足

目前，一般監測到的故障信息是狀態或者是物理參量，這僅僅只將故障的現象表現出來。而只有通過故障現象查找到故障的原因，才能給出正確處理故障的方法。但是，在實際飛行過程中，故障發現的時間與飛機失事的時間一般僅有幾分鐘甚至幾秒鐘的計算。基于此，我國機上故障診斷的能力并不足。

1.3 故障預測缺乏有效的保障能力

當前，我國飛機的可測試性設計只注重故障檢測和維修而忽略了故障預測。據相關文獻資料研究結果表明，某些人為忽視的隱患可能在某種飛行條件下發生故障，嚴重威脅到乘客的生命財產安全。同時，當前機載系統并為實現飛機智能化、一體化以及網絡化的健康管理。由此可知，我國機載缺乏故障預測和有效的保障能力。

2 飛機故障的預測方法及健康管理應用模式

故障預測和健康管理對于飛機飛行而言，至關重要。換言之，它們在很大程度上直接影響了飛機飛行的安全性。因此，航空公司必須做好故障預測和健康管理工作，以此來提高飛機飛行的安全性。其具體內容如下：

2.1 故障預測的原理

無論是何種故障，其產生與發展不僅具有一個時間過程，而且也具有一定的規律性。即使是突發性的故障，也只存在時間的差別（如圖1所示為故障發展的歷程）。因此，只要掌握了故障發展的規律，就可以實現故障的準確預報。但是目前，因技術條件的限制而導致故障預報存在誤差。故而，對故障預測的研究主要著眼于累積效應和趨勢性。當前，故障預測問題主要表現為預測系統的剩余事業壽命。

2.2 飛機故障的預測方法及健康管理應用模式

故障預測與健康管理是未來我國飛機的主要系統，其技術發展的趨勢主要為綜合化、網絡化以及開放性。筆者根據相關的文獻資料并結合多年的工作經驗，主要構建基于故障預測和健康管理的自主保障系統來具體對其進行分析：

（1）故障預測與健康管理系統的構建。一般而言，構建一個典型的故障預測與健康管理系統要分成3個模板，即飛機各子系統、飛機故障預測與健康管理系統以及自主保障系統。同時，故障預測與健康管理系統主要由自主保障系統、地面系統以及機載系統的接口組成，其主要模塊主要由數據采集模塊、信號處理模塊、診斷預測模塊以及分析決策模塊構成。其中，在數據采集模塊中，為了確保數據傳輸的實時性和可靠性，可以采用機載總線傳輸，并將已采集的數據傳輸到信號處理模塊。在信號處理模塊中，可以使用多種智能融合的算法來對數據進行處理，以此來盡可能地提高故障預測的精度。在診斷預測模塊中，應綜合應用不同的故障預測方法，以此來確保故障預測與健康管理系統中預測功能的實現。

（2）基于物聯網的自主保障系統。物聯網又被稱之為傳感網，是一個信息交互網絡;其作用主要在于將網絡與所有被關注的對象連接在一起，以此來為使用和管理提供方便。本文是在物聯網的前提下，主要分析自主保障系統。該自主保障系統主要作用在于根據故障預測與健康管理系統發送的決策指令來對需要維修或更換部件進行確定，并以此為基礎來制定維修計劃。同時，為了有效的提高航材裝備的管理、及時完成對更換設備的查找，可以在產品生產的過程中給每一個產品加裝一個標識。然后，在此基礎上組建基于物聯網航材的管理系統，并制定相應的安裝使用維護手冊。這不僅有利于外場維修人員根據手冊迅速完成對部件的拆卸與安裝，而且也有利于提高飛機飛行的安全性。

3 結束語

綜上所述，我國現有的飛機維修保障機制并不健全，嚴重影響了飛機飛行的安全性。而故障預測與健康管理是飛機飛行操作系統的重要組成部分，能夠有效的彌補我國飛機維修保障機制的不足之處。因此，我國航空公司必須做好故障預測和健康管理這兩方面的工作，以此來提高飛機飛行的安全性。又由于本文篇幅有限，必然存在不足之處。加之，飛機飛行操作系統故障預測與健康管理還面臨著諸多的問題。故而，我們應進一步對飛機故障的預測方法及健康管理應用模式進行探討和研究。

參考文獻：

[1]楊洲，景博，張劼等.飛機故障預測與健康管理應用模式研究[J].計算機測量與控制，2011（09）.

[2]王立綱.民用飛機系統的故障預測與健康管理系統設計[J].航空維修與工程，2011（05）.

作者簡介：張棟善（1983-），男，江蘇連云港人，本科，研究方向：航空機務維修。