民用飛機故障診斷及故障風險評估的TMSDG方法研究

薛航，孫赫

中航國際航空發展有限公司

民用飛機故障診斷及故障風險評估的TMSDG方法研究

薛航，孫赫

中航國際航空發展有限公司

民用飛機的故障診斷和故障的風險評估對于民用飛機來說是非常重要的，現階段各種基于人工智能方法在故障的診斷上都還存在一定的局限性，所以說采取單一的診斷方法是很難滿足復雜飛機系統的故障診斷任務的，我們通過不同種類的故障診斷方法進行對比研究，并在此基礎上提出了民用飛機故障風險評估的TMSDG（符號有向圖）方法。

符號有向圖；民用飛機故障診斷；故障風險評估；研究

前言

民用飛機如果出現故障的話，那么對于航班的正點率影響是非常大的，飛機是一種大型的非常復雜的系統，在對飛機故障的診斷過程當中，如果遇到比較困難的困難的話，只是按照故障排除手冊上面的方法進行排除故障是很難的，因為故障的出現是有很多不確定因素的，飛機系統在處于故障狀態的時候，系統中的大部分監測參數都會偏離自身額定的值，所以我們根據系統的這一特點，運用了基于深層知識的定性模型診斷推力方法，這一方法能夠有效的解決診斷經歷不足等問題，而出現的符號有向圖方法是以一種定性的圖論模型存在的，這一模型能夠及時的描繪出系統過程變量之間的關系以及故障傳播的真實路徑，能夠準確的表達出故障演化的過程，因此符號有向圖方法也得到了較為廣泛的研究。

1.民用飛機故障診斷

現階段，我國的民用飛機的故障診斷水平還是有限的，仍然處于人工判斷的階段，維修的效率也是非常低，經常會造成飛機延誤，民航飛機的維修，絕大程度上都是根據長時間的經驗進行故障的排除，但是對于那些經驗較弱的工作人員來說卻是非常困難的一件事情，所以有的時候民航公司就會消耗大量的人力物力對飛機進行維護。在民用飛機這一領域，在排除故障的過程當中都是有其特別的地方的，首先，故障的診斷一定要滿足試航性的基本要求，而對飛機進行故障診斷的時候，其試航性要求就要滿足飛機的制造商所提供的屬于本型號飛機的故障隔離手冊以及飛機的維護手冊，這些文檔對于民用飛機的安全來說是非常關鍵的，因此民用飛機的診斷和維修一定要在這些文檔的控制之下。其次，對故障診斷的成本也是有非常高的要求的，因為航空公司所追求的還是以最低的經營成本來經營，還要在降低成本的同時，減少因航班延誤而帶來的損失，所有航線都要在規定的時間內完成，航班的時間要緊湊。

2.民用飛機案例推理及故障樹融合診斷法

2.1 案例推理

所謂的案例推理其實就是將之前民航飛機上所發生的故障進行歸納和總結，從而建立的一個完善的案例數據庫。當飛機出現故障的時候，我們的維修人員就可以打來數據庫，對之前的故障進行查詢，再與現階段飛機的故障進行對比，這樣就能夠極大的縮短診斷的時間，更重要的是有效的提高了故障診斷你的速度，我們知道任何一種方法都是有利有弊的，案例推理法也是一樣，這種方法具有一定的片面性，并不能夠完全的對診斷的結果進行診斷，所以說是不能夠作為最終的故障診斷手段的。

2.2 故障樹診斷方法

故障診斷樹其實是一個標準，是每一個底事件導致事件發生的標準，比如說在故障概率相同的情況下，這時每一個底事件對頂事件的影響程度其實是相同的，但是在實際的系統中，底事件故障的概率其實是不同的，所以受到的影響也就不會相同，由于故障的出現是未知的，所以我們并不會知道底事件的真實故障概率，所以對頂事件的故障概率也是預測不出來的，通常情況下我們的研究人員會通過案例的推理先得出底事件統計的概率，先判斷出底事件的重要性，最終在進行系統的故障診斷問題。

2.3 案例推理和故障樹診斷方法的融合

我們知道案例推理是有一定的片面性的，并不能作為最終的故障診斷手段，而故障樹診斷方法所產生的診斷結果又會受到多方面因素的影響，因此，我們針對不同方法的優勢和不足，我們的工作人員提出了融合診斷的方法，讓其充分的發揮診斷方法的優勢，提高診斷的效率。

案例推理和故障樹診斷兩者的融合就是為了彌補二者的不足，先利用案例推理進行故障的診斷，如果此時能夠成功，那么在進行進一步的診斷，如果此時是失敗的，那么就基于故障樹診斷進行精確的診斷，兩種方法的融合可以在很大程度上提高民用飛機故障診斷的速度和準確度。

3.民用飛機故障診斷中的模型建設

在飛機的故障診斷過程當中，我們的維修人員可以運用手中的資料，分析飛機的協同工作原理，在對飛機的系統原理都熟知的情況，可以采取適當的模擬重現技術，這樣能夠方便模擬飛機發電機的啟動等多種情況，從而將飛行員所反映出來的故障重新的再模擬一遍，進而減少了飛機延誤的幾率，縮短了排除故障的周期，進一步的提高了飛機的利用率。

任何事情都有特殊的情況，飛機在一些較為極端的情況下也會出現一些復雜的故障，所以我們通過深入的了解飛機系統的工作原理，可以重新的模擬當時故障出現的情境，這樣就能夠有效的避免飛機飛行驗證的環節，減少了故障排除的時間，最重要的是降低了飛機維護的成本，飛機的整體利用率得到了很大的提高。在飛機的運行保障中，有效的運用故障模擬技術，我們的維護人員在正常的情況下就可以相對準確的查找出出現的故障，但是這種故障模擬重現技術是建立在維修人員對飛機的系統原理和設計都非常熟悉的基礎上的，如果我們的維修人員對飛機的系統不是特別熟悉的話，俺么最好不要使用這種方法，否則會產生非常嚴重的后果的。

4.TMSDG方法

TMSDG的描述方式在實際的系統中經常會受到一些節點而未能測量形成未知狀態的節點，而且模型當中又缺少測試節點的相關信息，所以說并不能夠真正的實現交互診斷。我們的研究人員根據這一問題，在之前傳統的SDG模型中的狀態節點補充表達了未測的狀態，并且成功的引入了測試節點的描述，及時有效的反映出了部件的檢測和維修的相關信息。TMSDG方法準確的表達了未測的節點，并且提出了與之相對應的推理方法，此外，TMSDG方法還引入了含維修信息的測試節點，確保了飛機在較低的維修成本的前提下，運用最小的測試步驟就完成了飛機系統的故障檢測。因此我們說TMSDG方法非常適合民用飛機故障的診斷以及故障的風險評估。

[1]鐘斌，張會成．正確認識排故手冊的作用．中國民航學院學報，2004，22(Supp1)：60—61．

[2]王文輝，周東華．基于定性和半定性方法的故障檢測與診斷技術．控制理論與應用，2002，1 9(5)：653—666．