大數據在航空發動機上的一種應用

張云山　吳昌生

摘要：本文針對航空發動機監視與維護具有很強的主觀性和周期長等缺點，提出了航空發動機健康管理，最大限度地利用發動機不同的數據資源，對發動機的故障進行診斷、對健康狀態進行預報，從而增加飛行任務的安全性、可靠性，提高維護性和出勤率，減少發動機的維護費用和維修時間。

[關鍵詞]航空發動機大數據健康管理

大數據的4V特征為第一，數量（Volume），即數據巨大（從TB級別躍升到PB級別）;第二，多樣性（Variety），即數據類型繁多;第三，速度（Velocity），即處理速度快;第四，真實性（Veracity），即追求高質量的數據。航空發動機的數據特征與大數據的特征不謀而合。如何存儲海量飛行數據，并基于大數據分析來準確的判斷發動機狀態，分析發動機性能，進而對航空發動機高效的狀態進行管理和使用是維護保障工作的重中之重。

1健康管理系統組成

航空發動機健康管理系統由機載設備、數據中心和健康管理中心等組成件圖1。

2健康管理系統功能

航空發動機健康管理系統主要用于為飛行員提供航空發動機狀態指示信號和為地面管理人員提供發動機分析評估報告，在航空發動機有故障之前做出維護決策。一般的航空發動機航空發動機健康管理系統應具備以下基本功能：

系統應具備以下功能：

（1）具有通過以通訊從機載設備下載數據的功能;

（2）具有對發動機工作數據進行綜合統計處理的功能;

（3）具有發動機及其外場可更換單元的狀態管理功能;

（4）具有發動機性能趨勢分析功能;

（5）具有發動機滑油狀態趨勢分析功能;

（6）具有壽命管理功能;

（7）具有振動分析功能;

（8）具有異常狀態告警功能，并根據異常生成相應的處理流程。

3機載設備

機載設備與發動機數字控制系統、飛機/航電/綜合管理系統相交聯，從發動機傳感器（滑油屑末、溫度、壓力）獲得參數數據和發動機事件信息，進行發動機事件監視和記錄，并探測和隔離（定位）發動機故障，實現發動機狀態監控、故障診斷、壽命管理功能，同時系統具備自診斷功能。機載設備采用數據總線形式與各系統交聯見圖2。

4數據中心及健康管理中心

數據中心統計的數據主要包括狀態統計和發動機工作參數統計。機載設備依據所存儲的數據實現部分數據統計，健康管理中心實現所有基地內發動機全使用周期的數據統計。

其中，狀態統計為對地面分析系統人工錄入的維護操作，狀態變更等記錄的綜合統計，主要包含：

（1）發動機裝機記錄，維修記錄，故障記錄;

（2）進氣組件、壓氣機、燃燒室、燃氣渦輪、動力渦輪等發動機主要部件更換記錄，部件技術狀態更改記錄，部件故障及異常記錄;

（3）發動機外場可更換附件的型號、性能參數，更換記錄，故障記錄等;

（4）發動機控制軟件維護升級記錄及相應的狀態說明;

（5）機載設備的裝機記錄、故障記錄，軟件升級、參數修改、數據下載記錄等;

（6）健康管理中心維護更新記錄。

其中，發動機工作參數統計是依據機載設備記錄的原始工作數據，對發動機運行時間，工作狀態，已檢測故障情況等信息的綜合統計，主要包含：

（1）飛行架次、高度、時長等飛行記錄數據;

（2）發動機總工作時間，以及應急、起飛、中間、最大連續、巡航等狀態的累計工作時間;

（3）發動機各次工作記錄統計，包含每次工作的時間、最大狀態、故障情況等;

（4）發動機事件記錄統計，包含故障事件，功率檢查事件，手動輸入事件等。

健康管理中心的性能趨勢分析、壽命管理、滑油分析等功能模塊對基于發動機工作數據和錄入的狀態數據進行發動機健康狀態的計算分析，并輸出發動機的健康狀態數據。

5結束語

航空發動機將大數據應用到航空發動機狀態管理和維護保障工作中去，可以大大的提高發動機的可靠性維護性和經濟性，有效地降低裝備全周期壽命成本，實現裝備的視情維護，增強裝備的戰備保障性，克服傳統上的弊端，提高管理和維護工作的精準性、快速性和實時性。

參考文獻

[1]尉詢楷，楊立，劉芳等。航空發動機預測與健康管理[M].北京：國防工業出版社，2014.

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