某型武裝直升機武器系統故障診斷研究

張孟陶

（中國人民解放軍66350 部隊，河北保定 071000）

0 引言

武裝直升機屬于陸軍主戰最常使用的裝備，伴隨武器系統性能的改善，其結構組成也愈加復雜，功能模塊集成度明顯增強，加之維護手冊和故障知識等技術資料信息過多，增加了維護保障工作的難度。目前階段，在武器系統發生故障后，需安排專業維護保障工作人員對故障現象進行采集，并結合既有經驗或查閱維護規程等做出分析與診斷。但戰場環境始終處于變化狀態，僅依靠人工記憶或經驗，很難保證故障診斷的實時性，結果準確性也無法得到保證，深入研究并分析某型武裝直升機武器系統故障診斷十分有必要。

1 故障樹分析法概述

故障樹分析法是故障分析技術，是從上到下逐層進行的圖形演繹分析方法。故障樹定性分析的目標是確定引發頂事件的全部可能故障模式，明確故障源與具體的故障原因，科學合理地制定改進方案，提出相應的維修意見[1]。而且，故障樹建模方便且能夠直觀性地表達，通過對故障樹的運用可對故障現象規律加以描述，最終完成診斷與推理。在此次研究中，選擇使用故障樹分析法，并與某型武裝直升機武器系統診斷相互結合，深入研究武器系統的故障診斷內容。在實現維修保障資料信息化與故障診斷智能化的基礎上，可使維修保障工作人員壓力明顯緩解，不斷提升故障診斷效率[2]。

2 故障樹構建闡釋

故障樹是以人工智能法為基礎形成的故障診斷手段，故障樹的組成主要涵括了頂事件、中間事件與底事件，而故障現象在故障樹中被稱作事件。在創建故障樹的過程中，即將系統內某故障當成頂事件，對誘發頂事件直接原因進行分析并列舉出來，也就是中間事件。隨后，逐級向下查找，指導確定最基本原因，被稱作底事件，使用符號逐級進行連接，進而創建故障分析圖。故障樹構建的流程如下：

（1）對領域知識掌握。對武器系統組成結構、聯動關系和功能模塊進行熟練掌握，對不同故障的狀態做出判斷，在短時間內對引發故障某部件鎖定，依據維護經驗和故障手冊，對不同類型故障進行合理化處置即可[3]。

（2）頂事件確定。頂事件是武器系統故障表現。其中，某型武裝直升機武器系統的構成主要涵括了空空導彈武器系統、航炮武器系統、火箭彈武器、空地導彈武器系統。實際運行武器系統時，以上四種類型的武器系統均容易發生故障，其故障被認定成故障樹故障分析頂事件處理。

（3）故障樹確定。以頂事件為基礎進行分析并逐層查找，對引起四種類型故障的全部可能原因加以確定。隨后即可逐級向下進行分析，直至確定故障引發基本原因和發生故障的部件。

3 樹狀結構在故障知識庫中的具體表示

在知識庫中，對樹型結構進行表示的方法一般包括字段表示法、代碼表示法、靜態指針法3 種：①字段表示法是使用若干字段表示樹中節點的層次關系；②代碼表示法是利用代碼表示樹中節點的層次關系；③靜態指針法是通過對“指針”的運用將樹中節點層次關系表示出來。在實際研究過程中，可有效融合代碼表示法與靜態指針表示法對知識庫內的故障樹進行表示，而知識庫內需設計3 個表格，即故障子數表、故障現象和部位表、故障原因與處置方法表[4]。

（1）故障子數表主要使用代碼表示法。此表格結構包括GZZS1 和GZZSCJGZ 兩部分。前者代表故障子樹當中頂事件，且表示了四種故障樹當中的首層。GZZSCJGZ 中的主要內容包括空空導彈武器系統、航炮武器系統、火箭彈武器、空地導彈武器系統的常見故障。

（2）故障現象和部位表融合了代碼表示法與靜態指針法。在表格中，主要組成部分包括GZZS2、GZXX、GZBW。其中，字段GZZS2 即故障子樹2 層，其代表的就是各故障子樹第二級的節點。所以，3-2 所代表的就是此節點第三故障子樹第二層第二節點，也就是中間事件。GZXX 的內容包括冷氣充彈失敗、發動機未點火、無法鎖彈、火箭彈留膛4 部分；GZBW 的內容包括冷氣系統、電池點火裝置、鎖氮器、導電閉鎖組件。

（3）故障原因與處置方法表涵括GZZS3、GZYY、GZCZ 三部分。字段GZZS3 代表的是各故障子樹第三級的節點，1-2-3 則代表了此節點是第一故障子樹第三層，同時也是節點1-2 第三子節點[5]。而字段GZYY 所代表的則是故障原因，則就是底事件，指的就是第四級節點。字段GZCZ 則代表了處置此故障的具體方法。GZYY 的內容包括導氣管漏氣、點火線路不同、鎖彈器無法轉動、彈簧片斷裂或變形；GZCZ 的內容包括更換導氣管、排查線路、嘗試解鎖在操作或更換、更換閉鎖組件。

4 故障推理機分析

在診斷處理故障的過程中，推理機占據核心地位，主要是綜合考慮用戶所提供的信息內容，通過對知識庫內存儲知識的合理運用，根據特定推理策略逐層對問題進行求解。其中，推理機的組成涵括推理方法與搜索策略兩個部分。

（1）推理方法。在故障推理中，最常使用的方法就是正向、反向兩種推理方法。因某型武裝直升機武器系統的故障樹復雜度明顯，且誘發故障的因素諸多，所以此系統選擇以數據庫為基礎的正向推理方法，在用戶持續選擇被測節點子節點的過程中，即可深入開展推理工作，最終確定具體的故障原因。

（2）搜索策略。一般情況下，故障樹各個節點需選擇使用面向對象表示的方法，并在故障知識庫內存儲。而節點所表示的事件可類比成規則結果，子節點事件被類比成規則條件，節點其他數據信息則被類比成描述規則的不同參數。對于故障樹各個節點，可結合節點的編號差異為其在數據庫內確定唯一相對的位置，而節點指針則要指向此節點位置，通過對節點、父節點與子節點的搜索，即可確定以此事件為基礎的全部事件和其前因事件[6]。將用戶提供的檢測結果作為主要參考依據，故障診斷軟件即可有效變換指針位置，并在對子節點指針表進行搜索的基礎上，對故障具體位置加以確定。此外，用戶也可以參考節點信息內所提供的經驗故障樹，對專家所推薦的發生幾率最高的故障部件進行優先檢測，以保證系統故障診斷率的全面提升。通過對此搜索策略的運用，即可更好地融合數據庫技術、故障樹診斷方法和專家經驗等，實際的故障診斷時間明顯縮減，能夠幫助用戶在短時間內確定發生故障的具體部件。

5 某型武裝直升機武器系統的設計和實現路徑

此系統的開發有賴于VB 與Access 數據庫，具體組成涵括知識庫、診斷規則庫、人機接口、診斷推理機、對策規則庫和對策推理機。而在知識庫內主要分成規則庫與事實庫兩部分，故障推理機涵括了對策推理機與診斷推理機兩部分[7]。

如果某型武裝直升機武器系統發生故障，作為維修保障工作人員即可借助人機接口，在診斷系統事件庫內輸入相應的故障，利用診斷推理機對事件庫進行搜索，在診斷規則庫內選擇此事件是頂事件的故障樹和診斷規則予以調取處理，并開展診斷推理工作。在得出診斷結論后可將其放置于事件庫內，并以此途徑為主向用戶接口和對策推理機輸入[8]。一般情況下，對策推理機需對對策規則庫內的對策規則進行調用以后開展推理工作，明確處置和排除故障的具體方法，向用戶接口輸入，并安排維修保障工作人員負責開展相關工作。

6 研究結論

在裝備實際維修與保障活動期間，能夠在短時間內準確開展戰場搶修工作是戰時工作的重點，對故障部件的及時性查找并制定科學合理的故障排除方案可更好地確保戰時裝備的正常運行，為指揮工作提供必要保障。在以上研究中，通過運用故障樹分析法，完成了某型武裝直升機武器系統故障模型的構建工作，同時對快速故障診斷和輔助決策系統進行了科學性的設計[9]。通過研究與設計，此系統的運行能夠使維修保障工作人員排除故障的時間不斷縮減，且故障的處置效率也顯著提高，故障處理更加準確，實際價值顯著。而為了方便維修保障工作人員的操作更加形象與直觀，有必要在后期研究中創建不同部件三維圖像，通過武器系統圖像表示診斷的過程[10]。這樣，診斷工作也將更加生動且具備人性化特征，進一步優化維修技能，提升系統的實際使用效率。

以上針對某型武裝直升機武器系統的故障診斷內容展開了相關性研究，結合故障樹構建了相關模型，為武裝直升機武器系統的正常運行提供了必要保障。