飛機機械故障診斷技術分析

張羽

摘 要：飛機器屬于一種空中工況的特殊機電、機械設備，飛機的安全問題一直是人們普遍關注的問題，因此，飛機一旦出現問題就必然是轟動世界的大新聞。所以，如何對飛機的機械故障進行早期的有效診斷對確保飛機在空中的絕對安全就成了一個至關重要的大問題。

關鍵詞：飛機；機械故障；診斷技術；推理機制

引語

撇開機電不談，單從機械的角度而言，飛機是一種較為精密、較為復雜的機械設備。佐證這一點，似乎比較困難，因為很少有人真正組裝過飛機，或者解剖過飛機，這里也只能給出一架普通飛機的零件數量，或許讀者們可以從其零件的數量中對于飛機的復雜程度得以有個較為初步的認識。普通的一架小型飛機的零件數目都在數萬左右，戰斗機的零件數目通常數以千萬計。飛機的精密性與復雜性體現在其機內的眾多的組成系統之中，一架普通的飛機必備的系統主要包括液壓系統、冷氣系統、操控系統、高空系統、機體機械機電系統、燃油系統、防冰系統等。飛機的復雜性與精密性由此可見一斑。可以說，功能越完善、自動化程度越高的設備其機械化的精密程度與復雜程度也就越高。而越復雜、越精密的機械一旦出現問題，可想而知，其故障的精確診斷也就必然越是困難。任何機械設備都不可避免地會在使用一段時間之后出現各種各樣的故障，故障可能造成機械設備的功能降低或者是徹底失去。1986年，美國的挑戰者號航天飛機就是因為一個小小的密封圈的機械故障導致了四萬升燃料瞬間爆炸，造成了高達12億美元的直接損失，間接損失無法估量。由此可見，為了保證飛行器的安全，必須系統地診斷故障，在一個系統之中，一個小小的故障也可能引發整個系統的災難性的后果，因此，對于飛行器而言，沒有一萬個安全，只有萬一一個不安全，因此，飛機的機械故障診斷就是要從飛機的數以百萬計的零部件中找出那一個萬一來。其困難程度可想而知。

1 飛機機械故障簡述

飛機的機械故障即指排除了人為因素、操作因素、外界因素之外的飛機的內部零部件在使用過程中引發的故障。我國目前航班延誤的標準用語即“飛機出現機械故障，敬請原諒”，因此可見，機械故障的確是一種較為常見的故障，當我們遇到因這類故障造成航班延誤時應該暗自慶幸，多虧飛機的機械故障診斷人員及時使用診斷技術在地面就檢測到了飛機的“機械故障”。

鑒于飛機的復雜性，因此飛機的機械故障也具有復雜性、系統性、層次性、相關性。

飛機的機械故障的復雜性不言而喻，在數以百萬計的零部件之中，僅憑飛機的表象診斷以背后的百萬零件的故障其復雜程度的確非常之高；飛機故障的系統性即指可能其中的一個小小的零部件，也許只是其組成部分的百萬分之一也現故障也可能導致整架飛機的墜毀，這樣的例子，在世界航空史上早已不再罕見，人們也因此而對系統性風險聞之色變；層次性即指飛機的機械故障可以根據其維修的迫切程度劃分為高層次與低層次，雖然說飛機存在著系統性風險，但是由于在所有的零部件中，有些的風險程度較高，有些的風險程度較低，因此根據程度高低將這些零部件分成層次以判斷其故障的嚴重性；相關性即指飛機的任何一種故障都不要簡單地推定其為單純的某一部件的故障，因為產生故障的原因可能是多方面的、多層次的、系統性的，因此，故障診斷過程中最忌諱的就是點到即止，必須深究深層次的原因，以揭示飛機的真正故障原因。

2 飛機故障診斷目前的現狀分析

現階段，對于飛機進行故障診斷通常采取下述三種方式進行：

首先，就是對飛機進行定時診斷。定時診斷既是航空航天行業的一項傳統故障診斷模式，也是一項必須時行的常規診斷模式。這種診斷模式的必要性就在于其以預防為主的導向。這種導向與飛機的不怕一萬就怕萬一的徹底安全才是真正的安全理念也是兩相印證的。例如，若飛機滾輪的診斷時限為7天，機場的機務人員將會每隔7天對滾輪進行一次故障分析和判斷，然后采取相應的維護措施。定時診斷可以較好地監控飛機各單元結構的運行狀況，進而對及時發現飛機潛在的機械故障具有一定的作用。但是，根據現場機務人員的統計數據表明，飛機機械故障的發生具有隨機性，其發生率性雖然一定程度上受到定時診斷的影響，但是他們二者之間并不存在線形關系，加上定時診斷需要一定的人力物力才能執行，在一定程度在加大了航空公司的運營成本，因此，航空公司對定時診斷并不推崇，但是為了保證飛機的安全運營，只能靠擴大定時診斷的時間域來節省這部分開支。

其次，視情診斷。即，當飛機在運行過程中出現了某種情況或發出了某種信號時，由于這樣的情況可能是飛機潛在機械故障，則采用狀態檢測技術來監測這些信號，根據所檢測的信號來推斷可能發生的故障并及時采取措施，防止故障后果產生。視情診斷由于其診斷根據來自于故障發出的直接信號，因此，相對于定時診斷來說，其診斷結果具有客觀性和準確性，但是，由于視情診斷往往是出于飛機運行狀態下，而在這樣的情況下，機務人員很難采取措施來維修機械故障，這威脅著飛機的安全運行。因此不難看出，視情診斷雖然具有準確性和客觀性，但是由于其發生的時間和空間的特殊性，視情診斷對故障維護效用不大，所以視情診斷在實際的操作中具有危險性和緊急性。

最后，常規診斷。常規診斷也是一種傳統的故障診斷方式，它主要是根據飛機運行航次來進行，一般情況下，飛機在著陸后和起飛前，機場的機務人員都會對飛機進行整體的常規檢查和故障診斷，特別是一些會出現問題的部位，若發現異常情況將采取相應措施以防后果產生，常規診斷具有省時省力的特性，簡便易操作。

3 Web環境下的飛機診斷技術發展

目前我國正在研究通過Internet和人工智能等手段來實現及時、準確的解決飛機的機械診斷技術。遠程診斷專家系統：20世紀80年代，我國首次出現了飛機故障診斷專家系統，但是由于響應速度太慢（12min左右）缺乏實用性而未能得到推廣。

3.1 知識庫

知識庫是遠程診斷專家系統中最為重要的部分，其主要包含了機務人員、故障維修技術人員以及領域專家的事件記錄、操作經驗和專業理論等。專業技術人員將收集到的上述的數據后，將這些數據進行分析、加工、整理后，使之系統化并將其架構。

3.2 推理機制

從多個相似案例中適配出與所提問題最為相近的，然后得出相應解釋和有效性測算，同時也具備了反向的測試機制，由其最終來判斷所提方案的有效性。

4 結束語

飛機機械故障的診斷技術正如其故障一樣，具有一定的復雜性和綜合性，現階段的科學技術發展雖然對及時、準確、快速地診斷飛機機械故障有一定的促進作用，但解決故障診斷難的關鍵點仍然是從業人員的知識和經驗，所以，為了最大限度地保障飛機的運行安全，廣大的從業人員仍需要加強學習，進一步完善和提高自己的職業技能。

參考文獻

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