民用飛機機載維護系統故障診斷技術研究

摘要：民用飛機機載維護系統為地勤維護人員維修飛機提供幫助，減少維護花費，降低航空公司的運營成本，成為當今民用飛機中一個重要組要部分。對機載維護系統的核心——故障診斷方法進行了研究，提出了民用飛機故障診斷功能設計的考慮。

關鍵詞：機載維護系統 中央維護功能 故障診斷

中圖分類號：v22 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2011)12(a)-0000-00

民用飛機機載維護系統主要用于檢測、隔離飛機故障，監控飛機狀態以及為機載電子設備提供軟件/數據加載。其中飛機故障的檢測和隔離功能是機載維護系統的核心部分，由機載維護系統包含的子系統——中央維護系統（CMS）實現。

中央維護系統用于收集、記錄、分析來自飛機各系統的狀態、故障、構型信息，提供故障監測、分析、診斷、預測和記錄，并完成故障數據存儲和檢索。

1基于故障方程診斷法

1.1 故障方程簡介

故障方程是對機載系統故障的一種邏輯判斷，是以離散量、模擬量和總線信號為變量，依據算法和故障模型而建立的邏輯關系，是對系統故障的預處理，其核心是故障方程變量和邏輯關系的確定。故障方程應考慮優先級，以確定當多個相關故障發生時應優先處理哪些故障。

1.2故障方程處理

故障方程處理是指根據故障邏輯關系對輸入的變量進行處理，得到輸出邏輯量，根據邏輯量的含義向維護或顯示終端發送并存儲維護信息供地面維護人員使用。

為了進行故障隔離、定位并產生與之相關的維護信息，CMS需對飛機各系統報告的故障數據進行處理，其數學模型為基于故障方程的診斷分析，處理流程如圖1所示。

圖1 基于故障方程診斷法故障數據處理流程

數據處理流程共分為六個步驟：輸入處理、抑制和特殊事件自檢、連鎖效應去除、合并與隔離、駕駛艙故障效應和維護信息關聯和存儲。診斷規則包括這六個步驟實施數據處理所需的各種規則，是故障處理模塊的神經中樞，對于故障隔離、維護信息的產生起到重要作用。同時，這個診斷規則還具有過濾功能，可將一些瞬時故障和虛假信息過濾掉。故障處理模塊在接收到這些信息后，按照上述六個步驟進行處理：

輸入處理。識別和標注故障報告、駕駛艙故障效應或離散信息中有效信息，濾除無效輸入信息，將有效信息輸入到下一個環節進行處理。駕駛艙故障效應直接輸入到駕駛艙效應和維護信息關聯的步驟進行處理。

抑制和特殊事件自檢。由于飛機在特定工作階段而錯誤產生的故障信息，被認定為虛假信息并進行抑制，以免誤導維護人員；對于數據類輸入(非故障報告)，將使用診斷規則中預先設置方法進行處理，當探測到故障，將被視為特殊事件，由故障處理模塊產生特殊事件故障報告并輸入到下一步進行處理。

連鎖效應去除。所謂連鎖效應引起的故障報告是指在某一個航段中同一時間，某個故障出現在設備鏈的第一級設備中，且多次報告。連鎖效應去除利用預先設定好的診斷規則判斷該故障處在源設備還是下游設備，下游故障將被處理為無效故障，并進行抑制，下面將舉例說明連鎖效應去除，如圖2所示。

圖2 連鎖效應去除

當A組件故障，觸發故障報告A，同時由于A組件故障又引起設備鏈中B和D組件產生故障報告。故障診斷邏輯認定A為源設備，其它為下游設備，B和D組件產生故障報告將被抑制，從而避免虛假故障或同一個故障多次被報告。

基于航空電子設備的故障模型診斷法

基于故障模型診斷法是一種新的故障診斷技術，與基于故障邏輯方程診斷法使用邏輯方程來預測潛在故障并確定故障的映射關系不同，它利用航空電子設備模型來診斷故障。目前，霍尼韋爾（Honeywell）在波音新一代飛機上采用了這種新型的故障診斷技術。

基于故障模型的方法（如圖3所示）可根據不同模型進行變更，其接口采用模塊化標準開放式接口，不同軟件模型可由供應商負責技術開發，這種方式允許第三方供應商將各自的技術融入故障診斷技術中，有利于技術的吸納和改進。

圖3 基于模型的故障診斷技術

民用飛機故障診斷功能設計考慮

基于對故障方程診斷法和故障模型診斷法的分析，結合國外廠商對故障診斷技術的研究與實際經驗，故障模型診斷法具有良好的可擴展性和適應性，符合故障診斷技術的發展方向，但保證飛機各系統供應商提供模型接口的一致性尤為重要。以下方法可以供參考：

（1）在開發階段，由系統集成者向飛機各設備/部件供應商提供統一的維護支持軟件工具。各供應商使用該工具輸入設備/部件的故障報告內容、故障判斷邏輯、維護信息、I/O 接口信息等有關內容，最后由維護支持軟件工具生成統一標準的格式提供給系統集成者；

（2）系統集成者將各供應商提供的信息進行整理、分析、綜合并測試，最終生成可加載的全機故障診斷模型；

（3）系統集成者將全機故障診斷模型加載到飛機中供中央維護系統使用。

4結語

本文針對民用飛機機載維護系統故障診斷兩種方法：基于故障方程診斷法和基于航空電子設備的故障模型進行了研究，并結合Boeing大型客機對這兩種方法的應用進行了說明，最后探討了民用飛機中故障診斷功能的設計考慮。采用先進的故障診斷技術有助于設計出性能優良的機載維護系統，為航空公司節省大量的維修和運營成本。目前我國正處在大力發展民機事業的階段，一個先進的機載維護系統將大大增加我們自己的民機在國內外的競爭力。

參考文獻

[1] Gautham Ramohalli THE HONEYWELL ON-BOARD DIAGNOSTIC MAINTENANCE SYSTEM FOR THE BOEING777， Honeywell ATSD