外軍戰(zhàn)機(jī)綜合故障診斷維修體系的應(yīng)用與發(fā)展

　　摘要：本文詳細(xì)介紹了綜合故障診斷維修體系在外軍作戰(zhàn)飛機(jī)中的應(yīng)用情況，并對(duì)綜合故障診斷維修體系的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了系統(tǒng)分析。
　　關(guān)鍵詞：故障診斷 維修體系
　　中圖分類號(hào)：TH17文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2012）09（c）-0213-01
　　現(xiàn)代高技術(shù)局部戰(zhàn)爭(zhēng)表明，可靠性、維修性和保障性是提高武器裝備戰(zhàn)備完好性和快速出動(dòng)能力的基礎(chǔ)，也是武器裝備形成戰(zhàn)斗力的前提條件。綜合故障診斷維修體系是實(shí)現(xiàn)武器裝備可靠性、維修性和保障性的重要技術(shù)手段和發(fā)展方向。國(guó)外在新一代戰(zhàn)機(jī)中廣泛使用了綜合故障診斷維修保障技術(shù)。
　　1 綜合故障診斷維修體系在外軍戰(zhàn)機(jī)中的應(yīng)用
　　美國(guó)B-1A飛機(jī)采用了機(jī)載中央綜合測(cè)試系統(tǒng)（CITS），CITS是一個(gè)與飛機(jī)航空電子系統(tǒng)和非航空電子系統(tǒng)相連、但又完全獨(dú)立的測(cè)試系統(tǒng)。它是通過(guò)一個(gè)機(jī)載數(shù)字計(jì)算機(jī)和一個(gè)存儲(chǔ)的實(shí)時(shí)軟件來(lái)對(duì)飛機(jī)實(shí)施測(cè)試，該系統(tǒng)具有下述能力：測(cè)試并檢查飛機(jī)分系統(tǒng)在飛行中和地面上的性能；向機(jī)組人員顯示故障分系統(tǒng)的使用模式；識(shí)別故障并將其隔離到故障的LRU（利用機(jī)載手段）；在盡可能不使用地面設(shè)備的情況下，為地面進(jìn)行故障識(shí)別和隔離（LRU）提供測(cè)試數(shù)據(jù)和測(cè)試結(jié)果；記錄故障及趨勢(shì)數(shù)據(jù)并打印故障數(shù)據(jù)。為了完成上述功能，CITS可提供下述三種情況的信息：飛行中飛機(jī)的性能信息、地面時(shí)飛機(jī)的戰(zhàn)備完好性信息和故障隔離信息[1]。
　　俄羅斯SU-37、SU-47飛機(jī)采用綜合信息系統(tǒng)，使整個(gè)裝備故障定位可達(dá)到單個(gè)的插件級(jí)。在飛行中發(fā)生故障時(shí)，綜合信息系統(tǒng)的顯示器將向飛行員提供有關(guān)故障和建議如何糾正的信息或指示下一步的操作，這些信息同時(shí)以語(yǔ)音形式給出。
　　“陣風(fēng)”是21世紀(jì)法國(guó)海空軍的主力戰(zhàn)斗機(jī)，在可靠性、保障性、測(cè)試性、持續(xù)能力和機(jī)動(dòng)部署能力等方面都進(jìn)行了較大改進(jìn)?！瓣囷L(fēng)”飛機(jī)上的所有系統(tǒng)都由集成在任務(wù)計(jì)算機(jī)中的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（HMS）進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可對(duì)故障進(jìn)行精確的定位。該系統(tǒng)還對(duì)機(jī)體的部件進(jìn)行單個(gè)跟蹤，監(jiān)控疲勞情況。這種獨(dú)特而完全自動(dòng)化的監(jiān)控系統(tǒng)有助于縮短飛機(jī)的再次出動(dòng)準(zhǔn)備時(shí)間，便于排故和修理，大大減少對(duì)地面保障設(shè)備的需求。測(cè)試性目標(biāo)要求可達(dá)到95%的故障檢測(cè)率，并能檢測(cè)所有安全關(guān)鍵的故障。
　　F-22是美國(guó)空軍用以代替F-15的第四代戰(zhàn)斗機(jī)，是美國(guó)21世紀(jì)空軍的主戰(zhàn)飛機(jī)。F-22采用機(jī)載綜合診斷系統(tǒng)，具有廣泛的機(jī)內(nèi)檢測(cè)（BIT）能力，如在發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)身上、航空電子系統(tǒng)中可分別產(chǎn)生15000個(gè)故障報(bào)告，診斷系統(tǒng)可以深入到外場(chǎng)可更換模塊（單個(gè)的電路板）級(jí)確定故障。該系統(tǒng)還有各種機(jī)內(nèi)檢測(cè)傳感器、故障過(guò)濾器和重要故障數(shù)據(jù)記錄。通過(guò)故障過(guò)濾器，可以確定某個(gè)故障是否足夠嚴(yán)重，需要向駕駛艙里的飛行員發(fā)出提示或警告。通過(guò)故障數(shù)據(jù)記錄，使維修人員準(zhǔn)確掌握部件何時(shí)失效。
　　F-35多用途聯(lián)合攻擊機(jī)（JSF）是美國(guó)國(guó)防部的最新戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)，和F-22一起構(gòu)成21世紀(jì)的主戰(zhàn)飛機(jī)。在JSF中全面引入飛機(jī)故障預(yù)測(cè)和完好狀態(tài)管理系統(tǒng)，其基本思想就是采用先進(jìn)的傳感器技術(shù)、飛機(jī)實(shí)時(shí)故障監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)技術(shù)、多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)等對(duì)飛機(jī)飛行過(guò)程中的故障和飛機(jī)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)，對(duì)飛機(jī)剩余壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)；向地面實(shí)時(shí)傳輸記錄的故障數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)地面的預(yù)測(cè)維修和后勤保障，即實(shí)現(xiàn)了故障診斷、維修和后勤保障的一體化。該系統(tǒng)可增加系統(tǒng)的安全性，減少壽命周期成本。在工業(yè)和武器裝備領(lǐng)域，21世紀(jì)將是以先進(jìn)的傳感器技術(shù)和故障分析技術(shù)為基礎(chǔ)的故障預(yù)測(cè)和完好狀態(tài)管理系統(tǒng)的時(shí)代。JSF中綜合診斷的目標(biāo)是與現(xiàn)有攻擊機(jī)相比，減少人力需求20%～40%，增加作戰(zhàn)出動(dòng)架次25%，減少后勤保障復(fù)雜度50%[2]。
　　2 外軍戰(zhàn)機(jī)綜合故障診斷維修體系的發(fā)展趨勢(shì)
　　綜合外軍作戰(zhàn)飛機(jī)的故障診斷體系結(jié)構(gòu)和技術(shù)，其發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面。
　?。?）數(shù)字化。以計(jì)算機(jī)為中心的故障檢測(cè)與診斷自動(dòng)化，帶來(lái)故障診斷和維修保障過(guò)程技術(shù)數(shù)據(jù)的數(shù)字化，可改善飛機(jī)裝備的保障能力，縮短保障時(shí)間，提高新一代飛機(jī)裝備的戰(zhàn)備完好性，降低裝備的使用和保障費(fèi)用。如交互式電子技術(shù)手冊(cè)（IETMS）的使用等。
　?。?）綜合化。飛機(jī)設(shè)計(jì)、制造、故障診斷、維修和后勤保障過(guò)程信息的綜合化，以及診斷、維修和后勤保障的綜合化，可提高故障診斷的準(zhǔn)確性和速度以及維修和后勤保障的效率，減少飛機(jī)的壽命周期成本。
　　（3）層次化。飛機(jī)故障診斷通過(guò)機(jī)載實(shí)時(shí)診斷、地面綜合診斷相結(jié)合的層次結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。機(jī)載實(shí)時(shí)診斷系統(tǒng)完成對(duì)飛機(jī)飛行過(guò)程中故障的實(shí)時(shí)檢測(cè)、隔離和系統(tǒng)重構(gòu)，為地面診斷提供初始診斷基礎(chǔ)；地面診斷系統(tǒng)則根據(jù)各種信息對(duì)飛行中的可疑故障進(jìn)行深層次的綜合診斷，可提高故障診斷的準(zhǔn)確度和速度，減少維修工作量和時(shí)間。
　?。?）網(wǎng)絡(luò)化。利用當(dāng)今快速發(fā)展的數(shù)字化通信、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)刃畔⒓夹g(shù)來(lái)完善故障診斷、維護(hù)和后勤保障體系，已成為一條必由之路，如美國(guó)在JSF等新機(jī)中通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)現(xiàn)機(jī)載診斷和地面診斷、維修和后勤保障的綜合，實(shí)現(xiàn)自治后勤系統(tǒng)等。
　?。?）仿真化。建模仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在故障診斷、維修保障領(lǐng)域的應(yīng)用具有廣闊的前景。它不僅可用于系統(tǒng)指標(biāo)論證、方案權(quán)衡、分析與設(shè)計(jì)，還可用于系統(tǒng)的試驗(yàn)驗(yàn)證與評(píng)價(jià)，系統(tǒng)的使用培訓(xùn)等方面，從而大大提高設(shè)計(jì)與分析的精度、縮短研制周期、降低壽命周期費(fèi)用。
　?。?）智能化。人工智能技術(shù)在各種武器裝備的發(fā)展中得到了廣泛應(yīng)用，使各種系統(tǒng)具有在復(fù)雜狀態(tài)下進(jìn)行自動(dòng)處理和推理以完成規(guī)定功能的能力，實(shí)現(xiàn)智能化。在新一代作戰(zhàn)飛機(jī)的故障監(jiān)測(cè)、診斷、容錯(cuò)與系統(tǒng)重構(gòu)以及維修保障管理中大量使用包括模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、智能體、信息融合、數(shù)據(jù)挖掘等在內(nèi)的人工智能技術(shù)，可提高故障診斷的速度和準(zhǔn)確率以及維修保障的效率，其中智能傳感器是重要基礎(chǔ)[3]。
　?。?）小型化。美軍在F-22以及JSF等新機(jī)中大量使用便攜式診斷維修輔助設(shè)備（PMA），可進(jìn)行診斷維修技術(shù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析和顯示，系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)，飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)的上傳和飛行數(shù)據(jù)的下載，對(duì)故障隔離和維修過(guò)程進(jìn)行指導(dǎo)，進(jìn)行部件的查詢和訂購(gòu)等。PMA是野戰(zhàn)環(huán)境下飛機(jī)外場(chǎng)診斷維修的重要設(shè)備，在美國(guó)國(guó)防部的武器裝備項(xiàng)目中得到廣泛的應(yīng)用。
　　參考文獻(xiàn)
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　　[2]聞欣，等.控制系統(tǒng)的故障診斷和容錯(cuò)控制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005，7.
　　[3]王道萍，等.武器系統(tǒng)故障智能診斷理論與方法研究[M].石家莊：軍械工程學(xué)院，2005，