基于機載設備故障診斷方法的研究

楊志遠 李寬

摘要：故障診斷，是機械運維工作中的重要組成部分，它具有基礎性、多樣性以及關聯性等特征。基于此，文章以機栽設備為例，著重對常見故障形式和診斷方法進行研究，以達到把握機栽設備維修要點，保障設備應用效率的目的。

關鍵詞：機栽設備;故障診斷;方法歸納

中圖分類號：V267 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）12-0107-02

引言

機載設備，是飛機飛行體系中的重要組成部分，它包括：雷達、無線、導航等部分。研究表明：做好日常飛機運維檢查工作，可提升飛機的安全指數，減少飛機飛行中的損耗，也保障了電子系統的數據反饋準確率。由此，關于機載設備故障處理要點分析，是深入進行飛機技術研發的理論參考。

1機載設備概述

1.1機載設備構成及作用

機載設備，是指安裝在飛機上的電子設備，它是飛機飛行不可缺少的一部分。如，雷達系統、導航系統、無線傳輸系統等，均是機載設備的一部分。一般來說，機載設備是由多個單一的單子系統組合而成，由此，該設備主要應用于飛機協調性飛行期間的信息溝通與傳達;同時，機載設備中的各個部分還體現為，充分發揮系統各部分功能，確保飛機與地面保持正常的溝通與聯系。同理，當飛機機載設備出現故障時，也多是由于多重故障原因組合而成的問題，進行機載設備故障分析時，必須要從多個方面進行問題分析，切不可單方面進行問題解析。

1.2機載設備的故障形式與種類

一般來說，機載設備故障診斷檢測的形式主要包括：（1）機載設備系統參數故障，即機載設備系統無法保持穩定的系統參數，數據反饋結果準確度受影響。（2）外部系統造成的故障，且該類故障多屬于突發性故障問題。

為確保機載設備故障問題得到有效性解決，在進行故障問題分析時，可結合機載設備故障的具體情況，針對性進行問題處理。筆者將機載設備故障的常見種類歸納為：（1）機載設備程序故障。由于機載設備主要是由電子信息程序組合而成，且各部分程序是層層嵌套的分布模式，各個子系統之間的關聯緊密度都比較高。若機載設備中主干系統出現問題，將會對機載設備的整體都造成影響。（2）機載設備邏輯結構故障。即，機載設備運行期間，數據輸出環節和輸入環節無法保持協調性運轉，機載設備數據反饋速率緩慢。（3）局域性程序故障。即，機載設備運行期間，雷達、電子導航等局部程序出現了運行問題。一旦出現問題，雖然故障漏洞檢測程序會盡快的進行問題彌補，但仍然無法徹底的解決局部程序故障。（4）機載設備外部硬件設備故障。即，設備運維過程中，物理元器件中的某一部分出現了問題，會導致整個機械設備體系外部支撐結構嚴重受損，進而無法將機載設備的內部優勢發揮出來。

2機載設備故障診斷方法

2.1定量式機載設備故障診斷

所謂定量式故障診斷，是指在確定故障局部問題的基礎上，進行故障原因的具體分析。一般來說，機載設備故障診斷的步驟包括：特征分析、故障評估、以及故障處理與評價三步驟。機載設備實行定量式探究時，需先找到定量分析的要點，然后再具體的進行問題診斷。

（1）數據模型分析法

若飛機機載設備出現了故障，設備所傳輸回來的信息數據模型，多呈現出結構混亂的狀態。進行機載設備故障診斷時，我們也可以通過故障模型設計結構分析的方式，初步定位飛機故障問題。如，某飛機飛行期間，地面檢測部門所接收到的機載設備信號波初期為半圓性周期循環形態，從飛機飛行1小時23分15秒開始，機載設備傳回地面的信號波出現了半圓形波動趨向，且該種狀態持續5分鐘后，飛行員向地面發出雷達系統故障信號。此時，地面檢測人員可在信號模型周期規律檢測分析的輔助下，初步斷定本次機載設備故障問題主要發生在雷達信號傳輸環節上。此時啟動地面輔助性雷達程序后，再利用卡爾曼濾波器算法詳細的進行故障問題分析。

該案例中所敘述的，關于機載設備故障問題分析方式，是典型的定量式故障分析方法。這種機載設備故障分析方式，可憑借對機載設備檢測因素的評價分析，初步對機載設備的故障問題進行綜合斷定。該種故障判定處理方法，實現了機載設備故障問題的迅速性判定，在快速解決機載設備故障問題中發揮著重要作用。

（2）參數分析法

固定式參數分析法，也是較常見的定量式機載設備故障定位分析策略。一般來說，飛機機載設備正常進行信號傳輸時，系統通常是常規性、非耦合性的數據傳輸方式，即我們所說的機載設備各部分程序在參數變化范圍之內。若機載設備設計應用期間，局部設備線性系統反饋回來的數據中有多處為連續性耦合情況，也可以初步判定機載設備已經出現了故障。但由于機載設備中各個系統是相互關聯的，其中任何一部分發生故障時，線性耦合數據都可能發生變化。由此，該種故障分析方法僅僅可進行故障判定，而不能進一步確定故障發生的位置，這也是該種故障診斷方法中存在的弊端。

2.2定向式機載設備故障診斷法

所謂定向式機載設備故障診斷方式，是按照機載設備中更具體評估檢測指標，對系統的運轉情況進行故障診斷。

（1）模型圖導向故障診斷法

模型圖導向故障分析法，是指借助程序邏輯推導圖，將系統輸入、輸出部分的信號情況進行綜合定位。首先，若機載設備在實際應用中出現了輸入與輸出數據匹配度不夠的問題時，檢測程序將直接采用3D模擬圖進行圖像定位，并按照這一模型定位建立故障問題分析體系，從傳輸數據、邏輯命令、程序送達方式三大方面進行故障檢測。在進一步確定故障發生點后，系統將立即細化故障分析灰暗面，進行故障模糊，保障飛機正常運行。待機載設備系統終止運轉后，啟動程序“凍結”能力，再進行局部區域凍結和處理，進而實現針對性的局部問題處理規劃策略。以上關于局部性動態網群體處理方式，正是借助機載設備數據模擬分析圖，開展局域性故障調節與分析的要點歸納。

（2）頻率波導向故障診斷法

小頻率波診斷法，也是定向式機載設備故障診斷的常見形式。機載設備中所有電子程序，均有一個單獨的程序運轉頻率，機載設備正常做功時，各個程序層面的頻率可達到相互協調的狀態。但若某一個設備出現故障時，機載設備整體運轉的頻率波，就會出現局部與整體不相適應的問題。

如，某機載設備中導航系統出現了故障，則導航每分鐘傳輸回來的信號頻率，則會低于其他系統的傳輸速率;繼而在飛機飛行信息更新時，導航往往需要更長的緩沖時間才能夠準確的定位飛機飛行的路線、飛機當前飛行的定點位置。以上列舉的飛機飛行中導航故障問題，是較常見的機載設備定向式動態故障定位分析方式。該種方法可在第一時間對機載設備運行中的情況進行綜合判定，其數據反饋效果更高，信息調控的可能性也更有效。

（3）嵌入程序鏈故障診斷法

嵌入程序鏈故障診斷法，主要是借助機載設備程序相互關聯的特征進行故障診斷。常規性機載設備程序，就好像是一個完整的支架結構，主干、枝干等部分都保持著良好的連接。若機載設備實際應用中出現局部性故障，程序各個部分連接的敏感度將大大下降。

如，飛機機翼重力評估部分出現硬件故障時，飛機機翼部分的重量就會減輕，電子程序在檢測飛機飛行的重量時，會立即感應到機翼重量的變化;同時，飛機螺旋槳進行轉動時，受到的阻力也會降低，飛行速度檢測值會升高。這一系列的飛機飛行機載設備異常數據反饋方式，正是嵌入式程序故障診斷典型代表。

2.3模糊性趨向分析故障診斷法

所謂模糊性趨向分析故障診斷法，是借助虛擬專家診斷技術實行的一種處理方法。一方面，飛機檢測終端可對機載設備應用中的模糊數據進行勘測，并實現應用情況的反饋與分析;另一方面，模糊性趨向分析策略，可對機載設備運行期間程序的流暢度進行勘測。

如，某系統設計應用期間，機載設備反饋的程序數據中，有30%-40%為程序模糊處理后反饋的信息，這樣的數據處理操作狀態，說明數據模糊處理結構已經出現了數據反饋準確性的問題，程序需要依靠模糊處理來完成信息傳導。同時，該程序中存在多處程序鏈連接緩熳的問題，這也說明當前機載設備的信息傳輸體系出現了故障。

3結束語

綜上所述，基于機載設備故障診斷方法的研究，是數字化技術科學應用的要點歸納。在此基礎上，本文通過定量式機載設備故障診斷、定向式機載設備故障診斷法、模糊性趨向分析故障診斷法三方面，明確機載設備故障診斷策略。因此，本篇文章的研究結果，將為國內航空技術創新提供借鑒。