機載維護系統的應用發展與功能需求

張家杰

（東方航空技術有限公司，上海 200335）

0 引言

隨著民用航空機載技術的不斷升級和進步，機載系統高度集成一體化，復雜程度不斷提升。機載維護系統可確定機載系統的潛在故障發生點，提升診斷能力，降低故障概率，全面提升飛機的制造、使用和維護。飛機維護和使用過程中的維護費用遠超目標預算，必須最大程度節省維護成本，確保提供最優的系統性能。在航空公司競爭中，維修過程得到了高度重視，機載維護系統使飛機在航線服務中的維修更加便捷，降低維修成本，提升飛機的服務效率。

1 機載維護系統發展歷程

機載維護系統的理念和其發展歷程，主要來自于我國飛行系統、機內測試數據和飛行狀態數據。通過邏輯方程式和故障建模，分析各子系統運行狀態，在需要時進行適當的調整和處理[1]。針對于飛機運行系統的維護模式設置監控狀態，并分析其性能變化。根據狀態檢測結果，對有維修需求的系統提出全新的建設措施。目前，機載維護系統的發展大致可分為以下4 個階段：

（1）20 世紀60 年代。該階段主要針對商用飛機，此時的機載維護系統通過人工手動調整。在維護過程中，按壓機械的測試按鈕實現維護，維修人員根據設備面板的指示燈判斷該設備是否存在故障[2]。

（2）80 年代。在該階段運輸機全面發展，采用數字化系統代替模擬電路，根據機載設備的軟硬件研發自主檢測系統并采用，由航電系統的儀表檢測儀顯示故障信息。到80 年代后期，機載維護系統復雜程度提升，可自動檢測故障和快速故障隔離。運行智能機內測試，提升整體的監測力度。

（3）90 年代。機載維護系統已經成為了獨立系統，具備功能劃分和維護兩大功能。維護過程由計算機對機載故障系統數據進行收集處理、智能分析，準確報告、隔離故障，嚴重問題則提示維修人員進行維護[3]。

（4）近年。機載維護系統功能集中化、模塊化階段，通過全新的數據鏈確保一體化發展，對飛機的日常運行和維護效率有非常重要的影響。

2 機載維護系統的基本用途

機載維護系統主要維護飛行方面的輔助要求，例如識別故障組件和故障系統，啟動既定的維護動作，使飛機能夠恢復到適航狀態[4]。機載維護系統可以授權飛機維護師和飛機制造商工程設計人員，在測試過程中通過機載維護系統進行自測。機載維護系統具備開放性、系統性的結構，可以提供全新的故障和失效檢測，既可以對各項系統進行故障診斷，也可以加載機載數據、使用機載系統各功能。根據系統自身情況，依據飛行過程中的飛機構造，決定是否使用機載維護系統。需要注意的是，在飛機維護和檢修過程中，機載維護系統對于飛機飛行并沒有具體的安全影響，可放心使用。但機載維護系統的功能并非適用所有的飛機，例如民用飛機和商用飛機具有較大差異，在使用機載維護系統時，需要考慮飛機的飛行路線和飛機屬性，對系統提出全新的維護需求。機載維護系統為所有機內信息提供綜合框架，根據飛行系統要求，對收集到的信號和故障方程式進行判斷，起到綜合保障作用，更加便捷、有效地將信息提供給維護人員，提升維護系統的監控效能[5]。

3 應用現狀分析

3.1 國內飛機機載維護系統

飛機系統包含了中央維護系統和飛機監控系統，中央維護系統搜集飛機在運行過程中出現的故障問題，修復后對故障信息進行儲存、查詢；對飛機監控狀態下達地面測試指令以獲取所需數據，檢查系統結構模型，提供詳細的記錄參數和報告。而在支線客機機載維護系統中，根據客機的故障報告及時管理、監控飛機的運行狀態，分析飛機管理、執行系統和航線可更換單元數據等，為地面維護人員提供維護任務的人機界面。該系統由中央維護軟件、中央維護系統等組成，通過數據下載組成軟件集合。多功能顯示器通過ARINC429 接口，將維護數據發送至航電核心處理系統和中央維護系統進行集中處理。在維護管理過程中，進行診斷、隔離、儲存，分析故障潛在記錄，生成相關的維護報告[6]。

3.2 飛機機載維護系統的配置特點

飛機機載維護系統具備獨有特征，可以智能完成采集、診斷、顯示、傳輸等一系列流程，通過本地故障儲存器儲存數據，簡化故障系統界面。通過這些數據融合，加快了數據的檢索流程，可以在高速網絡流程中接受來自飛機航電系統和駕駛艙系統的數據，并實現自由存取。在飛行過程中，實時地進行空地傳輸，采用全新的邏輯方程智能診斷，對故障信息進行分析，報告故障可能性，排除故障隱患。

根據全新的機載維護系統發展歷程和國內外使用情況，機載維護系統建立在先進的計算機通信和數據處理基礎上，是目前飛機使用狀態監測功能的全面拓展模式，主要包含4 項功能：①全面采集飛機運行過程中的各類故障信息，并進行集中顯示和儲存，生成相關的故障分析報告，以供維修人員參考；②實時監測飛機的狀態數據，并根據飛機各系統的使用性能和未來趨勢，制定計劃性和預防性的措施；③具備全新的管理模式和用戶自定義系統，具備雙向傳輸的實時通信能力，飛行中可以根據控制需求實現上傳或下載；④采用模塊化綜合航空電子結構和高速數據總線網絡，可在航空系統綜合處理設備中進行妥善管理[7]。

基于以上信息功能需求，機載維護系統包含中央維護功能、飛機狀態監控功能和數據加載功能。中央維護功能主要用于搜集飛機運行過程中機載維護系統發送的故障信息和數據，根據故障邏輯或模型進行故障分析，剔除相關的數據方案，檢查全新的結構模型，且飛機狀態監控可以監視和記錄飛機維護性能、故障分析。通過對飛機狀態參數和事件監控的趨勢，判斷需要降級運行的系統情況，提前告知潛在的功能障礙，并制定預防性的維修計劃，以提高飛機可利用率和任務完成率。主要應用于機載維護系統數據加載和系統配置，包含全新的數據庫，可以融合中央維護功能和飛機狀態監控報告下載，根據飛機結構發送信息系統，實現軟硬件配合[8]。

通過分析以上功能，實現飛機綜合維護診斷具有一定的功能需求。根據飛行任務需求，可以通過數據總線搭配任務系統，控制系統飛行管理、系統參數。執行全新的液壓操作模式和照明控制系統的機載維護系統識別模式，識別飛機在運行過程中出現的各類故障情況。為了提高故障檢測的完整性，機載維護系統的檢測機制應進行周期自檢，對于容錯的機載維護系統可以評定其降級使用情況。在飛機系統計算機內置自檢模塊中，機載維護系統性能準確指示故障發生頻率，且可以根據儲存內部的信息進行分析，包含航線可更換單元故障梳理。

4 系統測試

在機載測試系統中，通過以太網測試接口，可以實現設備動態分布。根據設備的持續運行，融合實時處理和監控功能，確保整個飛行模式能夠搭載全新的運行體系。例如在前端數據采集中，該系統測試的參數除飛機平臺參數外，包含動參數、品質、音頻信號、開關量、頻率和總線等特殊參數，對采集器質量的要求極高。系統的采集器采用全新的PC104CPU，通過堆棧式結構具備體積小、功耗低、連接可靠的優勢，保留了標準的x86PC 計算機的兼容性。在系統數據傳輸中，以太網搭載的測試接口實現雙向搜索，完成機載維護系統的合理檢測。

5 結束語

結合機載維護系統的特性分析與國內外飛機維護實例，為全機提供集中式維護，為飛機維護師提供實時、完善的維護信息，可訪問具體參數和研究數據，保證數據的可靠性。