航空電子機械設備故障診斷技術研究綜述

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1、航空電子機械設備故障診斷技術研究綜述 航空電子機械設備故障診斷技術研究綜述 摘要：隨著電子技術的開展,電子設備組成的復雜化和智能化不斷提高,亦加大了電路故障測試的復雜性和困難度。本文詳細表達了航空設備故障診斷方法，并對其開展進行了探討和展望。 關鍵詞：航空電子 設備故障 診斷 0引言 當今的軍事領域,對武器裝備的可靠性、保障性和可維修性有了更高的要求,而且隨著現(xiàn)代工業(yè)及科學技術的迅速開展,特別是計算機技術的開展,設備的結(jié)構越來越復雜,自動化程度也越來越高,不僅同一設備的不同局部之間互相關聯(lián),緊密耦合,而且不同設備之間也存在著緊密

2、的聯(lián)系,在運行過程中形成一個整體。因此,一處故障可能引起一系列連鎖反響,導致整個設備甚至整個過程不能正常運行, 輕者造成停機,重者會產(chǎn)生嚴重的后果甚至災難性的人員傷亡,這就要求現(xiàn)代設備系統(tǒng)具有很高的平安性和可靠性。目前,設備的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷已成為現(xiàn)代航空、航天和國防建設中的重要內(nèi)容,不容無視。 1、航空設備故障預測和健康管理系統(tǒng) 由于航空設備的特殊性，其故障預測和健康管理系統(tǒng)原那么上應分為機載局部和地面局部，機載局部的功能與地面局部的功能顯然應有所區(qū)別。飛機在執(zhí)行任務的過程中，機載局部自動進行狀態(tài)監(jiān)控和管理，自動記錄和分析飛機及各系統(tǒng)的狀態(tài)，并進行狀態(tài)的預測、故障的檢測和隔離，

3、根據(jù)預測和狀態(tài)信息完成系統(tǒng)重構，上述信息可在空中通過無線通信傳遞給地面保障中心系統(tǒng)或存儲在黑匣子內(nèi);地面局部那么側(cè)重于維修決策，根據(jù)信息進一步確定故障部位，制定維修方案。根據(jù)機載局部和地面局部特點，機載局部應具有以下功能:狀態(tài)監(jiān)測功能，數(shù)據(jù)存儲功能，分系統(tǒng)功能級故障預測功能，提供分系統(tǒng)故障對飛行任務的影響評估或警示。地面局部的功能應具有以下特點:數(shù)據(jù)傳輸與存儲功能，狀態(tài)顯示功能，分系統(tǒng)功能級故障診斷與分系統(tǒng)部件級故障診斷功能，提出維修方案和維修標準。故障診斷系統(tǒng)是根據(jù)診斷對象故障的特點，利用現(xiàn)有的故障診斷技術研制而成的自動化診斷裝置。故障診斷的各種理論與方法的研究最終都必須落實到具體的診斷裝置

4、或診斷系統(tǒng)的研制上，只有診斷系統(tǒng)的研制成功才能產(chǎn)生真正的經(jīng)濟效益。 2、NFF的診斷與排除 在航空維修工作中經(jīng)常會碰到這樣的情況：飛行員反映空中出現(xiàn)某個故障，但地面檢查中卻不能復現(xiàn)；機務準備通電中發(fā)現(xiàn)某機件有故障，但再次通電時故障現(xiàn)象消失；甚至有些諸如“轉(zhuǎn)速急降〞的危險性信號都是時有時無，給地勤人員排故造成很大困難。實際上，這就是所謂的“未發(fā)現(xiàn)故障〞〔NOFault found,NFF〕，它是航空維修工作中較為常見的一個問題。 進行NFF的診斷，需要預先收集大量的相關信息、資料和統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。電子產(chǎn)品或設備的性能特征如電流、電壓、電阻等是反映其正常或故障狀態(tài)的重要參數(shù)，通過監(jiān)測

5、這些本質(zhì)參數(shù)的變化來發(fā)現(xiàn)故障，已成為當前應用最廣泛、置信度最高的故障診斷方法。典型的方法包括電子產(chǎn)品的機上測試〔BIT〕以及非電子產(chǎn)品功能系統(tǒng)的故障診斷等。在航空裝備維護工作中經(jīng)常測量大量的電壓、電阻等數(shù)據(jù)，基于本質(zhì)參數(shù)的方法可以用在目前對監(jiān)測發(fā)動機工作狀態(tài)的各種傳感器進行ＮＦＦ預測與健康管理，這些傳感器包括滑油溫度傳感器、滑油壓力傳感器、金屬屑傳感器等。它們用電壓、電阻等形式隨時檢測發(fā)動機相關工作狀態(tài)，評價發(fā)動機性能指標，有時的自身失效或工作狀態(tài)變化就會導致發(fā)動機誤報故障或發(fā)生NFF。將這些數(shù)據(jù)分門別類加以統(tǒng)計，用時間序列分析方法建立差分方程形式的數(shù)學模型，再根據(jù)模型或得出的曲線趨勢圖進行分

6、析研究，可較好地掌握機件設備的歷史工作狀況，發(fā)現(xiàn)或預防NFF，并對下一步的工作做出維修建議，成為當前航空裝備保障的新趨勢。 隨著飛機的更新?lián)Q代和使用時間的增長，要重點關注導航系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)和其它自動控制系統(tǒng)電子設備故障和老舊飛機線路引起的潛在性、危險性故障。因此，為了預防或減少NFF的發(fā)生，應采取以下措施手段：外表引發(fā)的偶然故障是由根本的故障缺陷導致的，因此生產(chǎn)商首先應努力克服硬件或軟件的設計缺陷，將故障隱患降到最低限度。 建立相關的數(shù)據(jù)庫，將容易發(fā)生NFF的故障進行技術統(tǒng)計分析，以便在某些工作時機根據(jù)對該機件的性能檢測決定是否提前更換該件，從而降低NFF的發(fā)生。出現(xiàn)重要系統(tǒng)、重要

7、故障時，要全面、系統(tǒng)地分析故障發(fā)生時的環(huán)境特點及飛機所處高度、速度、姿態(tài)等參數(shù)，及時檢測線路，認真研究電路圖。尤其應加強空地之間的聯(lián)系和信息交換，確定該設備是否空地使用不一致或不同，以便能創(chuàng)造故障復現(xiàn)的條件。 3、結(jié)論與展望 3.1新的故障診斷方法的研究 主要是將一些新的理論應用到電子設備的故障診斷之中。如小波變換方法,信息融合方法及基于Agent的診斷方法等。隨著新理論的不斷開展,這方面的工作仍是故障診斷的重要內(nèi)容之一。 3.2故障信息獲取的手段和方法的研究 故障信息的準確獲取是故障診斷是否成功的關鍵之一。像多傳感器信息融合在故障診斷中的應用,一個重要的方面就是

8、如何從不同角度獲取故障信息。對電子設備來說,除了電壓和溫度信號外,能否從其它方面獲得故障信息,如電磁場信息等,這也是有待深入研究的內(nèi)容之一。 3.3遠程故障診斷的研究 在軍事領域,如果各種戰(zhàn)傷的武器設備在現(xiàn)場夠得到及時的維修,對提高裝備的戰(zhàn)斗出動強度、補充戰(zhàn)斗實力和保持一定的持續(xù)戰(zhàn)斗力都有重要的意義。而現(xiàn)在的戰(zhàn)傷搶修都是由專業(yè)的維修人員在野戰(zhàn)條件下就地組織實施。利用遠程故障專家系統(tǒng)可以獲得遠離戰(zhàn)場的專家的指導,有效地提高維修效率和速度。故障診斷是一門實用性很強的技術,因此只有在實際應用中才能表達它的價值。 目前在理論研究方面雖有不少進展,但真正在工程實踐中成功應用的實例還較少

9、。特別是真正實用準確的電子設備故障診斷系統(tǒng)。因此,如何將先進的故障診斷理論與方法應用到實際中去還有待深入的研究。再者對于一個大型復雜航空電子設備進行故障診斷分析時,傳統(tǒng)故障診斷和智能故障診斷技術必須是相互彌補。只有這樣以傳統(tǒng)故障診斷技術為根底,綜合利用智能故障診斷技術,構造高效而智能化的故障診斷平臺,才是大型航空電子設備診斷和維修的一個很有前途的開展方向。 參考文獻： 【1】朱大奇.基于知識的故障診斷方法綜述[J].安徽工業(yè)大學學報,2002,19. 【2】劉寶賦.軍用電子設備故障診斷專家系統(tǒng)知識庫的建立[J].彈箭與制導學報,2002,22. 【3】翟麗芳.電子設備故障診斷專家系統(tǒng)的設計[J].計算機應用,2001,27.