薛慶增

摘 要： 將大數(shù)據(jù)方法應用到航空發(fā)動機性能監(jiān)控領域， 克服了傳統(tǒng)閥值監(jiān)控的弊端， 提高了監(jiān)控的精度和效率。建立發(fā)動機性能參數(shù)與故障模式的知識庫， 以及性能參數(shù)與發(fā)動機剩余使用壽命的知識庫。利用大數(shù)據(jù)理論模型， 預測發(fā)動機性能參數(shù)的變化趨勢，判斷其性能狀況。

關鍵詞： 大數(shù)據(jù)； 擴展功能； 性能監(jiān)控； 知識庫

中圖分類號：V263.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）01（a）-0000-00

1 大數(shù)據(jù)概念和作用

大數(shù)據(jù)是當今提及的比較多的詞語，Google/baidu的搜索服務就是一個典型的大數(shù)據(jù)搜索應用。其主導思想： 根據(jù)客戶的需求， Google/Baidu實時從全球海量的數(shù)字資產(chǎn)（或數(shù)字垃圾）中快速找出最可能最接近的答案，呈現(xiàn)給客戶，這就是一個最典型的大數(shù)據(jù)服務的例子。只不過這只是一個簡單的商業(yè)應用模式，當時并沒有形成和上升到概念的層面[1，2]。

發(fā)動機性能監(jiān)控是維修保障的關鍵環(huán)節(jié)， 將大數(shù)據(jù)方法與發(fā)動機性能監(jiān)控結合在一起， 監(jiān)控發(fā)動機的異常變化。并且利用大數(shù)據(jù)方法預測性能參數(shù)的變化趨勢， 進一步判斷其性能狀況。

2應用大數(shù)據(jù)方法監(jiān)控發(fā)動機性能

發(fā)動機使用時間跨度大，使用次數(shù)多，狀態(tài)變換頻繁。對發(fā)動機進行有效的使用和管理是維修保障工作的重中之重。發(fā)動機在準備以及大修后， 都要對其進行試車， 在沒有飛參回傳系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時， 以保障人員的感官和經(jīng)驗，并結合儀表的有限讀數(shù)判斷發(fā)動機的性能狀況；飛機在飛行時， 更多是依據(jù)經(jīng)驗以及飛行員反映的問題判斷發(fā)動機的性能。

這種方法雖然更多的發(fā)揮了機械師等人的主觀能動性，有模擬儀表提供少量數(shù)據(jù)， 但主要是靠經(jīng)驗進行維護，帶有很強的主觀性。主要表現(xiàn)為以下兩點：

第一， 經(jīng)驗性維修思想仍占有一定地位。維修過程、內(nèi)容、方式、時機的確定還不夠科學、規(guī)范， 有的偏離了維修規(guī)律；

第二， 對預防性維修作用的認識還存在偏差， 工作略帶一些盲目?？傄詾樗泄收隙伎梢酝ㄟ^預防性維修予以消除， 試圖通過“多做工作、勤檢查”來杜絕可能出現(xiàn)的所有故障，這樣做往往適得其反， 造成了裝備的過度維修。

近幾年， 數(shù)據(jù)逐漸被視為一種資源， 數(shù)據(jù)儲存與分析越來越受到重視。基于數(shù)據(jù)的發(fā)動機性能監(jiān)控已然成為維修保障的重要環(huán)節(jié)。

在加裝飛參回傳和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)后， 給維修工作提供了一個全新的發(fā)動機數(shù)據(jù)平臺， 采集到的參數(shù)是發(fā)動機乃至飛機性能最直觀的表現(xiàn)。依據(jù)這些數(shù)據(jù)，可以更為詳細的了解發(fā)動機的性能狀況、故障模式等， 配合維護人員的經(jīng)驗以及維護規(guī)程等措施，可以及早的發(fā)現(xiàn)故障，更為準確的定位故障和排除故障。

由于傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量巨大，相應配備了發(fā)動機監(jiān)控軟件和數(shù)據(jù)存儲設備， 可以收集和存儲這些數(shù)據(jù)。這為利用大數(shù)據(jù)方法監(jiān)控發(fā)動機性能提供數(shù)據(jù)基礎。

3 大數(shù)據(jù)方法在發(fā)動機性能監(jiān)控的具體應用

大數(shù)據(jù)最基本的功能就是將存儲的數(shù)據(jù)進行可視化分析。維護人員通過研究曲線的變化， 了解發(fā)動機的性能狀況， 掌握其使用情況， 便于進一步做好保障工作。

一般來講， 直接描點法往往表示發(fā)動機性能的效果不夠理想。要深層次得到發(fā)動機性能信息， 就必須進行數(shù)據(jù)挖掘以及數(shù)學變換分析。建立性能參數(shù)與發(fā)動機性能的映射關系庫。結合具體情況，利用大數(shù)據(jù)平臺建立以下幾個關鍵的知識庫。

（1）建立發(fā)動機性能參數(shù)與故障模式的知識庫。收集發(fā)動機出現(xiàn)不同故障模式時對應的參數(shù)， 包括滑油數(shù)據(jù)， 試車數(shù)據(jù)，飛行數(shù)據(jù)等， 這些參數(shù)作為表征發(fā)動機出現(xiàn)特定故障模式對應的數(shù)據(jù)。在發(fā)動機工作參數(shù)基礎上，利用數(shù)據(jù)挖掘算法學習（神經(jīng)網(wǎng)絡算法等），建立大數(shù)據(jù)模型，將反映發(fā)動機性能的參數(shù)帶入到大數(shù)據(jù)模型中， 利用匹配算法， 如果此時輸入的參數(shù)對應知識庫中某種故障模式的參數(shù)， 那么就可以判定發(fā)動機可能處于某種故障模式。

（2）建立發(fā)動機性能參數(shù)與剩余使用壽命的知識庫。發(fā)動機的剩余使用壽命一直是人員最關心的問題。維護規(guī)程規(guī)定： 發(fā)動機每到一定使用時間， 必須進廠大修； 到達使用壽命， 必須報廢處理。發(fā)動機使用期間， 還要進行維護工作。理論上講， 每進行一次修理， 發(fā)動機的剩余使用壽命便得到增加。建立發(fā)動機性能參數(shù)（包括滑油數(shù)據(jù)，飛行數(shù)據(jù)，試車數(shù)據(jù)）與其剩余壽命的大數(shù)據(jù)模型（例如神經(jīng)網(wǎng)絡非線性映射關系）， 當發(fā)動機經(jīng)過一次修理后， 利用大數(shù)據(jù)模型得到其剩余壽命， 為后續(xù)使用以及維修計劃提供指導。

（3）建立發(fā)動機實時監(jiān)控的大數(shù)據(jù)模型。直接描點法顯示發(fā)動機性能變化趨勢， 但有時受一些干擾等因素， 存在參數(shù)波動的現(xiàn)象， 不能清楚的顯示發(fā)動機性能變化趨勢。利用大數(shù)據(jù)方法（支持向量機模型）， 擬合出平穩(wěn)的性能變化趨勢。計算原始數(shù)據(jù)與擬合曲線的差值， 得到殘差。當參數(shù)殘差超過閥值時， 應重點關注相關部件。相比較以前的簡單閥值標準，更為準確的判斷發(fā)動機性能。利用大數(shù)據(jù)模型， 預測其性能參數(shù)的變化趨勢， 預先判斷其性能狀況， 提前做好維修保障工作。

4 大數(shù)據(jù)方法的擴展應用

以上三點是大數(shù)據(jù)方法在發(fā)動機監(jiān)控中的應用。發(fā)動機參數(shù)采集系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)種類很多，包括飛行時間、油門桿角度、發(fā)動機轉速等信息。參照這些數(shù)據(jù)（包括推油門的時機及時間長短等參數(shù)）以及飛行動畫， 分析飛行員的駕駛動作與飛行品質(zhì)， 矯正不良飛行習慣， 讓他在最短時間內(nèi)飛行技術取得最大的提高。

另一方面， 統(tǒng)計發(fā)動機各種故障形式， 以及相關的環(huán)境因素， 建立大數(shù)據(jù)模型， 擬合出發(fā)動機各種故障形式的故障率的變化規(guī)律。也可以將多臺發(fā)動機進行比較， 得到同一批次發(fā)動機故障的分布規(guī)律。找到同批次發(fā)動機的共同特點， 不同發(fā)動機特有的故障形式。在存儲數(shù)據(jù)的基礎上，對飛參數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析與學習， 自動更新發(fā)動機趨勢分析中的報警閥值， 指導發(fā)動機的監(jiān)控工作。

大數(shù)據(jù)不僅體現(xiàn)在有形的數(shù)據(jù)上， 文字信息與圖片信息應同樣受到重視。這些便于更為徹底的了解發(fā)動機的性能， 方便后續(xù)的維護保障工作。

5結語

讓數(shù)據(jù)說話， 用數(shù)據(jù)指導保障工作， 是維修保障非常重要內(nèi)容。但數(shù)據(jù)不是萬能的， 必須結合具體實踐工作， 配合維護人員的維修經(jīng)驗， 結合維護規(guī)程等， 認真研究發(fā)動機的構造和原理， 充分發(fā)揮維護保障人員的主觀能動性， 主客觀同時起效， 才能使飛行保障建設更上一個新臺階！

參考文獻

[1] 甘麗新， 涂偉. 大數(shù)據(jù)時代電子商務的與挑戰(zhàn)探討[J]. 科技廣場. 2013：3：137-140

[2] 全石峰. 云計算環(huán)境下大數(shù)據(jù)處理對電子商務發(fā)展的作用[J]. 電腦知識與技術. 2013： 9（20）： 4762-4763， 4770.