佟永剛

（西部機場集團西安地勤有限公司，陜西 西安 710000）

引言：據中國產業(yè)信息網發(fā)布的統(tǒng)計結果顯示，2018年我國民航起降架次增速為10.5%，同比時刻表計劃航班數(shù)增加近3個百分點的敞口，時刻執(zhí)行率得到顯著提升。然而民航產業(yè)的高速發(fā)展使其航電系統(tǒng)故障問題的影響輻射面日益擴大，如何有效運用故障分析與故障診斷技術成為當前行業(yè)領域亟待解決的問題。

一、飛機航電系統(tǒng)故障分析方法

（一）故障類型

以Cessnal172飛機為例，飛機航電系統(tǒng)故障主要表現(xiàn)為以下三種類型：其一是導航/通信系統(tǒng)故障，在飛機導航/通信系統(tǒng)內含有大量組件，其中GIA63內便集成了甚高頻導航儀、GPS接收機等，常見故障為COM信號收發(fā)質量差、GPS無法接收到衛(wèi)星信號、NAV收發(fā)故障等；其二是飛行儀表顯示系統(tǒng)故障，常見故障表現(xiàn)為發(fā)動機振動引發(fā)GRS777斷線、模塊間數(shù)據通道失效、電子產品信號干擾等；其三是發(fā)動機系統(tǒng)故障導致參數(shù)顯示失效，常見故障表現(xiàn)為內部組件間數(shù)據通道失效等[1]。

（二）故障分析方法

1.故障樹診斷法

該方法依照由上至下的順序構建零件、部件、子系統(tǒng)等故障對于整體系統(tǒng)的影響模型，涵蓋人為因素與環(huán)境因素兩種條件。采用故障樹分析法可實現(xiàn)對航電系統(tǒng)故障的定性與定量分析，既可以分析某一構件引發(fā)的系統(tǒng)故障，同時還可以分析多個構件在不同模式下引發(fā)的系統(tǒng)故障問題。

2.基于案例推理的分析方法

該方法主要以一個或幾個已知前提作為判斷依據，借助邏輯證明、數(shù)學運算等方式從中推導出一般性概念、原則或未知結論。

3.總線數(shù)據流捕獲分析法

該方法借助總線檢測設備從某個端口處接收到總線數(shù)據，并將捕獲到的數(shù)據存儲至設備中的數(shù)據記錄模塊內，借助人為操作進行進口控制文件比對，進而完成故障解析。

4.專家系統(tǒng)故障診斷分析方法

該方法主要將診斷知識與程序算法相結合，經由人機界面發(fā)起人機會話，依據系統(tǒng)提問由診斷者給出回答，并依據答案推理得出診斷結論。其中基于規(guī)則的專家系統(tǒng)結構主要由知識庫、推理機、工作存儲器三要素組成，系統(tǒng)借助IF-THEN語句表達問題，推理機與知識庫執(zhí)行分離控制，易于向知識庫內添加規(guī)則及使用變量，使系統(tǒng)整體功能與效率得到優(yōu)化。

二、飛機航電系統(tǒng)的具體故障診斷技術探討

（一）故障診斷系統(tǒng)的設計

采用CLIPS、AndroidSDK、JAVA軟件進行系統(tǒng)開發(fā)，選用SQLite數(shù)據庫進行航電系統(tǒng)的故障數(shù)據存儲。該故障診斷系統(tǒng)主要由知識庫、推理機、工作記憶、解釋機、知識獲取機、用戶界面幾部分組成，其中知識庫、推理機與人機界面是構成故障診斷系統(tǒng)的主要元素。在進行知識庫設計時，首先采用規(guī)則或框架進行知識表示，隨后完成知識庫創(chuàng)建，通過建立故障樹、將故障樹轉化為BDD、求出最小割集、基于規(guī)則進行知識表示、CIIPS編程等方式完成知識庫建立。在進行推理機設計時，主要采用基于RETE算法的推理機制，將匹配狀態(tài)分別存儲至Alpha、Beta兩個節(jié)點中，節(jié)省重復計算時長，針對含有相同匹配條件的規(guī)則執(zhí)行共享一個節(jié)點的方式，為導入的每一個fact建立WME，并從RETE根節(jié)點處進行匹配。在人機界面設計方面，主要借助CLIPSJNI將知識庫與JAVA相連，借助相應Android控件顯示系統(tǒng)輸入信息，實現(xiàn)故障診斷。

（二）分布式系統(tǒng)性能監(jiān)測技術

采用綜合航電系統(tǒng)PHM技術進行系統(tǒng)監(jiān)測，主要通過在航電系統(tǒng)、子系統(tǒng)等不同層級上針對其特征參數(shù)開展分布式性能監(jiān)測，獲取到被測設備的工作電流、工作溫度、溫度應力等監(jiān)測參數(shù)，進而分析工作電流出現(xiàn)顯著變化的設備或電子元件，有效定位故障點。

（三）剩余能力評估技術

針對設備剩余能力進行評估，主要包含HMM計算法與貝葉斯網絡計算法兩種技術。依照故障診斷、故障隔離、系統(tǒng)重構的順序針對被測設備的現(xiàn)有工作模式、工作狀態(tài)進行評估與預測，衡量設備的正常工作能力。具體來說，設備剩余能力可以利用以下兩種方式進行評估：其一是設備功能性參數(shù)的變化，例如當雷達設備發(fā)生故障后，評估其對于待測目標探測距離的縮短量；其二是設備完成功能的概率，以此評定不同設備的健康度等級。總體看來，剩余能力評估技術主要以設備在正常工作狀態(tài)下的能力為基準，通過收集設備性能狀態(tài)參數(shù)的實時變化情況，借助評估算法模型計算出設備相較于正常工作狀態(tài)下的偏離程度，進而得出設備剩余能力，用以評判設備故障的嚴重程度。

（四）故障預測技術

通常航電系統(tǒng)內包含大量元器件，不同元器件的故障模式、失效時長存在明顯差異，一定程度上增加了故障診斷難度。對此可采用以下三種方法進行故障診斷：其一是累積損傷預測技術，基于元器件失效的物理/數(shù)學模型及失效機理進行產品性能、工作載荷、運行環(huán)境等因素的分析；其二是故障征兆檢測技術，主要用于檢測故障元器件或設備工作電流、溫度、匹配阻抗等參數(shù)或特征物理量存在的變化；其三是故障預警監(jiān)測技術，通過將預警芯片裝入待測設備內進行故障預測，預警芯片工作電路的故障模式與被監(jiān)測設備相同，失效率要高于被監(jiān)測設備[2]。

結論：總而言之，飛機航電系統(tǒng)的故障分析與診斷涉及到設計方、使用方與維修單位等多個主體間的密切配合，依托故障數(shù)據庫的建設實現(xiàn)故障排查定位的有效落實，敦促檢修人員不斷提高自身故障診斷水平與工作經驗，在實踐總結中提升故障診斷效率，為航空事業(yè)發(fā)展提供有力支持。