陳韻秋 谷瑞 楊樂文

摘? ?要：我國早期飛機維護功能是通過航電系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄設(shè)備實現(xiàn)的，地面維護人員運用數(shù)據(jù)記錄設(shè)備的查看飛機狀態(tài)，開展飛行事故調(diào)查，但該設(shè)備僅具備數(shù)據(jù)記錄功能，不能進行故障診斷和趨勢分析，無法開展系統(tǒng)評估和使用壽命判斷。隨著航空電子技術(shù)的不斷發(fā)展，新一代機載維護系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外各型軍、民用飛機。

關(guān)鍵詞：機載維護系統(tǒng)? BITE? 故障診斷? 狀態(tài)監(jiān)控

中圖分類號：V267+.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）10（a）-0080-02

隨著航空電子技術(shù)的不斷進步，現(xiàn)代飛機航電系統(tǒng)進一步發(fā)展，系統(tǒng)整體性能不斷提高，功能高度集成，而隨著系統(tǒng)復(fù)雜度的加深，系統(tǒng)的綜合測試和故障定位日趨困難，為解決系統(tǒng)虛警率高和故障難以復(fù)現(xiàn)等問題，由美國軍方首先提出了健康管理的概念，研究并開發(fā)了機載維護系統(tǒng)應(yīng)用于各型軍、民用飛機，大大提高了飛機的飛行安全性和任務(wù)完成率，是新一代航空電子系統(tǒng)不可缺少的部分。

1? 機載維護系統(tǒng)基本概念及發(fā)展歷程

機載維護系統(tǒng)（OMS）是用于收集來自飛機各系統(tǒng)的BIT數(shù)據(jù)和飛機狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過邏輯方程或故障建模等方法準確分析其所屬成員系統(tǒng)（MS）運行狀態(tài)，并在需要時進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整或處理，監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)并分析性能變化趨勢，根據(jù)狀態(tài)檢測結(jié)果對有維修需求的系統(tǒng)提出維護建議的機載系統(tǒng)。

OMS的發(fā)展大致分為五個階段，第一階段主要應(yīng)用于60年代末的商用飛機，此時的機載維護功能是通過手動按壓各個機載設(shè)備的測試按鈕來實現(xiàn)的，維護人員根據(jù)設(shè)備前面板的指示燈來判斷設(shè)備是否存在故障，這一階段是OMS的原始形態(tài);第二階段應(yīng)用于80年代研制的運輸機和預(yù)警機，該階段OMS開始采用數(shù)字化系統(tǒng)代替模擬電路，由機載設(shè)備的軟硬件實現(xiàn)系統(tǒng)自檢測，采用聯(lián)合式航電系統(tǒng)的儀表顯示器顯示故障信息。到80年代中后期，隨著機載系統(tǒng)復(fù)雜性的提高，對于自動故障檢測和快速故障隔離的需求越來越迫切，美國首先進行了智能BIT研究，即第三階段的開始，發(fā)展至90年代中期，OMS已作為獨立系統(tǒng)進行功能劃分和使用，由兩臺中央維護計算機組成，主要用于完成機載系統(tǒng)故障信息的收集與處理，具有下行傳輸能力，能夠準確地報告和隔離故障，同時指出可以采取的維護措施。隨著航電系統(tǒng)綜合化發(fā)展，第四階段的OMS作為功能模塊集成在IMA中，并通過數(shù)據(jù)鏈技術(shù)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的空地雙向傳輸，加速了故障診斷隔離和維修保障的一體化發(fā)展，對提高飛機的任務(wù)完成率和地面維護效率起到了重要的作用。

2? 國內(nèi)外機載維護系統(tǒng)使用現(xiàn)狀

2.1 國外飛機的機載維護系統(tǒng)

國外飛機的OMS主要包括中央維護功能（CMF）和飛機狀態(tài)監(jiān)控功能（ACMF）。其中，CMF主要用于收集飛機運行過程中MS發(fā)送的故障信息，修正故障后能夠?qū)收闲畔⑦M行顯示或存儲;對MS下達地面測試指令以獲取所需數(shù)據(jù)，檢查系統(tǒng)構(gòu)型。ACMF用于收集來自MS的狀態(tài)參數(shù)，并提供參數(shù)的顯示、記錄和報告。

2.2 國內(nèi)支線客機機載維護系統(tǒng)

國內(nèi)支線客機的OMS具備MS故障報告生成及管理、監(jiān)控飛機運行狀態(tài)、實現(xiàn)飛機構(gòu)型管理、執(zhí)行系統(tǒng)地面測試以及LRU數(shù)據(jù)顯示記錄等功能，同時為地面維護人員執(zhí)行維護任務(wù)提供了一個集中的人機界面。該系統(tǒng)由中央維護系統(tǒng)軟件、中央維護系統(tǒng)配置表軟件和機載數(shù)據(jù)加載軟件組成，軟件集成在多功能顯示器中，MS通過ARINC429或離散量接口將維護數(shù)據(jù)發(fā)送至航電核心處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器，再由數(shù)據(jù)采集器將數(shù)據(jù)發(fā)送給中央維護系統(tǒng)軟件進行處理進行診斷隔離、存儲故障數(shù)據(jù)并生成維護報告。

2.3 主要特點

能夠完成從采集、監(jiān)控、診斷、處理、顯示、傳輸、存儲等一系列智能診斷數(shù)據(jù)流程;采用本地故障存儲器來存儲數(shù)據(jù)，簡化了參與系統(tǒng)的故障報告界面，加快了數(shù)據(jù)檢索過程;

配置在高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，可接收來自飛機航電系統(tǒng)和駕駛艙系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并進行自由存取，在飛行過程中可實時進行空地傳輸;

采用基于邏輯方程的智能診斷系統(tǒng)，可對故障信息進行深入分析、診斷和運算，報告大故障的可能性、排故措施和最優(yōu)化的維修時機。

3? 機載維護系統(tǒng)主要功能

根據(jù)OMS的發(fā)展歷程和國內(nèi)外使用情況研究我們可以看出，OMS是建立在先進的計算機、通信、數(shù)據(jù)處理和故障診斷技術(shù)基礎(chǔ)上的，是當(dāng)前飛機上使用的BIT/BITE和狀態(tài)監(jiān)控能力的進一步拓展，其功能需求主要包括：

（1）OMS應(yīng)能夠不間斷的采集MS發(fā)送的各類故障信息，對其進行集中顯示和存儲，并自動生成的故障分析報告供人員參考;

（2）OMS應(yīng)能夠?qū)崟r監(jiān)控MS發(fā)送的的狀態(tài)數(shù)據(jù)，分析飛機各系統(tǒng)的使用性能及趨勢信息，以進行計劃性和預(yù)防性的維護;

（3）OMS應(yīng)具備構(gòu)型管理能力，同時具備用戶自定義系統(tǒng)功能配置功能;

（4）OMS應(yīng)具備空地雙向傳輸?shù)膶崟r通信能力，在飛行過程中能夠根據(jù)相關(guān)控制命令，執(zhí)行上傳或下載信息的功能;

（5）OMS應(yīng)采用模塊化綜合航空電子體系結(jié)構(gòu)和高速數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)，可配置在航電系統(tǒng)綜合處理設(shè)備中，也可作為單獨系統(tǒng)管理。

基于以上功能需求，OMS應(yīng)至少包括中央維護功能（CMF）、飛機狀態(tài)監(jiān)控功能（ACMF）和數(shù)據(jù)加載功能（DLF）。

CMF主要用于收集飛機運行過程中MS發(fā)送的故障信息和參數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)故障邏輯或模型，進行故障分析、定位和隔離，關(guān)聯(lián)故障數(shù)據(jù)和FDE，剔除級聯(lián)故障，生成維護建議，并進行存儲、顯示和下傳等;同時具備對MS下達地面測試指令以獲取所需數(shù)據(jù)，檢查系統(tǒng)構(gòu)型等功能。

ACMF主要于監(jiān)視和記錄與飛機維護、性能、故障分析和趨勢相關(guān)的飛機數(shù)據(jù)，通過對飛機狀態(tài)參數(shù)和事件監(jiān)控，分析飛機各系統(tǒng)的性能趨勢，監(jiān)視需要降級運行的系統(tǒng)的狀況，提前預(yù)告潛在的功能障礙，制定預(yù)防性的維修計劃，提高飛機出勤率和任務(wù)完成率。

DLF主要用于OMS數(shù)據(jù)加載和系統(tǒng)配置，包含針對MS數(shù)據(jù)庫和軟件的加載以及CMF和ACMF報告的下載，同時提供飛機構(gòu)型管理功能，能夠發(fā)送各系統(tǒng)硬、軟件配置信息，查看飛機配置狀態(tài)。

除上述功能外，為實現(xiàn)飛機級的綜合維護診斷功能，OMS對MS也有一定的功能需求。MS是通過數(shù)據(jù)總線直接向OMS報告的相關(guān)系統(tǒng)，根據(jù)各型飛機任務(wù)需求的不同，MS通常包括任務(wù)系統(tǒng)、座艙顯示與控制系統(tǒng)、飛行管理系統(tǒng)、飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、環(huán)控氧氣系統(tǒng)、動力燃油系統(tǒng)、液壓操縱系統(tǒng)、防冰滅火系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、綜合機電控制系統(tǒng)等。其主要功能需求如下：

（1）MS的BITE應(yīng)負責(zé)識別MS的任何故障狀況，以及與其他MS和傳感器之間外部接口的故障狀況;

（2）為提高故障檢測的完整性，MS的BITE應(yīng)具備上電自檢、周期自檢和啟動自檢能力，對于容錯的MS，能評定其降級使用的狀況;

（3）在多LRU系統(tǒng)中，MS的BITE應(yīng)能準確指示發(fā)生故障的LRU;

（4）MS應(yīng)具備存儲各種內(nèi)部的故障和失效數(shù)據(jù)，包括容錯LRU內(nèi)的故障數(shù)據(jù)的能力。

4? 結(jié)語

本文從機載維護系統(tǒng)的基本概念出發(fā)，介紹了機載維護系統(tǒng)的發(fā)展歷程和國內(nèi)外使用現(xiàn)狀，并根據(jù)主要功能需求，對機載維護系統(tǒng)的功能設(shè)計進行了說明。從上述內(nèi)容可以看出，機載維護系統(tǒng)已成為現(xiàn)代飛機設(shè)計過程中關(guān)鍵的一環(huán)，其對飛機平臺的安全性、可靠性、維修性、測試性和保障性都有著重要影響。

參考文獻

[1] 趙瑞云.民用飛機機載維護系統(tǒng)的中央維護功能[J].中國民航大學(xué)學(xué)報，2008，26（5）：39-42.

[2] 曾聲奎，吳際.故障預(yù)測與健康管理（PHM）技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].航空學(xué)報，2005，26（5）：626-632.