貴陽(yáng)航空電機(jī)有限公司 蔣成剛

對(duì)航空電氣設(shè)備展開(kāi)有針對(duì)性的故障預(yù)測(cè)，有利于從根本上保證航空電氣設(shè)備整體利用率得到有效提升，盡可能減少我國(guó)航空電氣設(shè)備在維修時(shí)的失誤問(wèn)題，保證航空電氣設(shè)備整體使用體驗(yàn)感得到有效提升。對(duì)于工作人員而言，要對(duì)航空電氣設(shè)備展開(kāi)有針對(duì)性的健康管理，這樣不僅有利于從根本上實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備自身故障率的有效控制，而且還可為航空電氣設(shè)備整體使用率提升提供保證。

1 航空電氣設(shè)備故障預(yù)測(cè)以及健康管理的重要性

故障預(yù)測(cè)以及健康管理在目前航空事業(yè)發(fā)展中具有非常重要的影響和作用，同時(shí)受到了廣泛關(guān)注和重視，對(duì)航空電氣設(shè)備要積極采取有針對(duì)性的對(duì)策，保證健康管理以及故障預(yù)測(cè)等相關(guān)工作能夠在實(shí)踐中得到有效推進(jìn)，以此來(lái)保證我國(guó)現(xiàn)有航空電氣設(shè)備整體使用年限得到有效提升。針對(duì)航空電氣設(shè)備的整個(gè)運(yùn)用故障展開(kāi)有針對(duì)性的預(yù)測(cè)以及健康管理分析，同時(shí)要結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)先進(jìn)技術(shù)手段進(jìn)行引進(jìn)和利用，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)有效的監(jiān)測(cè)和控制，對(duì)電氣設(shè)備當(dāng)中涉及到的各種不同類(lèi)型零部件具體使用情況進(jìn)行了解，這樣才能夠根據(jù)實(shí)際情況的不同，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱藏在其中的故障問(wèn)題，對(duì)有故障的零部件進(jìn)行更換處理[1]。

對(duì)于現(xiàn)有工作人員而言，可對(duì)航空電氣設(shè)備展開(kāi)有針對(duì)性的故障預(yù)測(cè)處理，結(jié)合目前工作人員在日常工作時(shí)提出的一系列具體理論知識(shí)等，針對(duì)目前航空電氣設(shè)備故障表現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)有效的判斷和分析。結(jié)合航空電氣設(shè)備在運(yùn)行時(shí)的故障表現(xiàn)、具體類(lèi)型，展開(kāi)對(duì)比分析之后，可對(duì)其故障問(wèn)題進(jìn)行確定。

通過(guò)對(duì)健康管理技術(shù)在其中科學(xué)合理的利用，能夠從根本上盡可能減少對(duì)航空電氣設(shè)備故障類(lèi)型進(jìn)行判斷時(shí)的時(shí)間。對(duì)于工作人員而言，要結(jié)合實(shí)際情況，適當(dāng)?shù)膶?duì)航空電氣設(shè)備展開(kāi)有針對(duì)性的維護(hù)和管理，對(duì)目前健康管理現(xiàn)有方法進(jìn)行合理利用，保證工作人員在日常操作時(shí)的效率、質(zhì)量得到有效提升。對(duì)健康管理技術(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的利用，對(duì)整個(gè)航空電氣系統(tǒng)而言，可展開(kāi)實(shí)時(shí)有效的監(jiān)督和管理，最大限度保證航空電氣系統(tǒng)的監(jiān)督管理工作能夠在實(shí)踐中逐漸朝著智能化的趨勢(shì)轉(zhuǎn)變和發(fā)展。

2 航空電氣設(shè)備故障預(yù)測(cè)以及健康管理的實(shí)施策略

2.1 預(yù)警電路法的合理利用

對(duì)于工作人員而言，要在實(shí)踐中對(duì)航空電氣設(shè)備展開(kāi)有針對(duì)性的故障預(yù)測(cè)處理，對(duì)符合現(xiàn)實(shí)要求的預(yù)警電路法進(jìn)行科學(xué)合理的利用，以此來(lái)保證故障預(yù)測(cè)工作效率得到有效提升。通過(guò)對(duì)預(yù)警電路方法的合理利用，將該方法與正常電路法進(jìn)行對(duì)比分析之后，發(fā)現(xiàn)該方法在應(yīng)用時(shí)，可提前一段時(shí)間發(fā)出對(duì)應(yīng)的故障信號(hào)，預(yù)警電路在運(yùn)行過(guò)程中，可立即發(fā)出對(duì)應(yīng)的故障信號(hào)，同時(shí)積極采取有針對(duì)性的對(duì)策，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備損傷問(wèn)題的有效控制，避免造成更加嚴(yán)重的后果[2]。如圖1所示。

圖1 預(yù)警電路法

工作人員在日常操作過(guò)程中，通過(guò)對(duì)預(yù)警電路方法的合理利用，能夠?qū)收项A(yù)測(cè)工作進(jìn)行有效推進(jìn)。為達(dá)到良好的實(shí)施效果，要盡可能減少預(yù)警電路的分流，保證預(yù)警電路的整個(gè)電流密度得到有效提升，盡可能減少正常電路的直徑。更為重要一點(diǎn)，就是要在減少正常電路熱量的基礎(chǔ)上，適當(dāng)?shù)脑黾宇A(yù)警電路熱量，通過(guò)這種方式在其中的合理利用，才能夠從根本上促使預(yù)警電路自身出現(xiàn)故障的目的得以實(shí)現(xiàn)。

2.2 利用累積損傷模型展開(kāi)故障預(yù)測(cè)

日常工作過(guò)程中，要結(jié)合航空電氣設(shè)備在運(yùn)行時(shí)的實(shí)際情況，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行故障預(yù)測(cè)和分析。在故障預(yù)測(cè)以及健康管理工作的具體展開(kāi)中，要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)累積損傷模型進(jìn)行合理的利用，在某種程度上可實(shí)現(xiàn)對(duì)航空電氣設(shè)備準(zhǔn)確有效的監(jiān)測(cè)和分析。累積損傷模型在構(gòu)建以及具體應(yīng)用中，可實(shí)現(xiàn)與各種不同類(lèi)型電氣設(shè)備荷載、電氣設(shè)備損傷程度等各種不同類(lèi)型因素條件之間的有效結(jié)合。通過(guò)對(duì)累積損傷模型科學(xué)合理的利用，可對(duì)航空電氣設(shè)備當(dāng)中涉及到的各種不同類(lèi)型零部件使用年限展開(kāi)更加深入的分析和了解，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)電氣設(shè)備的具體使用壽命進(jìn)行確定。

在針對(duì)航空電氣設(shè)備的故障問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，可直接通過(guò)對(duì)累積損傷模型在其中科學(xué)合理的利用，對(duì)航空電氣系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中涉及到的各種不同類(lèi)型設(shè)備使用壽命進(jìn)行準(zhǔn)學(xué)有效的評(píng)估和分析。以此為基礎(chǔ)，有利于對(duì)整個(gè)航空電氣系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的設(shè)備使用壽命進(jìn)行估算和分析，這樣能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備出現(xiàn)故障的大致時(shí)間進(jìn)行確定[3]。對(duì)累積損傷模型進(jìn)行合理利用時(shí)，要對(duì)航空電氣設(shè)備展開(kāi)故障預(yù)測(cè)處理，對(duì)航空電氣設(shè)備出現(xiàn)故障的原因進(jìn)行確定，對(duì)符合現(xiàn)實(shí)要求的工作方法進(jìn)行合理利用，這樣才能夠針對(duì)目前航空電氣設(shè)備故障問(wèn)題進(jìn)行妥善處理，以此來(lái)保證航空電氣設(shè)備在運(yùn)行時(shí)的效率、質(zhì)量得到有效提升。

2.3 利用監(jiān)測(cè)特征參數(shù)法

監(jiān)測(cè)特征參數(shù)方法在提出和具體應(yīng)用中，可通過(guò)該方法的合理利用對(duì)獲取到的各種不同類(lèi)型數(shù)據(jù)信息展開(kāi)有針對(duì)性的加工處理，對(duì)已經(jīng)處理之后的數(shù)據(jù)、信息展開(kāi)對(duì)比分析，對(duì)電氣系統(tǒng)的整個(gè)故障類(lèi)型展開(kāi)有針對(duì)性的預(yù)測(cè)和分析。但在結(jié)合目前實(shí)際情況進(jìn)行分析時(shí)，對(duì)監(jiān)測(cè)特征參數(shù)方法進(jìn)行利用時(shí)，要對(duì)電氣系統(tǒng)自身的故障問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析。

需注意的一點(diǎn)，就是由于電氣系統(tǒng)在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中一旦出現(xiàn)故障問(wèn)題時(shí)，其自身無(wú)論是在功能或者是在失效機(jī)理等各方面都具有復(fù)雜性的特征。所以，在對(duì)各種不同類(lèi)型的參數(shù)進(jìn)行選擇以及各種信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，要嚴(yán)格按照各種不同類(lèi)型的標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行科學(xué)合理的選擇和利用。通過(guò)這種方式在實(shí)踐中的合理利用，最大限度保證監(jiān)測(cè)特征參數(shù)方法能夠真正有效的落實(shí)到實(shí)處，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有各種不同類(lèi)型數(shù)據(jù)信息的深入分析，對(duì)電氣系統(tǒng)故障類(lèi)型進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

2.4 利用BIT 自檢測(cè)方法

BIT 功能主要包括上電BIT、周期BIT 和維護(hù)BIT 等功能，以某型ELMC 產(chǎn)品為例，可表征該方法在工程領(lǐng)域的有效應(yīng)用。該ELMC 軟件主要包括地面支持軟件、系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，其中系統(tǒng)軟件為ELMC 提供系統(tǒng)管理、任務(wù)調(diào)度，應(yīng)用軟件則利用系統(tǒng)軟件提供的服務(wù)進(jìn)行接口狀態(tài)采集、數(shù)據(jù)組織和信息上報(bào)以及SSPC 控制等，地面支持軟件提供開(kāi)發(fā)環(huán)境支持和測(cè)試支持。系統(tǒng)軟件的核心是操作系統(tǒng)，ELMC 操作系統(tǒng)選用Vxworks 操作系統(tǒng)（圖2）。

圖2 ELMC 軟件組成框圖

ELMC 是一個(gè)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作平臺(tái)，要求操作系統(tǒng)具有嵌入式、實(shí)時(shí)、多任務(wù)等特征，應(yīng)能實(shí)現(xiàn)以下功能：操作系統(tǒng)核心調(diào)度；系統(tǒng)狀態(tài)收集及異常處理。周期任務(wù)調(diào)度支持多個(gè)周期任務(wù)的調(diào)度，周期任務(wù)以10ms 為最小周期進(jìn)行調(diào)度，應(yīng)用必須保證周期小的任務(wù)，在創(chuàng)建時(shí)賦予較高的優(yōu)先級(jí)。

周期任務(wù)調(diào)度提供以下功能：周期任務(wù)初始化；周期任務(wù)創(chuàng)建；周期任務(wù)結(jié)束；周期任務(wù)停止；周期任務(wù)重新啟動(dòng)；周期任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行；周期任務(wù)刪除。設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件主要配合應(yīng)用軟件完成對(duì)硬件設(shè)備的輸入、輸出接口控制，并提供應(yīng)用軟件良好的操作接口界面。

設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件包括：離散量輸入驅(qū)動(dòng)軟件；模擬量輸入驅(qū)動(dòng)軟件；串行通訊驅(qū)動(dòng)軟件。按照應(yīng)用任務(wù)工作模型的要求，當(dāng)出現(xiàn)的故障確診后，系統(tǒng)根據(jù)故障狀態(tài)及其影響的危害程度、任務(wù)要求以及可使用的資源，重新配置硬件或軟件，使系統(tǒng)可繼續(xù)執(zhí)行或降級(jí)執(zhí)行，重構(gòu)包括任務(wù)遷移、硬件余度降級(jí)等。

BIT 功能主要完成對(duì)ELMC 硬件進(jìn)行功能測(cè)試，包括上電自測(cè)試(POBIT)、維護(hù)自測(cè)試(MBIT)、周期自測(cè)試(PBIT)三種，軟件可從下列幾方面的測(cè)試內(nèi)容中選?。篊PU 測(cè)試；RAM 讀寫(xiě)測(cè)試；ROM代碼和測(cè)試；定時(shí)器測(cè)試；中斷控制器測(cè)試；內(nèi)部電源測(cè)試；模擬量輸入電路測(cè)試；離散量輸入/輸出測(cè)試；串行數(shù)字通訊接口回繞測(cè)試。

POBIT 是ELMC 在地面加電時(shí)，在完成硬件初始化后進(jìn)行的系統(tǒng)硬件BIT 測(cè)試。在系統(tǒng)硬件BIT支持電路配合下，完成對(duì)系統(tǒng)硬件電路功能的測(cè)試。由于兩種方式下要求的測(cè)試時(shí)間不同，故測(cè)試內(nèi)容不同；MBIT 是當(dāng)系統(tǒng)聯(lián)試啟動(dòng)時(shí)，ELMC 從上位機(jī)接到“維護(hù)自檢測(cè)”命令時(shí)，進(jìn)行的ELMC 自身的自檢測(cè)；PBIT 是系統(tǒng)在正常工作方式下，以后臺(tái)任務(wù)方式運(yùn)行的周期性測(cè)試。周期BIT 的運(yùn)行不影響系統(tǒng)的正常工作。

三種BIT 運(yùn)行時(shí)機(jī)不同，各自測(cè)試內(nèi)容不同。MBIT 測(cè)試內(nèi)容最完整、POBIT 測(cè)試內(nèi)容較少、PBIT 測(cè)試內(nèi)容最少。其中，POBIT 和PBIT 功能在系統(tǒng)軟件中實(shí)現(xiàn)，MBIT 功能在應(yīng)用軟件中實(shí)現(xiàn)。當(dāng)需要進(jìn)行BIT 測(cè)試時(shí)，將3.3V 標(biāo)準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)源通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)分別導(dǎo)入各模擬通道，此標(biāo)準(zhǔn)電壓經(jīng)過(guò)模擬開(kāi)關(guān)電路，增益調(diào)整電路和AD 轉(zhuǎn)換電路，由FPAG 讀取，將讀取的數(shù)據(jù)上傳，由CPU 和事先裝入的標(biāo)準(zhǔn)值比對(duì)，就可實(shí)現(xiàn)CCB 子板硬件的BIT自檢測(cè)功能。

該自檢測(cè)過(guò)程可作用到芯片級(jí)，具體過(guò)程如下：首先由FPGA 通過(guò)邏輯接口信號(hào)可分別判斷AD 轉(zhuǎn)換電路和增益調(diào)整電路的功能是否正常，如不正常則上傳故障信息；執(zhí)行上一步后，若數(shù)據(jù)自檢結(jié)果不正確，可更換模擬開(kāi)關(guān)輸入端口，若正確則可認(rèn)為是上一個(gè)模擬開(kāi)關(guān)端口問(wèn)題；ELMC 內(nèi)部配置有128K 的NVSRAM 存儲(chǔ)器，可滿(mǎn)足同時(shí)自動(dòng)存儲(chǔ)至少10個(gè)故障跳閘點(diǎn)及復(fù)位點(diǎn)時(shí)刻前10s 至后1min 內(nèi)的所有數(shù)據(jù)的要求。

以上三部分的自檢過(guò)程，可作用到通信接口電路，F(xiàn)PGA 芯片、增益調(diào)節(jié)電路、差分放大器電路、AD 轉(zhuǎn)換電路、二次電源電路，對(duì)這些電路芯片的檢測(cè)已經(jīng)達(dá)到產(chǎn)品所用芯片的90%。通過(guò)采用BIT方式實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品的內(nèi)部故障預(yù)測(cè)與健康管理，有效提升了產(chǎn)品在實(shí)際使用中的可靠性和維護(hù)性，盡可能避免由于產(chǎn)品故障對(duì)負(fù)載和電源的影響，為系統(tǒng)的安全性創(chuàng)造了良好條件。

2.5 結(jié)合多種方法

結(jié)合目前航空電氣設(shè)備故障預(yù)測(cè)以及健康管理現(xiàn)狀，目前我國(guó)現(xiàn)有的諸多技術(shù)人員在針對(duì)航空電氣設(shè)備的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析時(shí)，要結(jié)合實(shí)際情況適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行優(yōu)化和完善，對(duì)符合現(xiàn)實(shí)要求的法進(jìn)行合理利用，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)航空電氣設(shè)備有針對(duì)性的故障預(yù)測(cè)以及健康管理。

目前，故障預(yù)測(cè)方法以及健康管理技術(shù)仍處于不斷改革和創(chuàng)新發(fā)展的重要時(shí)期，在實(shí)踐運(yùn)行過(guò)程中，仍存在很多問(wèn)題。所以要結(jié)合實(shí)際情況積極采取有針對(duì)性的對(duì)策，航空電氣設(shè)備展開(kāi)有針對(duì)性的管理，要在實(shí)踐中對(duì)各種不同類(lèi)型的技術(shù)手段進(jìn)行科學(xué)合理的利用。同時(shí)，還要對(duì)現(xiàn)有各種方法進(jìn)行高效融合，對(duì)航空電氣設(shè)備故障進(jìn)行預(yù)測(cè)的同時(shí)，要對(duì)現(xiàn)有健康管理方法進(jìn)行不斷改革和創(chuàng)新，這樣才能夠從根本上保證故障預(yù)測(cè)以及健康管理實(shí)施效率、質(zhì)量得到有效提升。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)航空電氣設(shè)備進(jìn)行科學(xué)合理的利用，有利于推動(dòng)我國(guó)航空事業(yè)的穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展。因此，要加強(qiáng)對(duì)故障預(yù)測(cè)以及健康管理的重視程度，對(duì)有技術(shù)手段進(jìn)行改革和創(chuàng)新，這樣才能夠避免故障問(wèn)題帶來(lái)更加嚴(yán)重的后果。