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摘 要：随着电子技术的发展,电子设备组成的复杂化和智能化不断提高,亦加大了电路故障测试的复杂性和困难度.本文详细叙述了航空设备故障诊断方法,并对其发展进行了探讨和展望.
关 键 词：航空电子设备故障诊断
0引言
当今的军事领域,对武器装备的可靠性、保障性和可维修性有了更高的要求,而且随着现代工业及科学技术的迅速发展,特别是计算机技术的发展,设备的结构越来越复杂,自动化程度也越来越高,不仅同一设备的不同部分之间互相关联,紧密耦合,而且不同设备之间也存在着紧密的联系,在运行过程中形成一个整体.因此,一处故障可能引起一系列连锁反应,导致整个设备甚至整个过程不能正常运行,轻者造成停机,重者会产生严重的后果甚至灾难性的人员伤亡,这就要求现代设备系统具有很高的安全性和可靠性.目前,设备的状态监测与故障诊断已成为现代航空、航天和国防建设中的重要内容,不容忽视.
1.航空设备故障预测和健康管理系统
由于航空设备的特殊性,其故障预测和健康管理系统原则上应分为机载部分和地面部分,机载部分的功能与地面部分的功能显然应有所区别.飞机在执行任务的过程中,机载部分自动进行状态监控和管理,自动记录和分析飞机及各系统的状态,并进行状态的预测、故障的检测和隔离,根据预测和状态信息完成系统重构,上述信息可在空中通过无线通信传递给地面保障中心系统或存储在黑匣子内,地面部分则侧重于维修决策,根据信息进一步确定故障部位,制定维修方案.根据机载部分和地面部分特点,机载部分应具有以下功能:状态监测功能,数据存储功能,分系统功能级故障预测功能,提供分系统故障对飞行任务的影响评估或警示.地面部分的功能应具有以下特点:数据传输与存储功能,状态显示功能,分系统功能级故障诊断与分系统部件级故障诊断功能,提出维修方案和维修规范.故障诊断系统是根据诊断对象故障的特点,利用现有的故障诊断技术研制而成的自动化诊断装置.故障诊断的各种理论与方法的研究最终都必须落实到具体的诊断装置或诊断系统的研制上,只有诊断系统的研制成功才能产生真正的经济效益.
2.NFF的诊断与排除
在航空维修工作中经常会碰到这样的情况：飞行员反映空中出现某个故障,但地面检查中却不能复现；机务准备通电中发现某机件有故障,但再次通电时故障现象消失；甚至有些诸如“转速急降”的危险性信号都是时有时无,给地勤人员排故造成很大困难.实际上,这就是所谓的“未发现故障”（NOFaultfound,NFF）,它是航空维修工作中较为常见的一个问题.
进行NFF的诊断,需要预先收集大量的相关信息、资料和统计数据等.电子产品或设备的性能特征如电流、电压、电阻等是反映其正常或故障状态的重要参数,通过监测这些本质参数的变化来发现故障,已成为当前应用最广泛、置信度最高的故障诊断方法.典型的方法包括电子产品的机上测试（BIT）以及非电子产品功能系统的故障诊断等.在航空装备维护工作中经常测量大量的电压、电阻等数据,基于本质参数的方法可以用在目前对监测发动机工作状态的各种传感器进行ＮＦＦ预测与健康管理,这些传感器包括滑油温度传感器、滑油压力传感器、金属屑传感器等.它们用电压、电阻等形式随时检测发动机相关工作状态,评价发动机性能指标,有时的自身失效或工作状态变化就会导致发动机误报故障或发生NFF.将这些数据分门别类加以统计,用时间序列分析方法建立差分方程形式的数学模型,再根据模型或得出的曲线趋势图进行分析研究,可较好地掌握机件设备的历史工作状况,发现或预防NFF,并对下一步的工作做出维修建议,成为当前航空装备保障的新趋势.
随着飞机的更新换代和使用时间的增长,要重点关注导航系统、飞控系统和其它自动控制系统电子设备故障和老旧飞机线路引起的潜在性、危险性故障.因此,为了预防或减少NFF的发生,应采取以下措施手段：表面引发的偶然故障是由根本的故障缺陷导致的,因此生产商首先应努力克服硬件或软件的设计缺陷,将故障隐患降到最低限度.
建立相关的数据库,将容易发生NFF的故障进行技术统计分析,以便在某些工作时机根据对该机件的性能检测决定是否提前更换该件,从而降低NFF的发生.出现重要系统、重要故障时,要全面、系统地分析故障发生时的环境特点及飞机所处高度、速度、姿态等参数,及时检测线路,认真研究电路图.尤其应加强空地之间的联系和信息交换,确定该设备是否空地使用不一致或不同,以便能创造故障复现的条件.
3.结论与展望
3.1新的故障诊断方法的研究
主要是将一些新的理论应用到电子设备的故障诊断之中.如小波变换方法,信息融合方法及基于Agent的诊断方法等.随着新理论的不断发展,这方面的工作仍是故障诊断的重要内容之一.
3.2故障信息获取的手段和方法的研究
故障信息的准确获取是故障诊断是否成功的关键之一.像多传感器信息融合在故障诊断中的应用,一个重要的方面就是如何从不同角度获取故障信息.对电子设备来说,除了电压和温度信号外,能否从其它方面获得故障信息,如电磁场信息等,这也是有待深入研究的内容之一.
3.3远程故障诊断的研究
在军事领域,如果各种战伤的武器设备在现场够得到及时的维修,对提高装备的战斗出动强度、补充战斗实力和保持一定的持续战斗力都有重要的意义.而现在的战伤抢修都是由专业的维修人员在野战条件下就地组织实施.利用远程故障专家系统可以获得远离战场的专家的指导,有效地提高维修效率和速度.故障诊断是一门实用性很强的技术,因此只有在实际应用中才能体现它的价值.
目前在理论研究方面虽有不少进展,但真正在工程实践中成功应用的实例还较少.特别是真正实用准确的电子设备故障诊断系统.因此,如何将先进的故障诊断理论与方法应用到实际中去还有待深入的研究.再者对于一个大型复杂航空电子设备进行故障诊断分析时,传统故障诊断和智能故障诊断技术必须是相互弥补.只有这样以传统故障诊断技术为基础,综合利用智能故障诊断技术,构造高效而智能化的故障诊断平台,才是大型航空电子设备诊断和维修的一个很有前途的发展方向.