飞机电子系统发展对维护工作的价值

2023-01-14刘斐

设备管理与维修 2022年12期

刘斐

（东方航空技术有限公司，上海 200335）

0 引言

近年来，飞机由于电子系统故障而引发的飞行事故屡见不鲜，飞机维护管理人员在日常工作中对于飞机电子系统故障问题和后期维修管理问题的关注程度也在逐渐提升。当前，电子信息技术在航空飞机中的广泛应用，不仅有效提升航空飞行器在飞行过程中的安全性和稳定性，也为飞机乘客带来更舒适的乘坐体验。这些电子系统的应用也会出现一系列的故障问题，加大了电子系统后期维护管理人员的工作难度。维护管理人员在日常工作过程中主要面对的是数字通信技术方面的故障问题，如果只是单纯分析电子系统的电路问题，很难发现故障所属类型。随着新型的飞机电子系统飞速发展，电子系统在运行过程中的故障呈现往往更加复杂，仅仅依靠传统的工作方案很难解决这些新的故障问题。

1 航空电子系统故障监测技术

1.1 分类故障监测技术

航空飞行器中的电子系统在应用过程中具有较高的复杂性，内部包含的电子元件数量众多，在日常运转过程中对内部电子元件的动态监测较为困难。为了做好对电子系统中电子元件的监测工作，航空电子监测系统必须要针对电子系统运行的故障监测技术加以改进。PHM（Prognostics Health Management，故障预测与健康管理）技术能够有效解决这一问题，该技术在应用过程中具有显著的应用优势。PHM 技术在监测工作中能够有针对性地对故障信息进行采集和提取，即使面对复杂的航空飞机电子系统结构，PHM 分类故障监测技术也能够迅速提取出故障问题的相关参数。这项分类故障监测技术对于未来航空事业的进一步发展起到一定的辅助作用，不仅能够在电子系统的故障测评方面发挥重要功能，同时，还能够在飞机运行状态下及时采集有效参数，为航空事业的进一步研发提供了准确的数据支持。

1.2 飞机电子系统故障诊断机

航空飞机在对电子系统进行故障诊断时，需要经过较为复杂的程序性检测，包括对故障问题的预测、信息参数计算、问题分析等步骤，在极为特殊的条件下，还需要对故障检测的数据进行深入剖析，对故障问题进行预估，才能够准确判断故障位置。在航空电子系统的内部使用现代化故障诊断技术，需要考虑到系统内部不同结构之间的内在联系，并根据内部不同结构之间的联系设置相关的矩阵模型，构建相对科学的故障诊断模型。近年来，通过对航空电子系统在运行过程中发生的故障问题进行调查，航空电子系统大部分故障问题属于不可复现（CND）故障问题，故障的主要原因是前期测试工作不充足，导致在飞行过程中外界环境发生变化引发的信号接触点不良问题，航空电子系统的故障诊断面临着巨大的挑战。而在电子故障诊断技术发展的过程中，可以利用综合型的科学算法来避免这种单一矩阵模型带来的故障诊断局限性，综合性算法能够将外界环境因素考虑在内，从客观的程度上确保了分析模型建立的使用价值，并且能够有效地提升航空电子故障诊断等效率和质量。

当前，电子故障诊断技术主要可以分为模型解析诊断技术、知识方法诊断技术、信号处理诊断技术：①模型解析诊断技术主要是指对故障区域的电子系统相关参数建立起相应的数学模型，并且按照数学算法对故障信息参数进行处理；②知识方法诊断技术主要是通过分析电子系统运行过程中的运行逻辑关系和数理逻辑关系，通过推算和概念运用实现对故障问题知识化的判断；③信息处理诊断技术主要是分析电子信息系统在运行过程中的信号特点，通过考虑到信号的相关参数，如信号方差、信号散发频率、信号幅值等参数从而判断出准确的故障区域[1]。

1.3 数据融合技术

当前航空飞机应用的电子系统故障问题，在维护过程中并不是由单一信息就能够准确判断出故障问题的，数据融合技术能够实现对故障信息的综合处理，将不同维度的信息进行整合，故障诊断更加准确可靠。数据融合技术是将飞机电子系统运行过程中的相关数据与科学算法相结合，在计算过程中，优化飞机电子系统的健康管理方式，提升飞机电子系统运行故障问题的前期预测，实现对电子系统运行过程中综合数据的深度剖析[2]。

1.4 故障信息预测技术

航空电子系统包含众多电子元件，内部的构造呈现出复杂的结构状态，航空电子系统故障诊断工作一直以来都是困扰航空电子技术发展的重要难题。在故障诊断过程中，航空电子系统的故障种类繁杂，并且在发生故障问题时电子元件呈现形态和表现形式具有一定的差异性，如果故障问题的程度不同，电子元件所呈现出的运行特点也大不相同。尤其是当电子信息系统发生故障问题时，对于电子元件的检测时间较短，这也是故障问题判断的重难点问题之一。采用电子系统故障预测技术，能够有效解决检测时间较短的问题，并且利用相应的数据信息库建立起故障分析模型。模型可以通过分析电子信息系统故障发生时的外界条件和内部相关参数，对电子系统故障问题发生的条件进行科学判断，实现对电子信息故障问题的准确预测。

电子信息故障预测技术应用的算法，主要应用了参数模型法和非参数模型法这两种。参数模型法主要是总结飞机故障发生时的历史参数变化规律，建立起相应的数据模型，实现对未来飞机电子系统故障状态的推导和判断。而非参数模型法并不需要依托精准的历史数据信息，通过对神经网络预测和对运行状态下多项信息的整合分析，就能够实现对飞机电子系统故障问题的预判[3]。

2 对电子系统维护工作的影响

2.1 多样化的维护功能

为了更好地实现飞机飞行过程中的交通管制，确保航空飞机运行的安全性，实现航空领域飞机的有序运行，必须要解决好当前空中交通管理的容量问题。针对航线规划，国际中航空领域推荐将部分飞机航线的决策权和控制权下放到飞机的驾驶舱中，这样就能够有效地简化地面航空飞行线路的控制管理工作流程，保障地面航空管理人员能够将更多的精力放在处理其他空管工作中。航线决策权和控制权的下放也能让飞机充分地应用航空飞行领域，提高到达目的地的飞行效率[4]。国际航空组织的相关专家学者认为，科学技术和现在电子技术的发展，能够推动飞机导航技术的质变，有效解决航空管理工作中的航空领域容量问题。但是想要真正地达到电子技术在航空领域管理工作中的高效应用，还必须要从根源上完善飞机电子系统，让飞机电子系统能够在飞机运行过程中实现更加丰富的功能。飞机电子系统的更新和发展会对飞机电子系统的后期维护工作带来一系列的问题，增加电子系统后期维护管理人员的日常工作量和工作难度。面对这样的发展方向，飞机电子系统的维护管理工作人员也应该切实地提升自身的业务能力，适应航空电子系统不断发展的现状[5]。

2.2 开放式的系统架构

开放式的航空飞机电子系统是美国开放式系统联合工作组首先提出的，开放式的电子系统当前已经被世界工业领域广泛应用，体现出了一定成效。这些开放式的电子系统，通常都是没有经过统一标准设计的电子系统，如果这些电子系统应用统一标准，系统将更便于管理[6]。当前，航空飞机电子系统中如果采用开放式的系统结构，在系统结构接口统一的状态下，就能够有效降低后期维护管理过程中的成本投入，更方便对飞机电子系统电子元件的制造。过去采用的联合式电子系统，如果在维护管理的过程中改变某项处理器的应用性能，在工作过程中面临很大难度。这主要是由于联合系统中的硬件系统和软件系统中存在密不可分的关系，因此在更换电子元件时，必须要对与之相连接的软件系统进行验证，才能够确定这一操作是否会对飞机的整体电子系统产生不利影响。而采用开放式的电子结构系统，只需要对故障的原部件进行更换即可，有效提升了系统维修的效率[7]。