罗荣蒸 孙波 张雷 刘鹤

（北京空间飞行器总体设计部，北京 100094）

1 引言

航天器飞行任务复杂度高、运行环境恶劣，对系统可靠性和安全性都有极高的要求，实时监控、提前预警和自主智能管理将是未来航天器的主流发展方向。

预测与健康管理（Prognostics and Health Management，PHM）技术是一项根据系统历史状态和环境因素，评估当前健康状态、确定未来故障发生时间、计算有效寿命，以降低系统故障风险、保证可靠性的通用技术［1］。PHM 系统一般需要完成故障检测、故障鉴定与隔离、故障预测、健康评估和决策建议等功能［2］。

PHM 技术是在美国国防部（DoD）和美国国家航空航天局（NASA）的大力推动下不断发展、成熟起来的［3］，其发展过程可大致分为可靠性分析、故障分析与预测、综合诊断与系统监控、综合系统故障预测和健康管理5个阶段，起源要追溯到20 世纪50年代和60年代可靠性理论、环境试验和系统试验以及质量方法的诞生；70年代出现了诊断故障源和故障原因的技术，PHM 技术的发展已初露端倪；从80年代后期至90年代，综合诊断技术在美国航空航天研究领域盛行［4］，NASA 也于90年代初期适时提出了飞行器健康监控（Vehicle Health Monitoring，VHM）的概念［5］；20世纪末到21世纪初，NASA 引入了综合系统健康管理（Integrated Vehicle Health Management，IVHM ）的概念，以支持新一代可重复使用运载器（Reusable Launch Vehicle，RLV）的高性能要求［6］。进入21世纪，各领域的PHM 系统相继问世，推动着PHM 技术日益成熟并向实用化方向发展。

本文概述了PHM 基本结构和通用方法，随后总结了星地闭环的航天器PHM 体系结构和各个功能层级的关键技术，并对我国航天器PHM 技术的发展提出了建议。……