大數(shù)據(jù)在航空發(fā)動機上的一種應用

張云山　吳昌生

摘要：本文針對航空發(fā)動機監(jiān)視與維護具有很強的主觀性和周期長等缺點，提出了航空發(fā)動機健康管理，最大限度地利用發(fā)動機不同的數(shù)據(jù)資源，對發(fā)動機的故障進行診斷、對健康狀態(tài)進行預報，從而增加飛行任務的安全性、可靠性，提高維護性和出勤率，減少發(fā)動機的維護費用和維修時間。

[關鍵詞]航空發(fā)動機大數(shù)據(jù)健康管理

大數(shù)據(jù)的4V特征為第一，數(shù)量（Volume），即數(shù)據(jù)巨大（從TB級別躍升到PB級別）;第二，多樣性（Variety），即數(shù)據(jù)類型繁多;第三，速度（Velocity），即處理速度快;第四，真實性（Veracity），即追求高質量的數(shù)據(jù)。航空發(fā)動機的數(shù)據(jù)特征與大數(shù)據(jù)的特征不謀而合。如何存儲海量飛行數(shù)據(jù)，并基于大數(shù)據(jù)分析來準確的判斷發(fā)動機狀態(tài)，分析發(fā)動機性能，進而對航空發(fā)動機高效的狀態(tài)進行管理和使用是維護保障工作的重中之重。

1健康管理系統(tǒng)組成

航空發(fā)動機健康管理系統(tǒng)由機載設備、數(shù)據(jù)中心和健康管理中心等組成件圖1。

2健康管理系統(tǒng)功能

航空發(fā)動機健康管理系統(tǒng)主要用于為飛行員提供航空發(fā)動機狀態(tài)指示信號和為地面管理人員提供發(fā)動機分析評估報告，在航空發(fā)動機有故障之前做出維護決策。一般的航空發(fā)動機航空發(fā)動機健康管理系統(tǒng)應具備以下基本功能：

系統(tǒng)應具備以下功能：

（1）具有通過以通訊從機載設備下載數(shù)據(jù)的功能;

（2）具有對發(fā)動機工作數(shù)據(jù)進行綜合統(tǒng)計處理的功能;

（3）具有發(fā)動機及其外場可更換單元的狀態(tài)管理功能;

（4）具有發(fā)動機性能趨勢分析功能;

（5）具有發(fā)動機滑油狀態(tài)趨勢分析功能;

（6）具有壽命管理功能;

（7）具有振動分析功能;

（8）具有異常狀態(tài)告警功能，并根據(jù)異常生成相應的處理流程。

3機載設備

機載設備與發(fā)動機數(shù)字控制系統(tǒng)、飛機/航電/綜合管理系統(tǒng)相交聯(lián)，從發(fā)動機傳感器（滑油屑末、溫度、壓力）獲得參數(shù)數(shù)據(jù)和發(fā)動機事件信息，進行發(fā)動機事件監(jiān)視和記錄，并探測和隔離（定位）發(fā)動機故障，實現(xiàn)發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷、壽命管理功能，同時系統(tǒng)具備自診斷功能。機載設備采用數(shù)據(jù)總線形式與各系統(tǒng)交聯(lián)見圖2。

4數(shù)據(jù)中心及健康管理中心

數(shù)據(jù)中心統(tǒng)計的數(shù)據(jù)主要包括狀態(tài)統(tǒng)計和發(fā)動機工作參數(shù)統(tǒng)計。機載設備依據(jù)所存儲的數(shù)據(jù)實現(xiàn)部分數(shù)據(jù)統(tǒng)計，健康管理中心實現(xiàn)所有基地內發(fā)動機全使用周期的數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

其中，狀態(tài)統(tǒng)計為對地面分析系統(tǒng)人工錄入的維護操作，狀態(tài)變更等記錄的綜合統(tǒng)計，主要包含：

（1）發(fā)動機裝機記錄，維修記錄，故障記錄;

（2）進氣組件、壓氣機、燃燒室、燃氣渦輪、動力渦輪等發(fā)動機主要部件更換記錄，部件技術狀態(tài)更改記錄，部件故障及異常記錄;

（3）發(fā)動機外場可更換附件的型號、性能參數(shù)，更換記錄，故障記錄等;

（4）發(fā)動機控制軟件維護升級記錄及相應的狀態(tài)說明;

（5）機載設備的裝機記錄、故障記錄，軟件升級、參數(shù)修改、數(shù)據(jù)下載記錄等;

（6）健康管理中心維護更新記錄。

其中，發(fā)動機工作參數(shù)統(tǒng)計是依據(jù)機載設備記錄的原始工作數(shù)據(jù)，對發(fā)動機運行時間，工作狀態(tài)，已檢測故障情況等信息的綜合統(tǒng)計，主要包含：

（1）飛行架次、高度、時長等飛行記錄數(shù)據(jù);

（2）發(fā)動機總工作時間，以及應急、起飛、中間、最大連續(xù)、巡航等狀態(tài)的累計工作時間;

（3）發(fā)動機各次工作記錄統(tǒng)計，包含每次工作的時間、最大狀態(tài)、故障情況等;

（4）發(fā)動機事件記錄統(tǒng)計，包含故障事件，功率檢查事件，手動輸入事件等。

健康管理中心的性能趨勢分析、壽命管理、滑油分析等功能模塊對基于發(fā)動機工作數(shù)據(jù)和錄入的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行發(fā)動機健康狀態(tài)的計算分析，并輸出發(fā)動機的健康狀態(tài)數(shù)據(jù)。

5結束語

航空發(fā)動機將大數(shù)據(jù)應用到航空發(fā)動機狀態(tài)管理和維護保障工作中去，可以大大的提高發(fā)動機的可靠性維護性和經(jīng)濟性，有效地降低裝備全周期壽命成本，實現(xiàn)裝備的視情維護，增強裝備的戰(zhàn)備保障性，克服傳統(tǒng)上的弊端，提高管理和維護工作的精準性、快速性和實時性。

參考文獻

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