淺談航空電子系統(tǒng)故障管理研究

何文明

摘要：做好航空電子系統(tǒng)故障的精細(xì)化管理，是確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的根基。為此，本文簡要闡述航空電子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，從健康運(yùn)行、故障實(shí)時監(jiān)測、故障處理等視角分析航空電子系統(tǒng)的故障管理，給出故障的應(yīng)對處理策略，旨在為提升系統(tǒng)運(yùn)行可靠性產(chǎn)生良好的參考價值。

關(guān)鍵詞：航空電子系統(tǒng);故障;運(yùn)行監(jiān)控;故障處理

引言

基于航空電子系統(tǒng)的發(fā)展沿革，可以其經(jīng)歷了聯(lián)合式、分立式、綜合式、先進(jìn)式、綜合模塊化等五個階段。對于當(dāng)前航電系統(tǒng)而言，故障預(yù)測及管理（PHM）是整個航電系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，是確保航電系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性及可靠性的關(guān)鍵所在。為此，做好航空電子系統(tǒng)的可維護(hù)性及可靠性，是系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，如何將模塊化的航電系統(tǒng)與PHM進(jìn)行有機(jī)融合，其意義至關(guān)重要。

在造成飛機(jī)故障的因素中，電子系統(tǒng)產(chǎn)生的故障已經(jīng)占據(jù)了總比重的 40%以上。由此可見，航空電子系統(tǒng)對飛機(jī)運(yùn)行中的重要地位，也就逐漸凸顯出了航空電子故障預(yù)測與健康管理技術(shù)的重要性。同以往的航空電子故障診斷技術(shù)相比較而言，故障預(yù)測與健康管理技術(shù)是一種更加先進(jìn)和高效的技術(shù)，逐漸成為航空電子系統(tǒng)中主流故障診斷技術(shù)。

1 航空電子系統(tǒng)

航空電子系統(tǒng)主要包含非核心處理模子系統(tǒng)及核心處理字系統(tǒng)兩個部分，其中前者主要包含傳感器設(shè)備、數(shù)據(jù)信息采集設(shè)備等，后者主要包含核心機(jī)柜，不同機(jī)柜根據(jù)需求裝載了很多通用功能模塊，如網(wǎng)絡(luò)支持模塊、通用信號模塊、電源轉(zhuǎn)換模塊及數(shù)據(jù)處理模塊等。當(dāng)前，分布式、集中式的結(jié)構(gòu)儼然已經(jīng)成為當(dāng)前航空電子系統(tǒng)發(fā)展的主流趨勢，其核心優(yōu)勢體現(xiàn)在三個方面。

首先，實(shí)現(xiàn)了對航電綜合系統(tǒng)的整合，降低了航空飛行器的維護(hù)費(fèi)用，切實(shí)有效提升了系統(tǒng)的綜合性能，有效解決當(dāng)前航空系統(tǒng)產(chǎn)生的自動升級等諸多問題。其次，當(dāng)前航空電子系統(tǒng)采用了座艙人機(jī)接口的設(shè)計(jì)理念，采用一種高分辨率的液晶顯示器，采用清晰的可視化方式來對信息進(jìn)行處理，最大程度來提升飛行工作人員的感知力。最后，航空電子系統(tǒng)運(yùn)用了同一個網(wǎng)絡(luò)，利用光纖質(zhì)量小、頻帶寬、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)帶寬信息的高效率傳輸，滿足當(dāng)前航空需求。

2 航空電子系統(tǒng)故障管理分析

對于模塊化的航空電子系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，模塊化特征至關(guān)重要。筆者結(jié)合自身的所見、所知，對航空電子系統(tǒng)的故障管理進(jìn)行分析，提出故障管理所呈現(xiàn)的優(yōu)勢及功能。

2.1 健康運(yùn)行監(jiān)控

對于航空電子系統(tǒng)而言，故障預(yù)測及管理是一種全面系統(tǒng)化的技術(shù)，主要包含檢測系統(tǒng)錯誤、錯誤報告確定、系統(tǒng)監(jiān)控狀況監(jiān)測及錯誤篩選等。然而這一技術(shù)的核心并非直接消除運(yùn)行故障，而是對當(dāng)前潛在的運(yùn)行故障進(jìn)行指出，給出應(yīng)對的預(yù)備解決方案，從而實(shí)現(xiàn)一種自助的保障效應(yīng)，來降低航空電子系統(tǒng)的維修成本?；诤娇针娮酉到y(tǒng)的精細(xì)化故障管理，可以將其涉及到集成區(qū)域?qū)印w機(jī)應(yīng)用層、模塊支持層等，可以實(shí)現(xiàn)對操作系統(tǒng)錯誤、應(yīng)用程序錯誤、模塊支持錯誤等的在線實(shí)時監(jiān)控及診斷。對于故障管理及健康運(yùn)行監(jiān)控而言，操作層作為開展精細(xì)化管理的核心，可以為各層故障運(yùn)行診斷提供核心服務(wù)，提升系統(tǒng)能夠的可維護(hù)性及魯棒性。通常，在故障預(yù)測及管理的設(shè)計(jì)過程中，需要立足于實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，來開發(fā)出一種復(fù)核既定需求的綜合模塊化航空電子系統(tǒng)。受資源限制等因素的影響，診斷并非是一種關(guān)聯(lián)性故障，可以通過進(jìn)行多區(qū)域、逐層進(jìn)行上報，來對復(fù)雜故障模式進(jìn)行有效處理，保障系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2.2 故障實(shí)時監(jiān)測

對于航空電子系統(tǒng)系統(tǒng)而言，故障檢測主要是指運(yùn)用機(jī)載網(wǎng)絡(luò)、BIT技術(shù)等，以故障實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)、自檢結(jié)果、航電系統(tǒng)功能運(yùn)行數(shù)據(jù)等為樣本，借助于統(tǒng)計(jì)優(yōu)化分析算法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、Neural Network、樸素貝葉斯等，來對航空電子系統(tǒng)的運(yùn)行故障進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，評定當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。在具體實(shí)施過程中，可以通過硬件、軟件或者軟硬件結(jié)合的方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。根據(jù)航空電子系統(tǒng)故障分布的位置，一般位于資源層的故障主要基于BIT來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，用來檢測系統(tǒng)內(nèi)部硬件所產(chǎn)生的故障問題;如傳輸信路、電源、散熱器、CPU等，需要根據(jù)組件的數(shù)量來有效確定是否處于降級或者正常的范圍之內(nèi)。而在航空電子系統(tǒng)飛機(jī)層或者功能區(qū)層，對于故障檢測比較困難，這主要是由于不同功能運(yùn)行區(qū)中的故障處于實(shí)時運(yùn)行之中，一旦產(chǎn)生運(yùn)行故障，很難對故障產(chǎn)生的來源進(jìn)行界定，如軟件問題還是硬件損壞等，所以，這也是當(dāng)前故障實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)在運(yùn)行過程中遇到的瓶頸，凾待后續(xù)學(xué)者進(jìn)行攻關(guān)。

2.3 故障處理

航空電子系統(tǒng)故障處理主要包含定位、掩蓋、限制等諸多措施，避免讓故障出現(xiàn)連環(huán)反應(yīng)，在錯誤的運(yùn)行狀態(tài)下來進(jìn)行持續(xù)運(yùn)行，出現(xiàn)一系列問題，因此做好故障處理至關(guān)重要。

故障處理的具體行為及操作方法均是基于故障健康監(jiān)測監(jiān)控器的事件來進(jìn)行評估，需要結(jié)合事件來進(jìn)一步處理故障運(yùn)行模式，通過逐級配置，來作出正確的方案。

在航空電子系統(tǒng)故障處理過程中，需要向故障管理器來精確報告故障存在的類型及具體位置，根據(jù)故障的運(yùn)行機(jī)制，來按照一系列操作模式進(jìn)行，主要包含故障的識別、故障模式的關(guān)聯(lián)及故障的精確定位等，利用配置管理器來實(shí)現(xiàn)對故障錯誤原因進(jìn)行分析，請求相應(yīng)的應(yīng)用程序來對進(jìn)行對代碼糾正，通過逐級向上來，利用故障健康監(jiān)控器進(jìn)行報告。配置管理器則主要是根據(jù)發(fā)來的故障請求，通過一系列的配置來實(shí)現(xiàn)對故障的解除，從而保障航空電子系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3 結(jié)束語

航空電子系統(tǒng)已成為現(xiàn)代飛行器的“大腦”，對飛行任務(wù)及機(jī)務(wù)處理發(fā)揮了重要的作用。本文通過開展航空電子系統(tǒng)的研究，來了解了航空電子系統(tǒng)的歷史沿革，明晰當(dāng)前跨平臺、分布式系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)勢，理解模塊化、開放性在設(shè)計(jì)中的重要性，掌握PHM在進(jìn)行故障實(shí)施監(jiān)測、定位、分析、處理中的方式，同時也發(fā)現(xiàn)其中存在的不足。我堅(jiān)信，隨著科技的發(fā)展，故障的精細(xì)化管理將逐步改善，推動航空電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性將日臻成熟！

參考文獻(xiàn)

[1] 梁德文.戰(zhàn)斗機(jī)航空電子系統(tǒng)最新的發(fā)展趨勢：網(wǎng)絡(luò)化[J].電訊技術(shù)，2008，48（06）：93-97.

[2] 叢偉，景博.航空電子系統(tǒng)故障管理體系結(jié)構(gòu)研究[J].測控技術(shù)，2013，32（07）： 125-129.

[3] 盧海濤，王自力.綜合航空電子系統(tǒng)故障診斷與健康管理技術(shù)發(fā)展[J].電光與控制，2015，22（08）：60-65+86.

[4] 李儒寬.非航空電子控制管理系統(tǒng)故障分析[J].中國科技信息，2017（15）：22+24.

[5] 寧亞鋒，安芳利.航空電子系統(tǒng)故障預(yù)測與健康管理技術(shù)探究[J].科技資訊，201 7，15（34）：107+109.

[6] 段昱，賈蒙.綜合航空電子系統(tǒng)故障管理研究[J].黑龍江科學(xué)，2019，10（20）：66-67.