飛機剎車系統(tǒng)故障診斷方法及其應(yīng)用研究

靳國濤， 解海濤， 丁 舸

(中國航空工業(yè)集團公司成都飛機設(shè)計研究所，四川 成都 610073)

故障診斷技術(shù)是一種通過監(jiān)測設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)對設(shè)備發(fā)生的故障給出診斷結(jié)論，并能對設(shè)備工作狀態(tài)的未來趨勢做出判斷的技術(shù)。1967年美國宇航局倡導(dǎo)成立了美國機械故障預(yù)防小組，從事故障診斷技術(shù)的研究和應(yīng)用。我國自20世紀(jì)80年代中期就開始了對故障診斷的研究，在實踐應(yīng)用上還是基本落后于國外的發(fā)展。國內(nèi)故障診斷的研究與生產(chǎn)實際聯(lián)系不太緊密，研究人員往往缺乏現(xiàn)場故障診斷的經(jīng)驗。經(jīng)歷了多年發(fā)展，故障診斷技術(shù)應(yīng)用了多種新理論和算法，主要有基于信號處理的方法[1]、基于數(shù)學(xué)模型的方法和基于知識的方法[2]。隨著人工智能和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，基于知識的智能故障診斷方法逐漸成為故障診斷研究的主流和發(fā)展方向。

剎車系統(tǒng)是關(guān)乎飛機安全的重要系統(tǒng)。近年來，飛機剎車系統(tǒng)呈現(xiàn)故障高發(fā)的態(tài)勢，剎車壓力偏小、偏大或波動大等故障輕則影響飛行任務(wù)，重則導(dǎo)致飛機主機輪爆破而影響飛行安全，給用戶使用造成了極大的困擾。

現(xiàn)階段包括剎車系統(tǒng)在內(nèi)的飛機系統(tǒng)故障診斷多采用故障樹分析法，它依賴于各系統(tǒng)專家豐富的專業(yè)知識和工程實踐經(jīng)驗。文獻(xiàn)[3]和文獻(xiàn)[4]運用基于故障樹分析法的故障診斷系統(tǒng)完成了對飛機剎車系統(tǒng)和發(fā)動機系統(tǒng)的故障診斷，Hamza等[5]則對比分析了故障樹分析法存在的局限性?；诠收蠘浞治龇ǖ墓收显\斷系統(tǒng)能夠直觀地表達(dá)系統(tǒng)的故障模式，便于快速準(zhǔn)確地進行故障診斷，但要求具備完整的故障信息庫，這通常需要領(lǐng)域?qū)＜疫\用工程知識并結(jié)合大量故障案例花費較長的時間來建立。對于交付使用時間不長的飛機，短期內(nèi)建立一套完整的故障信息庫是非常困難的，所以采用故障樹分析法有時難以給出滿意的診斷結(jié)果。另外，基于故障樹分析法的故障診斷系統(tǒng)側(cè)重于對已發(fā)生的故障進行定位，這時故障造成的損害和影響往往已成事實，無助于降低剎車系統(tǒng)故障率。

回歸分析法是一種重要的預(yù)測方法，根據(jù)回歸預(yù)測模型計算預(yù)測值，并對預(yù)測值進行綜合分析，確定最后的預(yù)測值。本文對回歸分析法加以改造后將其用于故障診斷。針對飛機剎車系統(tǒng)故障高發(fā)的態(tài)勢和現(xiàn)有故障診斷方法存在的不足，根據(jù)剎車系統(tǒng)使用特點和工作數(shù)據(jù)，通過回歸分析法建立剎車系統(tǒng)輸入的剎車指令與輸出的剎車壓力之間回歸關(guān)系函數(shù)表達(dá)式，確定預(yù)測區(qū)間并進行修正后作為剎車壓力的正常分布區(qū)間和故障檢測手段，結(jié)合故障征兆判據(jù)對剎車系統(tǒng)現(xiàn)有工作數(shù)據(jù)中隱藏且還未發(fā)生的故障(簡稱“故障征兆”，下同)進行預(yù)先檢測和隔離，可以將故障扼殺在萌芽狀態(tài)，顯著提高故障預(yù)防效果，達(dá)到降低剎車系統(tǒng)故障發(fā)生率、保障飛機安全的目的。

1 剎車系統(tǒng)介紹

1.1 工作原理

飛機剎車系統(tǒng)的功能是接收來自飛行員或飛機管理計算機的剎車指令，按要求向機輪剎車裝置輸出相應(yīng)的剎車壓力，使飛機安全剎停在跑道上。飛機剎車系統(tǒng)一般由主剎車系統(tǒng)和應(yīng)急剎車系統(tǒng)組成，原理簡圖如圖1所示。文獻(xiàn)[6]對飛機剎車系統(tǒng)工作原理進行了詳細(xì)介紹。

圖1 飛機剎車系統(tǒng)原理簡圖

主剎車系統(tǒng)主要包括剎車控制器、電磁閥、電液伺服閥、機輪剎車裝置、壓力傳感器和輪速傳感器等，其中剎車控制器是剎車系統(tǒng)控制的“大腦”，電液伺服閥是剎車系統(tǒng)的重要執(zhí)行部件。需要剎車時，剎車控制器接收來自飛機管理計算機或飛行員的剎車指令，控制打開電磁閥，使液壓油進入到電液伺服閥中；剎車控制器根據(jù)輪速傳感器和壓力傳感器反饋的機輪轉(zhuǎn)速信號和剎車壓力信號，結(jié)合剎車指令，控制電液伺服閥輸出合適的剎車壓力至機輪剎車裝置進行剎車。當(dāng)左右機輪輪速相差較大時，剎車控制器會啟動防滑功能，防止機輪抱死。防滑啟動后，電液伺服閥不再響應(yīng)剎車指令輸出相應(yīng)的剎車壓力，而是由剎車控制器結(jié)合當(dāng)前飛機狀態(tài)綜合判斷后控制電液伺服閥輸出合適的剎車壓力。需要解除剎車時，剎車系統(tǒng)控制電磁閥關(guān)閉，切斷液壓進油，同時控制剎車管路與回油管路接通，泄掉機輪剎車裝置內(nèi)的壓力。

應(yīng)急剎車系統(tǒng)是主剎車系統(tǒng)的備份。當(dāng)主剎車系統(tǒng)由于故障不能滿足飛機剎車需求時，飛機會控制啟用應(yīng)急剎車系統(tǒng)對飛機進行剎車。

1.2 常見故障

飛機剎車系統(tǒng)常見的故障如表1所示。

飛機剎車系統(tǒng)故障主要表現(xiàn)為進行地面剎車壓力檢查時剎車壓力不在正常范圍內(nèi)，影響飛機出動和執(zhí)行任務(wù)；滑跑過程中剎車壓力不正常，導(dǎo)致飛機出現(xiàn)偏航、剎車距離變長或主剎車報故降級，嚴(yán)重時導(dǎo)致主機輪拖胎爆破，文獻(xiàn)[7]和文獻(xiàn)[8] 分析了剎車系統(tǒng)的典型故障。剎車系統(tǒng)故障率較高的產(chǎn)品通常是電液伺服閥和壓力傳感器，電液伺服閥是剎車壓力的調(diào)節(jié)和輸出部件，多由于異物污染或內(nèi)部附件故障導(dǎo)致輸出異常剎車壓力；壓力傳感器是剎車壓力的采集部件，其故障會導(dǎo)致剎車壓力顯示異常，剎車控制系統(tǒng)收到不真實的剎車壓力信號后報故或降級，對系統(tǒng)正常使用造成不利影響。

表1 剎車系統(tǒng)常見故障

剎車系統(tǒng)控制復(fù)雜，故障模式較多，且仍沒有有效的故障檢測和預(yù)防手段，現(xiàn)行的維修方式也不能有效預(yù)防故障的發(fā)生。目前剎車系統(tǒng)多采用容錯控制算法[9]保證故障時系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有一定的作用，但對一些未暴露或未認(rèn)知到的故障效果有限?；趧x車系統(tǒng)故障多發(fā)的現(xiàn)狀，如能采用預(yù)防性的故障診斷方法，即在剎車系統(tǒng)故障發(fā)生前檢測出故障征兆并對其進行隔離和排除，就可極大地降低剎車系統(tǒng)故障發(fā)生率。

2 故障診斷方法

2.1 診斷流程

故障征兆是故障發(fā)展的早期階段，它隱藏在大量實際飛行數(shù)據(jù)中，由于未達(dá)到飛機系統(tǒng)報故條件而無法被察覺，因此需要經(jīng)過一定的獲取技術(shù)去挖掘、判斷。飛行數(shù)據(jù)是獲取故障征兆的重要信息源[10]。因此運用回歸分析法和工程知識預(yù)先對飛機剎車系統(tǒng)工作數(shù)據(jù)中隱藏的故障征兆進行檢測和隔離。故障診斷流程如圖2所示。

故障征兆診斷包含故障征兆檢測和故障征兆隔離。故障征兆檢測的目的是判斷剎車系統(tǒng)是否存在故障征兆。首先在剎車系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)庫中獲取一定容量的樣本，建立輸入的電壓值與輸出的剎車壓力之間的回歸方程，并確定回歸方程中剎車壓力值的預(yù)測區(qū)間；其次結(jié)合預(yù)測區(qū)間與故障征兆判據(jù)對剎車系統(tǒng)近期的工作數(shù)據(jù)進行分析和判斷。如判斷結(jié)果顯示無故障征兆，則將工作數(shù)據(jù)放入剎車系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中；如發(fā)現(xiàn)故障征兆，則通過剎車系統(tǒng)故障信息庫、排故手冊或?qū)＜覉F隊對故障征兆進行隔離和排除。

故障征兆隔離的目的是把發(fā)現(xiàn)的故障征兆定位到實施修理時可更換的產(chǎn)品層次，便于故障排除。故障征兆隔離時，先在現(xiàn)有剎車系統(tǒng)故障信息庫中檢索是否有類似的故障案例，如有則依照定位的故障原因進行排故，如無類似案例時則運用系統(tǒng)排故手冊對故障進行定位；對于系統(tǒng)排故手冊無法覆蓋且故障機理相對復(fù)雜的故障征兆則需要依賴專家團隊支持完成隔離，同時進一步完善系統(tǒng)排故手冊。故障征兆隔離后，盡可能采用基層級維修方式實施修理。對于頻繁誘發(fā)故障征兆的產(chǎn)品元器件，應(yīng)進行故障診斷、健康管理和使用壽命預(yù)測研究，優(yōu)化維修策略，降低故障率。文獻(xiàn)[11]通過小波包分析法可有效提取電機滾動軸承故障信號并對其進行故障診斷；文獻(xiàn)[12]和文獻(xiàn)[13]通過建立不同退化階段的軸承模型，實現(xiàn)了不同狀態(tài)下軸承的健康趨勢分析和剩余使用壽命預(yù)測，對實際工業(yè)系統(tǒng)的應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。

圖2 剎車系統(tǒng)故障征兆診斷流程

飛機滑行過程中，當(dāng)出現(xiàn)異常情況啟動防滑后，剎車壓力將不再響應(yīng)剎車指令，剎車系統(tǒng)防滑時間一般較短，時間較長時會觸發(fā)系統(tǒng)報故。本文不討論防滑期間剎車系統(tǒng)故障征兆診斷，在進行數(shù)據(jù)預(yù)處理時，過濾掉防滑期間的剎車指令和剎車壓力值，同時剔除數(shù)據(jù)中的一些異常值。

2.2 一元線性回歸分析法

回歸分析法是處理多變量間相依關(guān)系的統(tǒng)計方法，它是數(shù)理統(tǒng)計中應(yīng)用最為廣泛的方法之一，最小二乘回歸分析是最典型的線性回歸算法[14]?；貧w分析法基于觀測數(shù)據(jù)建立兩種或兩種以上變量(自變量和因變量)間相互依賴的定量關(guān)系，以分析數(shù)據(jù)的內(nèi)在規(guī)律。按照自變量的多少，可分為一元回歸分析和多元回歸分析；按照自變量和因變量之間的關(guān)系類型，可分為線性回歸分析和非線性回歸分析?；貧w分析是一種預(yù)測性的建模技術(shù)，常用于預(yù)測分析。例如基于回歸分析建立的設(shè)備頻率測量方法比其他方法測量精度更高，也更易實現(xiàn)[15]；運用回歸分析法分析影響道路交通事故的主要因素，可達(dá)到有效預(yù)防交通事故、提高道路交通效率的目的[16]。本文運用一元線性回歸分析法建立一種剎車壓力的檢測區(qū)間，對隱藏在剎車系統(tǒng)工作數(shù)據(jù)中的故障征兆進行檢測，一元線性回歸分析方法如下。

(1) 建立一元線性回歸方程。

根據(jù)研究對象特點選擇合適的因變量和自變量，若樣本數(shù)據(jù)顯示二者符合線性關(guān)系，則建立一元線性回歸模型：

y=a+bx+ε

(1)

式中，y為因變量；a為常數(shù)項；b為回歸系數(shù)；x為自變量；ε為隨機誤差項，反映了除x和y線性關(guān)系之外的隨機因素對y的影響。假定回歸模型中隨機誤差項ε是期望值為0(E(ε)=0)的隨機變量，它服從正態(tài)分布，那么對于一個給定的x值，y的期望值：

E(y)=a+bx

(2)

(3)

(4)

(2) 回歸方程檢驗。

一元線性回歸方程檢驗主要包括擬合優(yōu)度檢驗和顯著性檢驗。

擬合優(yōu)度是指回歸直線對觀察值的擬合程度。度量擬合優(yōu)度的統(tǒng)計量是可決系數(shù)R2，R2值越接近1，說明回歸直線對觀測值的擬合程度越好，反之越差。可決系數(shù)R2的計算公式為

(5)

(6)

式中，H0為原假設(shè)；H1為備擇假設(shè)。原假設(shè)H0的拒絕域為

(7)

式中，左側(cè)為計算的F值；右側(cè)為查到的F表值。若拒絕H0，表示回歸方程中自變量與因變量的線性關(guān)系顯著，反之則不存在線性關(guān)系。

(3) 建立因變量y個別值的預(yù)測區(qū)間。

利用估計的一元線性回歸方程，對于自變量x的一個給定的值x0，可求出對應(yīng)的因變量y的一個個別值y0的估計區(qū)間，即預(yù)測區(qū)間。假定樣本容量為n，置信水平為1-α，查到t表值后，則個別值y0預(yù)測區(qū)間的上下限為

(8)

本文中，預(yù)測區(qū)間指的是剎車壓力以一定的置信水平分布的區(qū)間，為了提高檢測準(zhǔn)確度，降低誤判概率，通常需結(jié)合工程經(jīng)驗對預(yù)測區(qū)間進行微小修正。修正后的預(yù)測區(qū)間可作為剎車壓力正常分布的區(qū)間，即認(rèn)定剎車壓力應(yīng)分布在該區(qū)間內(nèi)，它是剎車系統(tǒng)故障征兆檢測的主要方法和手段。將待檢測數(shù)據(jù)導(dǎo)入到修正后的預(yù)測區(qū)間內(nèi)，依照故障征兆判據(jù)即可判斷是否存在故障征兆。

2.3 故障征兆判據(jù)

不同飛機剎車系統(tǒng)工作和使用特點不同，故障判定標(biāo)準(zhǔn)也不同。故障征兆判據(jù)需根據(jù)工程知識并結(jié)合剎車系統(tǒng)工作特點后設(shè)立，一般通過待檢測數(shù)據(jù)在預(yù)測區(qū)間內(nèi)外占比情況進行判故。

常見的故障征兆判據(jù)如下：假定共有n個待診斷的剎車壓力數(shù)據(jù)，其中在預(yù)測區(qū)間上限外分布有a個，在預(yù)測區(qū)間下限外分布有b個,若(a+b)/n>x% ，則認(rèn)為剎車系統(tǒng)存在故障征兆,否則不存在故障征兆。

3 實例驗證

某飛機剎車系統(tǒng)出現(xiàn)過多次剎車壓力不在規(guī)定范圍內(nèi)的故障和機輪拖胎的較大故障，現(xiàn)通過一元線性回歸分析法建立預(yù)測區(qū)間并進行修正，作為剎車系統(tǒng)輸出剎車壓力的正常分布區(qū)間，以此作為檢測手段結(jié)合故障征兆判據(jù)對該飛機剎車系統(tǒng)進行故障診斷。

3.1 樣本確定

剎車系統(tǒng)使用特點是飛行前反復(fù)進行多次松剎至最大剎車壓力切換檢查，滑跑時多采用較大或最大剎車壓力進行剎車。從剎車系統(tǒng)歷史工作數(shù)據(jù)庫中選取80組剎車指令電壓(U)和剎車壓力(P)數(shù)據(jù)，經(jīng)過預(yù)處理后作為樣本數(shù)據(jù)，如表2所示。

表2 樣本數(shù)據(jù)

根據(jù)樣本繪制的散點圖如圖3所示，可以看出剎車指令電壓和剎車壓力之間基本呈線性關(guān)系。

圖3 樣本散點圖

3.2 確定剎車壓力的預(yù)測區(qū)間

通過樣本數(shù)據(jù)用最小二乘估計法求得一元線性回方程為

(9)

可決系數(shù)

R2=0.961

(10)

說明回歸直線對觀察值的擬合效果較好。

用F檢驗法進行顯著性檢查，設(shè)顯著水平α=0.05，即置信概率為95%，求得原假設(shè)H0的拒絕域：

(11)

H0的拒絕域成立，拒絕H0，說明剎車系統(tǒng)輸入電壓與輸出剎車壓力之間的線性關(guān)系顯著。

設(shè)定置信水平為95%，根據(jù)計算得到的一元線性回歸方程，對于任一電壓值x0，可計算得到回歸方程y的個別值y0(剎車壓力值)在95%置信水平下的預(yù)測區(qū)間，如圖4所示。

圖4 剎車壓力值y0的預(yù)測區(qū)間

由圖4可以看出，樣本中剎車壓力值多集中在6 MPa以上區(qū)域，4 MPa以下區(qū)域多為剎車壓力檢查過程中壓力值，符合剎車系統(tǒng)的使用特點。其中0.8 V電壓值對應(yīng)正常剎車最大剎車壓力，0.2 V電壓值對應(yīng)松剎后的壓力值。

由上下限組成的預(yù)測區(qū)間表明剎車系統(tǒng)輸出的剎車壓力值按一定的置信水平分布在其中，由于該預(yù)測區(qū)間將用于剎車系統(tǒng)故障征兆檢測，為了盡可能提高檢測準(zhǔn)確度，降低誤判概率，結(jié)合檢測應(yīng)用實例和工程經(jīng)驗對預(yù)測區(qū)間進行微小修正，修正后的預(yù)測區(qū)間如圖5所示，可用于對剎車系統(tǒng)的故障征兆檢測。

圖5 修正后剎車壓力值y0的預(yù)測區(qū)間

3.3 設(shè)定故障征兆判據(jù)

根據(jù)剎車系統(tǒng)工作特點設(shè)定故障征兆判據(jù)。剎車系統(tǒng)常使用最大剎車壓力，該狀態(tài)工作數(shù)據(jù)較多，為避免對其他剎車壓力數(shù)據(jù)檢測產(chǎn)生干擾，分別給出故障征兆判據(jù)如下。

假定共有n個待檢測的剎車系統(tǒng)壓力數(shù)據(jù)，對應(yīng)小于0.8 V電壓值有m個，在預(yù)測區(qū)間上限外分布有a個，在預(yù)測區(qū)間下限外分布有b個；對應(yīng)0.8 V電壓值有n-m個，在預(yù)測區(qū)間上限外分布有c個，在預(yù)測區(qū)間下限外分布有d個。

若(a+b)/m>10% 或(c+d)/(n-m)>3%，認(rèn)為剎車系統(tǒng)存在故障征兆。其中：

① 若a/(a+b)>80% 或c/(c+d)>80%，對應(yīng)故障征兆為“剎車壓力偏大”；

② 若b/(a+b)>80% 或d/(c+d)>80%，對應(yīng)故障征兆為“剎車壓力偏小”；

③ 不滿足上述兩個條件時，對應(yīng)故障征兆為“剎車壓力波動大”。

3.4 應(yīng)用實例

通過飛機地面檢查和滑跑階段剎車系統(tǒng)已有工作數(shù)據(jù)進行故障診斷。先對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，然后按一定的采樣頻率獲得剎車指令電壓值和對應(yīng)輸出的剎車壓力值，得到修正的預(yù)測區(qū)間(即剎車壓力值分布區(qū)間)后作為檢測手段結(jié)合故障征兆判據(jù)對數(shù)據(jù)進行故障征兆檢測，最后對檢測出的故障征兆進行隔離和排除。

3.4.1 地面檢查階段剎車系統(tǒng)故障診斷

飛機在地面進行兩次剎車壓力檢查，第一次檢查系統(tǒng)未報故，取有效工作數(shù)據(jù)共37組(部分?jǐn)?shù)據(jù)重復(fù))放入預(yù)測區(qū)間圖中，如圖6所示。

圖6 第一次剎車壓力檢查數(shù)據(jù)故障征兆檢測

由圖6可以看出，37組數(shù)據(jù)分布情況符合剎車壓力檢查特征，即最大剎車壓力數(shù)據(jù)較多，中間區(qū)域數(shù)據(jù)較少，因為剎車壓力檢查時在松剎和最大剎車壓力間切換時間較短。對應(yīng)0.8 V電壓值的剎車壓力值共有26組(其中有16組數(shù)據(jù)分別與其他5組數(shù)據(jù)相等)，位于預(yù)測區(qū)間下限外的剎車壓力值共有8組(其中5組數(shù)據(jù)相等)，占比30.8%，依照故障征兆判據(jù)判斷剎車系統(tǒng)存在“剎車壓力偏小”的故障征兆；對應(yīng)小于0.8 V電壓值的剎車壓力值共有11組(其中有4組數(shù)據(jù)分別與其他3組數(shù)據(jù)相等)，位于預(yù)測區(qū)間下限外的剎車壓力值有1組，占比9.1%，不滿足判故條件。綜合判斷剎車系統(tǒng)存在“剎車壓力偏小”的故障征兆。

飛機進行第二次剎車壓力檢查，松剎時剎車壓力未下降到規(guī)定范圍內(nèi)，系統(tǒng)報故。第一次剎車壓力檢查中檢測出的故障征兆在第二次檢查時轉(zhuǎn)化成了故障，表明采用回歸分析法對剎車系統(tǒng)的故障征兆檢測是準(zhǔn)確的，故障征兆判據(jù)是合理的。取第二次剎車壓力檢查有效工作數(shù)據(jù)共37組(部分?jǐn)?shù)據(jù)剎車壓力值相等)放入預(yù)測區(qū)間圖中，如圖7所示。

圖7 第二次剎車壓力檢查數(shù)據(jù)故障征兆檢測

由圖7可知，對應(yīng)小于0.8 V電壓值的剎車壓力值共有11組，位于預(yù)測區(qū)間上限外的剎車壓力值共有8組(其中有3組數(shù)據(jù)分別與其它2組數(shù)據(jù)相等)，占比72.7%，依照故障征兆判據(jù)判斷剎車系統(tǒng)存在“剎車壓力偏大”的故障征兆，與實際發(fā)生的故障吻合。

兩次剎車壓力檢查中檢測出的故障征兆分別為“剎車壓力偏小”和“剎車壓力偏大”，看似矛盾，實際與剎車系統(tǒng)電液伺服閥的故障特征有關(guān)。在對該故障征兆進行隔離時，先根據(jù)“剎車系統(tǒng)”、“地面檢查”、“剎車壓力偏小”和“剎車壓力偏大”等信息從故障信息庫中篩選是否有類似故障，結(jié)果如表3所示?？梢钥吹匠霈F(xiàn)過由于電液伺服閥故障導(dǎo)致剎車壓力偏大或偏小的案例，而油液污染引起的滑閥卡滯使得電液伺服閥輸出了異常剎車壓力?；y卡滯的位置不同，電液伺服閥輸出的剎車壓力就會偏大或偏小，同時卡滯具有偶發(fā)性和隨機性，這也是兩次檢測出的故障征兆不同的原因。根據(jù)表3中案例定位的故障原因?qū)z測出的故障征兆進行隔離和排除，剎車壓力恢復(fù)正常。相關(guān)承制廠家也應(yīng)對電液伺服閥進行優(yōu)化設(shè)計，提升其抗污染能力和工作性能[18]。

表3 故障信息庫中類似故障主要信息

3.4.2 飛機滑跑階段剎車系統(tǒng)故障診斷

飛機在地面滑行階段出現(xiàn)了拖胎的故障，拖胎前剎車系統(tǒng)未報故。取拖胎前系統(tǒng)有效工作數(shù)據(jù)共44組(部分?jǐn)?shù)據(jù)重復(fù))放入預(yù)測區(qū)間圖中，如圖8所示。

圖8 滑行數(shù)據(jù)故障征兆檢測

44組數(shù)據(jù)分布情況表明滑跑時多采用最大剎車壓力剎車。對應(yīng)0.8 V電壓值的剎車壓力值共有35組(其中有15組數(shù)據(jù)分別與其他11組數(shù)據(jù)相等)，位于預(yù)測區(qū)間下限外的剎車壓力值共有5組(其中2組數(shù)據(jù)相等)，占比14.3%，依照故障征兆判據(jù)判斷剎車系統(tǒng)存在“剎車壓力偏小”的故障征兆；對應(yīng)小于0.8 V電壓值的剎車壓力值共有9組，位于預(yù)測區(qū)間下限外的剎車壓力值有3組，占比33.3%，依照故障征兆判據(jù)判斷剎車系統(tǒng)存在“剎車壓力偏小”的故障征兆。綜合判斷剎車系統(tǒng)存在“剎車壓力偏小”的故障征兆。

由于故障信息庫缺乏飛機滑行階段“剎車壓力偏小”的故障案例，同時排故手冊中沒有一套針對該故障的完整排故流程，因此通過專家團隊的工作經(jīng)驗給出一套排故流程。飛機滑跑階段工作狀態(tài)比較復(fù)雜，影響因素較多，引起 “剎車壓力偏小”故障征兆的原因可能是線纜屏蔽破損受干擾傳輸異常壓力、剎車壓力信號器故障和電液伺服閥故障。根據(jù)故障原因，建立故障征兆隔離流程如圖9所示。通過一系列檢查，排除了線纜和剎車壓力信號器故障的可能性，同時檢查發(fā)現(xiàn)電液伺服閥內(nèi)部存在異物，定位故障原因為異物在電液伺服閥油路內(nèi)的運動導(dǎo)致輸出了異常剎車壓力(先偏小后偏大)，表明采用回歸分析法對剎車系統(tǒng)的故障征兆檢測是準(zhǔn)確的。

雖然飛機剎車系統(tǒng)設(shè)計了較為可靠的接地保護功能用于防止主機輪拖胎[19]，但當(dāng)異物堵塞油路時，電液伺服閥會輸出不受剎車指令控制的較大剎車壓力，仍會導(dǎo)致拖胎。在確定異物來源并進行處理后，剎車系統(tǒng)恢復(fù)正常。

圖9 “剎車壓力偏小”故障征兆隔離流程

4 結(jié)論

通過回歸分析法構(gòu)建的飛機剎車系統(tǒng)故障診斷方法，具有如下特點。

① 將剎車壓力的預(yù)測區(qū)間修正后作為其正常分布區(qū)間，該區(qū)間可用于剎車系統(tǒng)預(yù)先故障檢測。

② 實例驗證表明能夠?qū)x車系統(tǒng)故障征兆進行有效檢測、隔離和排除，在實際應(yīng)用中可以顯著起到故障預(yù)防作用，降低剎車系統(tǒng)故障發(fā)生率。

③ 易實現(xiàn)，可在用戶中推廣使用，具有一定的實用價值。

④ 故障征兆判據(jù)還不能完全滿足剎車系統(tǒng)實時故障診斷需求，需進一步優(yōu)化。