機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展與功能需求

張家杰

（東方航空技術(shù)有限公司，上海 200335）

0 引言

隨著民用航空機(jī)載技術(shù)的不斷升級和進(jìn)步，機(jī)載系統(tǒng)高度集成一體化，復(fù)雜程度不斷提升。機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)可確定機(jī)載系統(tǒng)的潛在故障發(fā)生點，提升診斷能力，降低故障概率，全面提升飛機(jī)的制造、使用和維護(hù)。飛機(jī)維護(hù)和使用過程中的維護(hù)費(fèi)用遠(yuǎn)超目標(biāo)預(yù)算，必須最大程度節(jié)省維護(hù)成本，確保提供最優(yōu)的系統(tǒng)性能。在航空公司競爭中，維修過程得到了高度重視，機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)使飛機(jī)在航線服務(wù)中的維修更加便捷，降低維修成本，提升飛機(jī)的服務(wù)效率。

1 機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)發(fā)展歷程

機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的理念和其發(fā)展歷程，主要來自于我國飛行系統(tǒng)、機(jī)內(nèi)測試數(shù)據(jù)和飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)。通過邏輯方程式和故障建模，分析各子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，在需要時進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和處理[1]。針對于飛機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)的維護(hù)模式設(shè)置監(jiān)控狀態(tài)，并分析其性能變化。根據(jù)狀態(tài)檢測結(jié)果，對有維修需求的系統(tǒng)提出全新的建設(shè)措施。目前，機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展大致可分為以下4 個階段：

（1）20 世紀(jì)60 年代。該階段主要針對商用飛機(jī)，此時的機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)通過人工手動調(diào)整。在維護(hù)過程中，按壓機(jī)械的測試按鈕實現(xiàn)維護(hù)，維修人員根據(jù)設(shè)備面板的指示燈判斷該設(shè)備是否存在故障[2]。

（2）80 年代。在該階段運(yùn)輸機(jī)全面發(fā)展，采用數(shù)字化系統(tǒng)代替模擬電路，根據(jù)機(jī)載設(shè)備的軟硬件研發(fā)自主檢測系統(tǒng)并采用，由航電系統(tǒng)的儀表檢測儀顯示故障信息。到80 年代后期，機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)復(fù)雜程度提升，可自動檢測故障和快速故障隔離。運(yùn)行智能機(jī)內(nèi)測試，提升整體的監(jiān)測力度。

（3）90 年代。機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)成為了獨(dú)立系統(tǒng)，具備功能劃分和維護(hù)兩大功能。維護(hù)過程由計算機(jī)對機(jī)載故障系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集處理、智能分析，準(zhǔn)確報告、隔離故障，嚴(yán)重問題則提示維修人員進(jìn)行維護(hù)[3]。

（4）近年。機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)功能集中化、模塊化階段，通過全新的數(shù)據(jù)鏈確保一體化發(fā)展，對飛機(jī)的日常運(yùn)行和維護(hù)效率有非常重要的影響。

2 機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的基本用途

機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)主要維護(hù)飛行方面的輔助要求，例如識別故障組件和故障系統(tǒng)，啟動既定的維護(hù)動作，使飛機(jī)能夠恢復(fù)到適航狀態(tài)[4]。機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)可以授權(quán)飛機(jī)維護(hù)師和飛機(jī)制造商工程設(shè)計人員，在測試過程中通過機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行自測。機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)具備開放性、系統(tǒng)性的結(jié)構(gòu)，可以提供全新的故障和失效檢測，既可以對各項系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，也可以加載機(jī)載數(shù)據(jù)、使用機(jī)載系統(tǒng)各功能。根據(jù)系統(tǒng)自身情況，依據(jù)飛行過程中的飛機(jī)構(gòu)造，決定是否使用機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)。需要注意的是，在飛機(jī)維護(hù)和檢修過程中，機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)對于飛機(jī)飛行并沒有具體的安全影響，可放心使用。但機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的功能并非適用所有的飛機(jī)，例如民用飛機(jī)和商用飛機(jī)具有較大差異，在使用機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)時，需要考慮飛機(jī)的飛行路線和飛機(jī)屬性，對系統(tǒng)提出全新的維護(hù)需求。機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)為所有機(jī)內(nèi)信息提供綜合框架，根據(jù)飛行系統(tǒng)要求，對收集到的信號和故障方程式進(jìn)行判斷，起到綜合保障作用，更加便捷、有效地將信息提供給維護(hù)人員，提升維護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)控效能[5]。

3 應(yīng)用現(xiàn)狀分析

3.1 國內(nèi)飛機(jī)機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)

飛機(jī)系統(tǒng)包含了中央維護(hù)系統(tǒng)和飛機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，中央維護(hù)系統(tǒng)搜集飛機(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障問題，修復(fù)后對故障信息進(jìn)行儲存、查詢；對飛機(jī)監(jiān)控狀態(tài)下達(dá)地面測試指令以獲取所需數(shù)據(jù)，檢查系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，提供詳細(xì)的記錄參數(shù)和報告。而在支線客機(jī)機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)中，根據(jù)客機(jī)的故障報告及時管理、監(jiān)控飛機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，分析飛機(jī)管理、執(zhí)行系統(tǒng)和航線可更換單元數(shù)據(jù)等，為地面維護(hù)人員提供維護(hù)任務(wù)的人機(jī)界面。該系統(tǒng)由中央維護(hù)軟件、中央維護(hù)系統(tǒng)等組成，通過數(shù)據(jù)下載組成軟件集合。多功能顯示器通過ARINC429 接口，將維護(hù)數(shù)據(jù)發(fā)送至航電核心處理系統(tǒng)和中央維護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行集中處理。在維護(hù)管理過程中，進(jìn)行診斷、隔離、儲存，分析故障潛在記錄，生成相關(guān)的維護(hù)報告[6]。

3.2 飛機(jī)機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的配置特點

飛機(jī)機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)具備獨(dú)有特征，可以智能完成采集、診斷、顯示、傳輸?shù)纫幌盗辛鞒?，通過本地故障儲存器儲存數(shù)據(jù)，簡化故障系統(tǒng)界面。通過這些數(shù)據(jù)融合，加快了數(shù)據(jù)的檢索流程，可以在高速網(wǎng)絡(luò)流程中接受來自飛機(jī)航電系統(tǒng)和駕駛艙系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)自由存取。在飛行過程中，實時地進(jìn)行空地傳輸，采用全新的邏輯方程智能診斷，對故障信息進(jìn)行分析，報告故障可能性，排除故障隱患。

根據(jù)全新的機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)發(fā)展歷程和國內(nèi)外使用情況，機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)建立在先進(jìn)的計算機(jī)通信和數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)上，是目前飛機(jī)使用狀態(tài)監(jiān)測功能的全面拓展模式，主要包含4 項功能：①全面采集飛機(jī)運(yùn)行過程中的各類故障信息，并進(jìn)行集中顯示和儲存，生成相關(guān)的故障分析報告，以供維修人員參考；②實時監(jiān)測飛機(jī)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并根據(jù)飛機(jī)各系統(tǒng)的使用性能和未來趨勢，制定計劃性和預(yù)防性的措施；③具備全新的管理模式和用戶自定義系統(tǒng)，具備雙向傳輸?shù)膶崟r通信能力，飛行中可以根據(jù)控制需求實現(xiàn)上傳或下載；④采用模塊化綜合航空電子結(jié)構(gòu)和高速數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)，可在航空系統(tǒng)綜合處理設(shè)備中進(jìn)行妥善管理[7]。

基于以上信息功能需求，機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)包含中央維護(hù)功能、飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)控功能和數(shù)據(jù)加載功能。中央維護(hù)功能主要用于搜集飛機(jī)運(yùn)行過程中機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)發(fā)送的故障信息和數(shù)據(jù)，根據(jù)故障邏輯或模型進(jìn)行故障分析，剔除相關(guān)的數(shù)據(jù)方案，檢查全新的結(jié)構(gòu)模型，且飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)控可以監(jiān)視和記錄飛機(jī)維護(hù)性能、故障分析。通過對飛機(jī)狀態(tài)參數(shù)和事件監(jiān)控的趨勢，判斷需要降級運(yùn)行的系統(tǒng)情況，提前告知潛在的功能障礙，并制定預(yù)防性的維修計劃，以提高飛機(jī)可利用率和任務(wù)完成率。主要應(yīng)用于機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)加載和系統(tǒng)配置，包含全新的數(shù)據(jù)庫，可以融合中央維護(hù)功能和飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)控報告下載，根據(jù)飛機(jī)結(jié)構(gòu)發(fā)送信息系統(tǒng)，實現(xiàn)軟硬件配合[8]。

通過分析以上功能，實現(xiàn)飛機(jī)綜合維護(hù)診斷具有一定的功能需求。根據(jù)飛行任務(wù)需求，可以通過數(shù)據(jù)總線搭配任務(wù)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)飛行管理、系統(tǒng)參數(shù)。執(zhí)行全新的液壓操作模式和照明控制系統(tǒng)的機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)識別模式，識別飛機(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的各類故障情況。為了提高故障檢測的完整性，機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的檢測機(jī)制應(yīng)進(jìn)行周期自檢，對于容錯的機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)可以評定其降級使用情況。在飛機(jī)系統(tǒng)計算機(jī)內(nèi)置自檢模塊中，機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)性能準(zhǔn)確指示故障發(fā)生頻率，且可以根據(jù)儲存內(nèi)部的信息進(jìn)行分析，包含航線可更換單元故障梳理。

4 系統(tǒng)測試

在機(jī)載測試系統(tǒng)中，通過以太網(wǎng)測試接口，可以實現(xiàn)設(shè)備動態(tài)分布。根據(jù)設(shè)備的持續(xù)運(yùn)行，融合實時處理和監(jiān)控功能，確保整個飛行模式能夠搭載全新的運(yùn)行體系。例如在前端數(shù)據(jù)采集中，該系統(tǒng)測試的參數(shù)除飛機(jī)平臺參數(shù)外，包含動參數(shù)、品質(zhì)、音頻信號、開關(guān)量、頻率和總線等特殊參數(shù)，對采集器質(zhì)量的要求極高。系統(tǒng)的采集器采用全新的PC104CPU，通過堆棧式結(jié)構(gòu)具備體積小、功耗低、連接可靠的優(yōu)勢，保留了標(biāo)準(zhǔn)的x86PC 計算機(jī)的兼容性。在系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸中，以太網(wǎng)搭載的測試接口實現(xiàn)雙向搜索，完成機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的合理檢測。

5 結(jié)束語

結(jié)合機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的特性分析與國內(nèi)外飛機(jī)維護(hù)實例，為全機(jī)提供集中式維護(hù)，為飛機(jī)維護(hù)師提供實時、完善的維護(hù)信息，可訪問具體參數(shù)和研究數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的可靠性。