機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)發(fā)展應(yīng)用與功能需求淺析

陳韻秋 谷瑞 楊樂文

摘? ?要：我國(guó)早期飛機(jī)維護(hù)功能是通過航電系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，地面維護(hù)人員運(yùn)用數(shù)據(jù)記錄設(shè)備的查看飛機(jī)狀態(tài)，開展飛行事故調(diào)查，但該設(shè)備僅具備數(shù)據(jù)記錄功能，不能進(jìn)行故障診斷和趨勢(shì)分析，無(wú)法開展系統(tǒng)評(píng)估和使用壽命判斷。隨著航空電子技術(shù)的不斷發(fā)展，新一代機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外各型軍、民用飛機(jī)。

關(guān)鍵詞：機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)? BITE? 故障診斷? 狀態(tài)監(jiān)控

中圖分類號(hào)：V267+.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）10（a）-0080-02

隨著航空電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代飛機(jī)航電系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展，系統(tǒng)整體性能不斷提高，功能高度集成，而隨著系統(tǒng)復(fù)雜度的加深，系統(tǒng)的綜合測(cè)試和故障定位日趨困難，為解決系統(tǒng)虛警率高和故障難以復(fù)現(xiàn)等問題，由美國(guó)軍方首先提出了健康管理的概念，研究并開發(fā)了機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用于各型軍、民用飛機(jī)，大大提高了飛機(jī)的飛行安全性和任務(wù)完成率，是新一代航空電子系統(tǒng)不可缺少的部分。

1? 機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)基本概念及發(fā)展歷程

機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)（OMS）是用于收集來(lái)自飛機(jī)各系統(tǒng)的BIT數(shù)據(jù)和飛機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過邏輯方程或故障建模等方法準(zhǔn)確分析其所屬成員系統(tǒng)（MS）運(yùn)行狀態(tài)，并在需要時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整或處理，監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)并分析性能變化趨勢(shì)，根據(jù)狀態(tài)檢測(cè)結(jié)果對(duì)有維修需求的系統(tǒng)提出維護(hù)建議的機(jī)載系統(tǒng)。

OMS的發(fā)展大致分為五個(gè)階段，第一階段主要應(yīng)用于60年代末的商用飛機(jī)，此時(shí)的機(jī)載維護(hù)功能是通過手動(dòng)按壓各個(gè)機(jī)載設(shè)備的測(cè)試按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)的，維護(hù)人員根據(jù)設(shè)備前面板的指示燈來(lái)判斷設(shè)備是否存在故障，這一階段是OMS的原始形態(tài);第二階段應(yīng)用于80年代研制的運(yùn)輸機(jī)和預(yù)警機(jī)，該階段OMS開始采用數(shù)字化系統(tǒng)代替模擬電路，由機(jī)載設(shè)備的軟硬件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自檢測(cè)，采用聯(lián)合式航電系統(tǒng)的儀表顯示器顯示故障信息。到80年代中后期，隨著機(jī)載系統(tǒng)復(fù)雜性的提高，對(duì)于自動(dòng)故障檢測(cè)和快速故障隔離的需求越來(lái)越迫切，美國(guó)首先進(jìn)行了智能BIT研究，即第三階段的開始，發(fā)展至90年代中期，OMS已作為獨(dú)立系統(tǒng)進(jìn)行功能劃分和使用，由兩臺(tái)中央維護(hù)計(jì)算機(jī)組成，主要用于完成機(jī)載系統(tǒng)故障信息的收集與處理，具有下行傳輸能力，能夠準(zhǔn)確地報(bào)告和隔離故障，同時(shí)指出可以采取的維護(hù)措施。隨著航電系統(tǒng)綜合化發(fā)展，第四階段的OMS作為功能模塊集成在IMA中，并通過數(shù)據(jù)鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的空地雙向傳輸，加速了故障診斷隔離和維修保障的一體化發(fā)展，對(duì)提高飛機(jī)的任務(wù)完成率和地面維護(hù)效率起到了重要的作用。

2? 國(guó)內(nèi)外機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)使用現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外飛機(jī)的機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)

國(guó)外飛機(jī)的OMS主要包括中央維護(hù)功能（CMF）和飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)控功能（ACMF）。其中，CMF主要用于收集飛機(jī)運(yùn)行過程中MS發(fā)送的故障信息，修正故障后能夠?qū)收闲畔⑦M(jìn)行顯示或存儲(chǔ);對(duì)MS下達(dá)地面測(cè)試指令以獲取所需數(shù)據(jù)，檢查系統(tǒng)構(gòu)型。ACMF用于收集來(lái)自MS的狀態(tài)參數(shù)，并提供參數(shù)的顯示、記錄和報(bào)告。

2.2 國(guó)內(nèi)支線客機(jī)機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)

國(guó)內(nèi)支線客機(jī)的OMS具備MS故障報(bào)告生成及管理、監(jiān)控飛機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、實(shí)現(xiàn)飛機(jī)構(gòu)型管理、執(zhí)行系統(tǒng)地面測(cè)試以及LRU數(shù)據(jù)顯示記錄等功能，同時(shí)為地面維護(hù)人員執(zhí)行維護(hù)任務(wù)提供了一個(gè)集中的人機(jī)界面。該系統(tǒng)由中央維護(hù)系統(tǒng)軟件、中央維護(hù)系統(tǒng)配置表軟件和機(jī)載數(shù)據(jù)加載軟件組成，軟件集成在多功能顯示器中，MS通過ARINC429或離散量接口將維護(hù)數(shù)據(jù)發(fā)送至航電核心處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器，再由數(shù)據(jù)采集器將數(shù)據(jù)發(fā)送給中央維護(hù)系統(tǒng)軟件進(jìn)行處理進(jìn)行診斷隔離、存儲(chǔ)故障數(shù)據(jù)并生成維護(hù)報(bào)告。

2.3 主要特點(diǎn)

能夠完成從采集、監(jiān)控、診斷、處理、顯示、傳輸、存儲(chǔ)等一系列智能診斷數(shù)據(jù)流程;采用本地故障存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化了參與系統(tǒng)的故障報(bào)告界面，加快了數(shù)據(jù)檢索過程;

配置在高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，可接收來(lái)自飛機(jī)航電系統(tǒng)和駕駛艙系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行自由存取，在飛行過程中可實(shí)時(shí)進(jìn)行空地傳輸;

采用基于邏輯方程的智能診斷系統(tǒng)，可對(duì)故障信息進(jìn)行深入分析、診斷和運(yùn)算，報(bào)告大故障的可能性、排故措施和最優(yōu)化的維修時(shí)機(jī)。

3? 機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)主要功能

根據(jù)OMS的發(fā)展歷程和國(guó)內(nèi)外使用情況研究我們可以看出，OMS是建立在先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、通信、數(shù)據(jù)處理和故障診斷技術(shù)基礎(chǔ)上的，是當(dāng)前飛機(jī)上使用的BIT/BITE和狀態(tài)監(jiān)控能力的進(jìn)一步拓展，其功能需求主要包括：

（1）OMS應(yīng)能夠不間斷的采集MS發(fā)送的各類故障信息，對(duì)其進(jìn)行集中顯示和存儲(chǔ)，并自動(dòng)生成的故障分析報(bào)告供人員參考;

（2）OMS應(yīng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控MS發(fā)送的的狀態(tài)數(shù)據(jù)，分析飛機(jī)各系統(tǒng)的使用性能及趨勢(shì)信息，以進(jìn)行計(jì)劃性和預(yù)防性的維護(hù);

（3）OMS應(yīng)具備構(gòu)型管理能力，同時(shí)具備用戶自定義系統(tǒng)功能配置功能;

（4）OMS應(yīng)具備空地雙向傳輸?shù)膶?shí)時(shí)通信能力，在飛行過程中能夠根據(jù)相關(guān)控制命令，執(zhí)行上傳或下載信息的功能;

（5）OMS應(yīng)采用模塊化綜合航空電子體系結(jié)構(gòu)和高速數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)，可配置在航電系統(tǒng)綜合處理設(shè)備中，也可作為單獨(dú)系統(tǒng)管理。

基于以上功能需求，OMS應(yīng)至少包括中央維護(hù)功能（CMF）、飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)控功能（ACMF）和數(shù)據(jù)加載功能（DLF）。

CMF主要用于收集飛機(jī)運(yùn)行過程中MS發(fā)送的故障信息和參數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)故障邏輯或模型，進(jìn)行故障分析、定位和隔離，關(guān)聯(lián)故障數(shù)據(jù)和FDE，剔除級(jí)聯(lián)故障，生成維護(hù)建議，并進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示和下傳等;同時(shí)具備對(duì)MS下達(dá)地面測(cè)試指令以獲取所需數(shù)據(jù)，檢查系統(tǒng)構(gòu)型等功能。

ACMF主要于監(jiān)視和記錄與飛機(jī)維護(hù)、性能、故障分析和趨勢(shì)相關(guān)的飛機(jī)數(shù)據(jù)，通過對(duì)飛機(jī)狀態(tài)參數(shù)和事件監(jiān)控，分析飛機(jī)各系統(tǒng)的性能趨勢(shì)，監(jiān)視需要降級(jí)運(yùn)行的系統(tǒng)的狀況，提前預(yù)告潛在的功能障礙，制定預(yù)防性的維修計(jì)劃，提高飛機(jī)出勤率和任務(wù)完成率。

DLF主要用于OMS數(shù)據(jù)加載和系統(tǒng)配置，包含針對(duì)MS數(shù)據(jù)庫(kù)和軟件的加載以及CMF和ACMF報(bào)告的下載，同時(shí)提供飛機(jī)構(gòu)型管理功能，能夠發(fā)送各系統(tǒng)硬、軟件配置信息，查看飛機(jī)配置狀態(tài)。

除上述功能外，為實(shí)現(xiàn)飛機(jī)級(jí)的綜合維護(hù)診斷功能，OMS對(duì)MS也有一定的功能需求。MS是通過數(shù)據(jù)總線直接向OMS報(bào)告的相關(guān)系統(tǒng)，根據(jù)各型飛機(jī)任務(wù)需求的不同，MS通常包括任務(wù)系統(tǒng)、座艙顯示與控制系統(tǒng)、飛行管理系統(tǒng)、飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、環(huán)控氧氣系統(tǒng)、動(dòng)力燃油系統(tǒng)、液壓操縱系統(tǒng)、防冰滅火系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、綜合機(jī)電控制系統(tǒng)等。其主要功能需求如下：

（1）MS的BITE應(yīng)負(fù)責(zé)識(shí)別MS的任何故障狀況，以及與其他MS和傳感器之間外部接口的故障狀況;

（2）為提高故障檢測(cè)的完整性，MS的BITE應(yīng)具備上電自檢、周期自檢和啟動(dòng)自檢能力，對(duì)于容錯(cuò)的MS，能評(píng)定其降級(jí)使用的狀況;

（3）在多LRU系統(tǒng)中，MS的BITE應(yīng)能準(zhǔn)確指示發(fā)生故障的LRU;

（4）MS應(yīng)具備存儲(chǔ)各種內(nèi)部的故障和失效數(shù)據(jù)，包括容錯(cuò)LRU內(nèi)的故障數(shù)據(jù)的能力。

4? 結(jié)語(yǔ)

本文從機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的基本概念出發(fā)，介紹了機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展歷程和國(guó)內(nèi)外使用現(xiàn)狀，并根據(jù)主要功能需求，對(duì)機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)進(jìn)行了說明。從上述內(nèi)容可以看出，機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)已成為現(xiàn)代飛機(jī)設(shè)計(jì)過程中關(guān)鍵的一環(huán)，其對(duì)飛機(jī)平臺(tái)的安全性、可靠性、維修性、測(cè)試性和保障性都有著重要影響。

參考文獻(xiàn)

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